井下水泵房自动排水系统设计最终版

1、井下水泵房自动排水系统设计摘 要煤炭行业是我国的支柱产业。随着煤炭行业高产高效的开展，矿井平安问题己成为制约煤炭生产的关键因素。井下涌水是危及矿井平安的重要因素。一旦发生井下透水事故，不仅影响井下生产，甚至会使矿井淹没，危及生产工人生命。井下水泵房排水系统担负着整个矿井积水排除的任务，其平安可靠性直接影响矿井生产的效率和平安。目前，我国大多矿井水泵房仍然普遍使用传统的人工操作排水系统。这种排水系统由于自动化程度低，应急能力差，存在很大的平安隐患。随着我国煤炭行业的开展，井下排水系统自动化己成为亟待解决的问题。本论文从我国煤矿生产实际出发，针对现有排水系统存在的弊病，结合现代工业技术和控制理论，

2、设计了适于煤矿井下使用的自动排水系统。利用工业专用可编程控制器PLC和超声波液位检测装置，组成自动监控系统，根据水仓水位变化情况，实现自动排水。依据液压传动理论和流体力学原理，选择了两种可控闸阀，以适应不同环境下的井下排水系统，解决了井下排水系统自动控制的难题，并通过理论和试验验证了其可行性。关键词:水泵房，井下排水，可控闸阀，PLC，最优控制WELL WATER PUMP AUTOMATIC DRAINAGE SYSTEM DESIGNABSTRACTThe coal trade is a pillar industry of our country.With the development

3、 of coal trade in its high prodution and efficiency,the security problem of mine has been the key obstacle to coal prodution.Water pouring is an important factor endangering mine.Once the water leak accident takes place in mine,coal production will beld back;even the mine will be flood,jeopardizing

4、labors life.Pumping collected water from mining area is the job of drainage system in pumping house under mine,which has closely relations to mining security and effciency.At present,the chiefly drainage systems in mining pumping house in our country aer traditional ones,which are operated by hand.T

5、here are potential safety hazard in this kind of drainage because of its low automation and failure in dealing with emergency.Therefore,it is urgent to solve the problem of drainage automation under mine.Based on practice of coal producing,and making use of modern industrial techniques and control t

6、heory,automatic drainage system studied in our research is made to adapt to coal mine,Composed of industrial controller and ultrasonic level detecting instriment,monitored and control system can make drainage equipments working automatically,according to the alternation of water wells level.In order

7、 to meet various requirements of drainage systems in different situations,two kinds of controlled gate valves are studied and exploited based on hydraulic theory and fluid mechanics principles,and their feasibilities have been checked by experiments.So the puzzle problem in automation of drainage un

8、der mine is solved.KEY WORDS: The pump room, underground drainage, controllable valve, PLC, optimal control目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326862235 摘 要 是由假设干个感应元电路，取样、转换电路，基准电压源电路，恒流源电路，恒压电路，步进式供电电路，感应触发开关数字电路集成固化的，外型光滑无缝的棒式固体传感器。它采取的感应式取样电路是以一个极板电容器接受水中电波，用二极管和电容构成检波电路取得水位信号。采取的步进式悬浮供电电路，是由与测点

9、数相同的假设干个由集成电路构成的触发器所组成，对水没有淹到的传感器部位，相应位置的触发器没有得到信号，不工作、不耗电，当水界面部位上升，触发器得到检波信号后发生翻转，向该感应元电路供电，同时它向下级的触发器发出了信号，关闭下级触发器，使假设干个神经元电路中，只有水界面对应的一个感应元电路处于供电工作态，水界面以下的电路处于休眠状态。由于采用了步进式供电电路、恒流调制输出电路，使传感器功耗减到了最小程度，电源电流根本上接近输出信号电流。在基准电压源电路和恒流调制输出电路共同作用下，信号电压转变为稳定的低频电流信号输出，大大地提高了信号抗干扰能力和信号远传能力。感应式数字水位传感器其引线端子采用自

