礦井多水平綜合自動化的排水系統(tǒng)

1、第4期2011年12月水力采煤與管道運(yùn)輸HYDRAULICC0ALMINING＆PIPELIRANSPTAT10NNo4DeC2011礦井多水平綜合自動化排水系統(tǒng)袁志金劉志輝(開灤集團(tuán)公司河北唐山063000)摘要：介紹了開灤集團(tuán)公司礦井多水平綜合自動化排水系統(tǒng)的實際應(yīng)用及系統(tǒng)特點、組成結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能，解決了礦井單一水平排水系統(tǒng)應(yīng)用難點問題。關(guān)鍵詞：多水平排水系統(tǒng)自動化礦井中圖分類號：TD679文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：l006—0898

2、(2011)04—0059—020前言為了實現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動化控制和提高排水系統(tǒng)的效率，特別是對于多水平聯(lián)合排水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，開灤集團(tuán)公司利用現(xiàn)代控制技術(shù)與理論，研究開發(fā)了適用于煤礦井下的多水平排水綜合控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)利用可編程控制器PLC及其控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建監(jiān)控平臺，利用冗余現(xiàn)場總線及工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)各分系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控。自動化排水系統(tǒng)具有數(shù)字化、自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的特點。水泵還能實現(xiàn)遠(yuǎn)程無人值守自動控制。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有很

3、好的維護(hù)性和可擴(kuò)展能力。1使用目的通過建立礦井多水平優(yōu)化綜合自動化排水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，采取高位排水、雙管并聯(lián)排水、躲峰填谷等控制策略，使得排水系統(tǒng)能夠在涌水量、水倉容量和水泵的排水效率漸變的情況下，達(dá)到最大限度地利用用電谷段排水的目標(biāo)，提高了系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，達(dá)到高效節(jié)電運(yùn)行的目的。2結(jié)構(gòu)特點①多水平聯(lián)合排水，實現(xiàn)排水系統(tǒng)優(yōu)化、節(jié)能運(yùn)行控制。②具有防災(zāi)變應(yīng)急處理系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。③實現(xiàn)礦井透水“四自動”應(yīng)急控制功能。3解決的實際

4、問題①傳統(tǒng)單一水平排水，自動化排水運(yùn)行功能差的問題。②由于各級泵房聯(lián)系不及時自行排水，造成的各類生產(chǎn)難題。③由于單級排水對于水位監(jiān)測不及時而造成滿倉事故的發(fā)生。④由于單級考慮用電負(fù)荷造成供電系統(tǒng)局部負(fù)荷增加的難題。4實現(xiàn)功能①具有計量／時間／運(yùn)行統(tǒng)計的功能。②根據(jù)各水平水倉水位自動調(diào)度排水泵的啟停。③控制各水平水泵輪流工作，使每臺泵磨損程度均等。④根據(jù)各水平水倉水位、