10、行设计的全密封式水封引线端子。使其可全投入水中，到达了国家潜水型工P68的防护标准，长期无须维护。传感器的工作电源设计在5一36伏范围内供电。使用时，垂直安装于水中，将由低到高的水位变化，变换成4一20毫安的电流信号从信号端输出。传感器有不同的规格，其棒直径为20一50毫米，长度为0.5一20米。(2)流量测量本系统选用电磁流量计作为流量测量元件。电磁流量计由电磁流量转换器和电磁流量传感器组成。电磁流量转换器是为电磁流量传感器提供电源，并将其测量回的流量信号整定成为标准的4一20mA电流等其他形式的信号。电磁流量传感器是根据法拉第原理制成的一种流量传感器，用来测量导电液体的流量。它是由产生均匀

11、磁场的系统、不导磁材料的管道以及在管道横截面上的导电电极组成。磁场方向、电极连线、管道轴线三者之间是相互垂直的。当被测导电液体流过管道时，切割磁力线，就会在和磁场及流动方向垂直的方向上产生感应电动势，其数值与液体的流速成正比。电磁流量计的特点:测量管路内没有任何突出和可移动的部件，因此可用于有悬浮颗粒的浆液等流量的测量，且压力损失极小;感应电势与被测液体温度、压力、粘度等无关，因此其使用范围广泛;测量范围宽，最大流量/最小流量=1500;可以测量各种腐蚀性液体的流量;电磁流量计的惯性小，可以用来测量脉动流量;。系统选用LDZ一5电磁流量转换器和相应的电磁流量传感器配合工作。工作时，在传感器导管

12、两侧的电极上感应产生与流速成正比的微小矩形波电压信号，该信号由转换器的信号放大电路处理，变成直流电压，正比的频率信号，输入到单片微机系统，定量控制等功能。再经过V/F电压一频率转换电路转换成与流速成实现标准电流输出，瞬时流量和累计总量显示，定量控制等功能。 水位与系统参数检测(1)超声波液位传感器超声波液位传感器是利用超声波的穿透能力，在界面上的反射和折射原理工作的。变送器在1秒内发出数个超声波，然后接收它的回波，送入检测电路。由于声波在空气中的传送速度较慢，利用发、收过程中产生的时间差，就可以计算出液面离电路的实际距离。根据液面的变化可以连续输出水位信号。(2)真空度与压力检测传感器真空度和

13、压力检测要有压力值显示，还要有成比例的电信号输出，经处理后输入PLC，在水泵启动和运行过程中提供有用信息。采用有源点接触式真空表和压力表可以可任意设定上、下控制压力值，到达检测显示和信号传输的目的。当被测压力作用于弹簧管时，其末端产生相应的弹性变形位移，经传动机构放大后，由指示装置在度盘上指示出来。同时，指针带动电接点装置的活动触点与设定指针上的触头(上限或下限)相接触，致使控制系统接通或断开电路，以到达自动控制和发信报警的目的。在电接点装置的电接触信号针上，装有可调节的永久磁钢，可以增加接点吸力，加快接触动作，从而使触点接触可靠，消除电弧，能有效地防止仪表由于工作环境振动或介质压力脉动造成触

14、点的频繁关断，具有动作可靠、使用寿命长、触点开关功率较大等优点。 控制电路控制系统包括硬件局部和软件局部。软件局部是按控制要求编写的控制程序。PLC的程序编写一般为梯形图，编写方便，可读性强，修改容易。硬件局部包括PLC及其扩展模块，信号检测处理电路、输出控制继电器等。软件设计要根据硬件的电路设计和PLC的I/O口地址分配来编写程序。所以，软件和硬件是相互结合，共同组成控制系统。控制电路主要由PLC、LDC显示终端、中间继电器、控制按钮、仪表及柜体等组成。PLC为系统控制核心，本控制系统选择西门子公司57一200系列CPU224型PLC，结合EM231模拟量扩展模块和EM222数字量扩展模块作

15、为控制器。除具有一般的逻辑处理功能外，还具有较强的数据运算与处理能力，其由机架、CPU、开关量I/O、模拟量输入、电源、通信等模块构成。由于现场电源(一般为AC66OV)经过变压器可得到AC127v、DC24v、DC36V等几种电压，考虑到模块的互换性与统一性，在现场设备与PLC的I/O之间采用中间继电器传送和隔离信号。这样，PIJC的开关量I/O模块的输入输出可采用统一电压，还降低了由于现场设备的故障和电磁干扰等因素使得尸LC的I/O口损坏与输入信号发生错误的可能性。模拟量输入模块EM231为标准4一20mA电流型，可有效抑制现场的电磁干扰。运行参数显示采用工业级触摸式LDC显示终端来完成，

16、其与比C均内置相同的通信协议，以实现两者之间高速可靠的通信。对于水仓水位等重要的数据，首先送至仪表报警显示装置，再送至日无进行处理，其余的参数和状态均经PLC处理后由LCD显示终端显示。控制柜柜体面板陈设有自动、单台集中控制、手动(空位)选择开关外，还设有单台水泵机组禁止启动旋钮和单台机组自动启动、停止等按钮，使有关人员操作、维修方便。根据自动排水系统功能要求及现场工况，本控制系统电路可分为:主控电路、信号检测处理电路、输出驱动电路、保护电路、抗干扰电路。各组成电路之间通过接口连接，形成完整的电控系统。(1)信号检测处理电路信号检测调试处理电路在传感器和主控电路之间，将各种检测到的参数信号经隔

17、离、放大等处理后，送入PLC。对有源传感器，要经过隔离电路(本安隔离栅)才允许进入PLC;模拟量信号经放大调理，进入PLC之前，转换成标准信号(d一20mA电流)。为了使开关量信号稳定进入PLC，可以增加低通滤波器，防止信号抖动，假设信号质量要求不高，可以省略。(2)漏电保护电路在电控系统中，为了使用平安，系统要有漏电保护电路。漏电保护是国家强制性实施平安认证的电工保护措施，其质量的优劣将直接关系到使用者的生命和财产的平安，在低压配电系统中安装合格的漏电保护器是防止电击和漏电引起电气火灾及电气设备损坏事故的有效技术措施。在煤矿井下生产中，其意义更为重要。假设保护措施不当，发生漏电事故，可能引发

18、井下更大的事故，威胁矿井平安。井下用漏电保护级别要求比拟高，漏电检测电阻值一般要求在几兆或十几兆欧姆或以上。(3)抗干扰电路在此方案中为了消除电网电压变化对系统的影响，应采用交流稳压电源。整个供电系统必须与PLC系统电源分开，在进入PLC之前应设1:l隔离变压器，但对变压器的要求是:变压器初级与次级两侧间的隔离板要接地，以消除寄生电容;变压器的次级线圈不能接地;变压器的初级和次级间均用屏蔽层隔离，以减少其分布电容，提高电源的抗共模干扰能力;变压器与PLC系统间的连线应采用面积不小于ZmmZ的双铰线。除以上的功能电路外，电控系统还要有辅助的电气元件，如变压器、直流电源、热继电器、熔断器等。 水泵

19、房监控装置组成水泵房监控装置主要有PLC 隔爆控制箱、井底集中操作台、LED 模拟显示屏、就地控制箱和外围传感器及地面上位工控机(选配)等5 局部组成。其系统原理图见图4-2。图4-2 系统原理图(1) PLC 控制箱由可编程控制器、信号变送器、中间继电器、平安栅等组成，主要完成对信号的变换、放大，并由PLC 运算、判断发出各种控制信号，监控水泵的运行工况。(2)井底集中操作台由指示灯、按钮、触摸屏等组成，完成整套系统的控制与监视。(3) LED 模拟显示屏显示系统主要设备的各个工况。(4) 就地控制箱主要由按钮、指示灯等组成。(5) 传感器包括超声水位计、流量传感器、闸门位置行程开关、电机电

20、流传感器等组成。4.3 系统功能的实现(1) 排真空环节水泵只有在其叶轮完全淹没于水中的情况下，泵体内部才能造成必要的真空度实现正常排水。如果真空度不够，泵内有空气存在，将会造成不上水和转动部件烧坏等故障。本方案采用射流阀抽真空，由高精度真空传感器监测真空度，压力、流量作为监测真空度的后备。(2) 闸阀操纵环节为了减小启动功率，水泵操作规程规定离心式水泵一定要关闭出水闸阀然后启动，而当水泵停车时，为了防止水锤事故，必须先关闭闸阀，缓慢减小流速，最后停车。(3) 水位自动监控环节根据水位的上下自动准确发出开、停水泵命令，选用超声波液位传感器，它具有高精度、非接触式、非机械型、维护方便、安装容易、

21、标定简单等许多优点，确保工作可靠性和准确性。(4) 参数传输和显示环节操作台的显示屏上可模拟显示水仓水位、水泵流量、水泵压力及电动机、电磁阀和电动阀的各种工作状态，所有检测参数及工作状态均可由井下PLC通过传输网络传送给地面计算机，由计算机分析处理，在显示器上模拟显示，并做出曲线、报表，以利于地面管理人员作出正确判断，向井下可编程控制器发出控制命令。(5) 故障保护环节水泵电动机容量大，耗电量高，属一级负荷。本系统设3 种平安保护:1) 流量保护:当水泵启动后或正常运行中，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本台水泵停车，转为启动另一台水泵。2) 电动机故障:PLC 监视水泵电机欠压、过流、

22、短路等故障，由高压开关柜的综合保护器提供，并参与控制。3) 电动闸阀故障:由电动机综保监控闸阀电机的主要保护功能，并参与控制。(6) 电动机的自动控制此为排水设备综合自动化控制系统的中心环节，由PLC、中间继电器、接触器等组成。上述环节最终都要与本环节配合，根据水位情况自动开停水泵。为了防止因备用泵长期不用使电机受潮或有其它故障未被发现，造成紧急情况时需要投入而不能投入以至影响矿井平安，本环节按“轮换工作制来控制，做到有故障早发现、早处理，以免影响矿井平安。系统根据水泵的开启次数自动按一定顺序轮换开启水泵，当某台或其所属阀门故障( 或检修) 时，该泵退出轮换，其余各泵仍按轮换工作制运行。4.4

23、 实际运行情况本系统投入运行以来，中央泵房系统平安可靠，提高了排水能力，降低了事故率，能够最大限度地减少因电控系统故障而造成的事故，又节约了设备维修费用，延长了设备使用寿命。根据现配备的先进检测、监控系统能完成主排水系统自动化控制，实现中央泵房无人值守。第五章 井下自动排水监控系统运行和维护煤矿井下水泵房排水系统以离心式水泵系统为主。本章根据离心式水泵的性能特点和工作规程，利用第二章设计提出的方案，结合最有控制方法，设计自动排水的监控系统，细化各工作环节的功能要求和具体实施方案，应用液控闸阀，到达矿井排水的性能要求。5.1监控系统要求(1)防爆性能自动排水系统属于电控系统，在井下特殊环境中，要

24、符合煤矿平安标准，控制系统以及选择的执行元件都要具备防爆能力，才能平安运行;(2)水位实时检测显示水井水位信号是系统工作的主要控制信号，PLC要根据水位变化情况来控制水泵的运行情况。而矿井的涌水量是随机的。所以，正常情况下，检测系统要不间断监视水位情况，输送水位信号到PLC进行处理，同时输出至显示报警装置，便于管理人员及时了解水位情况，危险情况下发出报警信号。(3)水泵平稳起停根据水泵工作要求，要控制水泵启动和停止过程都要平稳，尤其要到达缓开缓闭的要求。启动过程中，如果各种运行参数(真空度、压力等)达不到要求，就不能使系统进入运行状态。(4)水泵轮班工作制水泵房多台水泵并联工作，但并不是一起使

25、用，而是有用有备。所以控制系统还要合理安排水泵的备用情况，防止有的水泵长期闲置。(5)泵站运行优化控制泵站运行优化控制是系统经济性和可靠性的反映。根据矿井涌水量大小，自动决定投入水泵运行台数:涌水量小时，投入少量水泵;涌水量大时，投入多台水泵。防止泵站频繁起停，又能及时排出积水，防止水灾发生。用电顶峰期，尽量防止起泵或多台水泵同时起。但在涌水量较大时，从平安性考虑，优先选择及时排水。(6)故障检测与报警系统应对自身运行情况有检测功能，在各参数(压力、流量、电压、电流等)超出正常范围时，发出报警信号。水泵运行时，还要能够自动切换，停止故障泵站，启动其他泵站。(7)通讯联网能力井下排水系统是煤矿平

26、安生产的组成局部，要配合其他生产部门工作，由井上集中控制系统调度。所以，自动排水系统要及时将水泵房的情况反响给全矿井监控系统，便于管理人员在地面及时掌握井下水泵房设备的所有检测数据及工作状态。5.2主要执行元件及其控制水泵房主要执行机构除水泵机组外，还包括各种管路控制功能元件，主要包括射流泵和自动阀门。(1)射流泵及其控制阀门射流泵是水泵的灌水设备，其控制比拟简单，只要控制高压水的开关即可。井下水泵房一般可提供压力为ZMI)。、的静压水作为射流泵水源。将二通电磁阀门与射流泵串联在静压水管路中，便可实现射流泵的开关控制。其控制元件为二通电磁阀。安装结构如图5一l所示。图5-1射流泵安装示意图 (

27、2)自动闸阀系统)液控自动闸阀是自成体系执行机构，可以看作自动排水系统的子系统。如第二章所述，排水系统对闸阀的要求较高，闸阀的控制要通过C程序系统反响信号，根据不同情况进行不同的控制(转速、方向、编号选择等)。另外，在手动和半自动模式下，可以人工选择自动闸阀的动作，以配合相应水泵的运行情况。自动闸阀的控制元件为油泵电机(交流接触器)和电磁换向阀(多个)。5.3系统运行与维护系统自安装运行以来，效果十清楚显，主要为:(1) 选用先进的控制器，系统的实时性好，可靠性高，数据处理速度快。(2) 可扩展性强，便于系统的扩展及管理网络的开展。可根据生产需要随时增加控制接点，控制器和网络可靠性高，维护工作

28、量小。(3) 实时监测水仓水位，当水位到达上限时能够报警，自动开启水泵;当水位到达下限时，发出声光信号，自动停泵。实施监测水泵各工况参数，包括水位、流量、电压、电流、压力、温度、真空度、闸阀开启度等。具有数据分析功能，对水泵的效率、电耗、工况点等进行分析，确保经济运行。当水泵出现故障时，能够及时报警，并能够自动开启备用水泵，不能满足排水能力时，根据水量情况自动确定开启水泵台数。可与电力监测系统、煤矿平安生产检测系统联网，实现远程检测监控。系统应具有以水仓水位为主，结合分时计费和“避峰填谷原那么，确定开停水泵时间，具有较强的兼容性和扩展性。(4)启动时水泵真空度的判断是关键。水泵自动化系统控制成

29、功的关健在于PLC对水泵启动时真空度的到达判断, 由于泵启动需要的真空度是根据水仓水位的上下实时变化的值, 不能用一个固定数值做为基准。在最初的设计中采用较多的是采用电接点真空表, 实践证明在水仓水位较高或较低时, 很难成功实现自动开泵。通过改良, 目前传感器较多是采用真空变送器, PLC通过水仓水位仪实时监测水仓水位, 并计算泵启动所需的实际真空度, 与真空变送器监测结果进爆电磁阀易出现打不开现象或管路振动现象, 而且电磁阀工作需要长时带电, 线圈工作寿命较短, 以上问题严重影响了排水自动化系统的使用。通过改良, 采用电动球阀替代电磁阀, 具有高可靠性行比拟, 当泵内真空到达要求时, 加20

30、至30s的延时再启动水泵电机, 取得了良好的结果, 泵由于真空度到位判断失误造成启动失败的现象很少发生。(5)水泵真空管路阀门的可靠性是水泵控制的薄弱环节, 最初水泵真空管路阀门采用防爆电磁阀, 由于矿井水含杂质较多, 防爆电磁阀通径小, 造成打真空时间较长, 易出现堵塞现象; 采用射流泵打真空时, 由于管路压力过大、通径大、低功耗、长寿命等优点, 彻底解决了控制的薄弱环节。正确的维护检修是执行方案性，预防性的维护制度。根据设备的特点和工作具体条件，组织经常的维护和制定周期检查图表如大、中、小检修，有方案地进行检修，以便保证机器能长时期地在高效率下平安运转。 排水管道的清洗方法如下：1机械方法

31、利用带刺的球刷洗。球由手摇铰车系引下放到管道中，上下移动时注入清水，使被刷掉的积垢和铁锈随水冲下。2冻裂方法使管道空气温度从 急剧下降到 以下，引起积垢中的水冻结而破裂脱落。此法适于在北方的冬天进行。3化学方法管道中注入加热的盐酸溶液来清洗积垢。 常见故障及处理方法故障现象原因处理方法水泵启动后吸不上水 1启动前未灌水或未灌满水2吸水高度过高3吸水罩堵塞4吸水管或吸水管侧填料或盘根漏气5转数过低或旋转方向错误 1停泵重新灌满水2降低吸水高度，使吸水真空高度不超过允许值3清理吸水罩4检查并加垫圈或检修填料5检查电机及重新接线 水泵在工作中排水量减少 1水泵的转数降低2工作轮流道局部堵塞或吸水罩局

32、部堵塞3填料箱漏气，吸水罩没入水中深度不够4工作轮与导流器流道的中心没对准，密封环间隙过大5排水管道阻力增大，可能排水管道被积垢淤塞，管件安装不合理 1检查原动机转数是否符合水泵所需的转数2拆开水泵清理工作轮或吸水罩3更换填料，检查水位4拆开水泵检修或换部件5检查，清理，重新安装 轴承温度过高 1润滑油不干净或油量缺乏2轴瓦装得过紧和轴瓦过度磨损3油圈不转或不灵活4水泵轴与电机轴不同心 1清洗轴承，换油或加油2适当调整轴瓦加垫或研瓦3检查修理或换装新件4重新找正并紧固地脚螺钉 填料箱发热 1填料装的过紧或没浸油2填料失水 1调整或更换2检修水路并调换填料 外壳发热 水泵在关闭阀门时或无水时的工

33、作时间太长 冷却水泵后再启动 电动机启动电流过大 1启动时排水闸阀没关2平衡盘安装不正或有的转动部件与固局部摩擦过大或有卡住现象3电网中电压降过大 1关闭后再启动2检查内部，进行修理3等电压稳定后再启动 运转时电流超过额定电流 1排水管道破坏有漏水处2同上1，2 1检修管道或换装新管12同上2，3 水泵机组震动 1电动机轴和水泵轴不同心2地脚螺丝松弛，根底不适宜3水泵转子与电机转子不平衡4支架轴承过度磨损，间隙过大5轴弯曲 1重新找正，安装固定2扭紧螺丝，修整根底3检查，作平衡实验4检修加垫5更换报废的弯轴 结 论本论文在进行了大量调查和文献检索的根底上，对我国目前的井下排水系统进行了解分析。

34、并进行了屡次现场勘察，从实际情况出发，仔细分析现有排水系统存在的问题，进行井下水泵房排水系统的设计，得出以下主要结论:1.可控闸阀是关键的执行件。闸阀是排水系统必不可少的关键元件。通过理论分析设计及试验结果验证。闸阀的性能直接关系水泵的启起停特性。本论文从煤矿井下环境出发，提出液控闸阀和电磁先导通断阀的设计。以适应不同情况下的使用:在大流量、水质差的大型排水系统中，使用可控性强，通流量大的液控闸阀;在流量不太大，水质清洁的排水系统中，使用灵活度高，轻便的电磁先导通断阀。不同的环境下，选择不同的可控闸阀能到达较理想的控制效果。2.以PLC为核心的自动监控系统可实现多水泵集中控制。大型排水系统由多

35、台水泵并联组成。每台水泵及其管路、电气附件组成相对独立的水泵站。自动监控系统根据超声波液位检测装置反响的水位信号自动调度水泵的运行，实现集中控制。3.最优化控制的策略为排水系统提供了节能高效的途径。在排水系统这样用电量大的系统中，节能问题与效率问题一样重要。本论文提出以动态规划法来实现井下排水系统的最优控制。在排水系统离散数学模型的根底上，结合涌水量变化和电价收费情况，实施最优控制策略。并且在涌水量很大时，优先考虑排水，提高排水效率。本论文以井下主排水系统为主要对象，设计自动排水系统。但在涌水量不大的辅助水仓和临时水仓排水系统中，情况比主排水系统简单，经常用到潜水泵和继电器控制系统，而不是复杂

36、的离心式水泵排水系统。但仍然是井下排水的重要组成局部。因此，在今后的设计工作中，要涉及到这些小型排水系统的自动化控制问题，扩展井下排水系统的适用范围。另外，在多级水仓接力式排水系统中，不同层面的排水系统之间存在相互祸合关系;要建立更为复杂的数学模型和控制系统，以满足排水系统的控制要求。因此，要在已取得成果的根底上，做进一步的深化设计工作。参考文献：李胜旺，吉贵堂，赵晓旭矿井主排水自动化控制系统J工矿自动化，2002，1张建民，张书国采区排水系统的优化J煤炭科学技术，2006，1宋玉峰矿井排水自动化监控系统设计J机械管理开发，2021，1马胜利，温国栋嵌入式技术在煤矿排水系统中的应用J.煤炭工程

37、，2021，1朱全印矿井泵房节能型自动控制系统的研制与应用J煤炭工程，2021，7王华东，李世光，高正中. 基于 PLC 的井下泵房监控系统 J. 工矿自动化，2007(6)：51-52.石小利，高奇峰. 井下排水监控系统自动化方案分析 J. 煤矿机电，2006(4)：68-70.张景成, 张立秋. 水泵与水泵站M . 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2003刘生建,邱晓芬.基于PLC矿井排水控制系统的设计J.矿山机械,2006,8:10.钟肇新编著.可编程控制器原理及应用M.广州:华南理工大学出版社,2002.王再英.矿井排水系统优化运行的控制系统设计J .煤矿机械,1998,9:3 4.

38、许世华.矿井水的来源及其防治措施.矿业平安与环保，2002.6，(29):84一88.致 谢 在此论文撰写过程中，要特别感谢我的导师康艳旗的指导与催促，同时感谢他的谅解与包容。没有康老师的帮助也就没有今天的这篇论文。求学历程是艰苦的，但又是快乐的。感谢我的班主任，谢谢他在这两年中为我们全班所做的一切，她不求回报，无私奉献的精神很让我感动，再次向她表示由衷的感谢。同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业论文才会顺利完成。 谢谢我的父母，没有他们辛勤的付出也就没有我的今天，在这一刻，将最崇高的敬意献给你们！ 本文参考了大量的文献资料，在此，向各学术界的前辈们致敬！ 外文原文

39、PUMP SELECTION AND COST CONSIDERATIONS1 General Concepts of Pump SelectionAs indicated in earlier chapters, pumps must be selected by matching their head-discharge performance to the requirements of the piping system. Figure 2.12 shows that the intercept of the pump characteristic with the system ch

40、aracteristic defines the operating head and discharge. For settling slurries. For settling slurries in particular, selection of appropriate operating conditions raises special considerations, discussed in Chapter 13.In the case of long lines, the total system head will be more than can be handled by

41、 a single pump. It is then necessary to use several pumps in series. This case, and the less common case of several pumps in parallel, was considered in Chapter 12 and will be dealt with further in Chapter 15.Once the operating conditions have been established, pump selection in its simplest sense a

42、mounts to determining the performance of each available pump for the head and flow required,and selecting the one best suited to theduty. In general, the smaller the pump, the less costly it will be.However,reducing pump size implies higher speed for a given discharge. Thus, in a water pump applicat

43、ion, NPSH and mechanical considerations tend to limit speed and set the overall pump size. In slurry pump applications, the NPSH determines limits only in special cases (to be covered later), and the shaft speed (and velocities within the pump) is limited by the wear life, which decreases as speed i

44、s increased. Therefore, slurry pumps typically have larger size and lower rotational speed than those of water pumps for equivalent heads and discharges. Actual wear data will not readily be available for a specific pump type, shaft speed, and slurry duty. However, the modelling techniques discussed

45、 in Chapter 11 can be used to transfer information on wear from one configuration to another, and in certain cases to calculate expected wear lives. Where exact details of the service are known, and can be relied on, calculations using the techniques discussed in Chapter 11 are recommended for estim

46、ating the lives of shells, impellers and suction liners.Slurry concentration and particle size cause reductions in the theoretical head, efficiency and NPSH characteristics. This topic was discussed in detail in Chapter 10, and will not be repeated here.In general practice, pump selection begins wit

47、h semi-empirical selection guide, such as the charts on Fig. 14.1 and 14.2 and the associated tables (Table 14.1 and 14.2). The initial classification as to Service Class (1, 2, 3 or 4) is based on Fig. 14.1 with if necessary, an adjustment for the abrasivity of the slurry by altering the size of so

48、lids in Table 14.2 for the same wear using Fig. 11.6 in Chapter 11.From all of the available pumps, a set of acceptable selections is established using the discharge branch velocity, suction branch diameter (Fig. 14.2) and other limits set out in the tables. Particular attention should be paid to th

49、e impeller peripheral speed (and the head it implies), and the percentage of BEP operation for the various shell types. As a final step, the efficiencies, power requirements and available driver speed limitations are considered and a selection made. If several hundred possibilities are to be conside

50、red, this process is tedious. Initial branch checks may be used to limit the available choices and the amount of evaluation. A more common approach now, however, is the use of a computer program to scan the possible choices and come up with acceptable ones in order of efficiency.In addition, the pre

51、ssure rating of each pump should be checked against the duty required and the pump spheres passage checked against the largest size of solids. The size and capacity of the shaft and bearings must be checked, while the wear resistance of the wetted-end materials must be assessed as outlined in Chapte

52、r 11. The NPSH available from the system must be checked, to ensure that it exceeds the NPSH required by the pump. The basic suction considerations were explained in Section 9.3. Some applications, notably dredging, involve special suction-side considerations, which were examined in Chapters; 8 and

53、12. For pit pumps and some dredge pumps, avoiding cavitation can limit pump speed to values below the wear limits in Table 14.1. It is sometimes necessary to change selection in favour of a slower-running pump, or one with better suction characteristics.2 Wear ConsiderationsThe previous section prop

54、osed general guidelines or, more particularly, limits that are in general use. These provide selections that will give acceptable wear lives. Nevertheless, the appropriate wear life has not been defined, nor has the cost of operation of different options been considered. Likewise, the selection proc

55、edure of the previous section provides no guide to the actual wear life of the different wet-end components (shell, liner and impeller), nor does it deal with the time between parts replacement or the downtime cost.The increase in life of the lower service classes reflects the practical reality that

56、 pumps which move large solids at high concentration must be run slowly at a low head per stage in order to get acceptable wear. When operating with smaller solids or lower concentrations, higher speeds and heads per stage are possible, giving acceptable wear lives for the pump components. In the en

57、d, economic considerations decide what an acceptable wear life is, and what selection parameters should govern. The next section investigates these concepts.3 Economic ConsiderationsDepending on the circumstances, the size of the solids to be pumped can be reduced by crushing or other means. This will undoubtedly require some cost which might be offset by a reduction in wear parts and downtime costs. Ideally, an evaluation of this type should be carried out as part of the selection process to determine which alternative provides the lowest total operating cost.From an application view-point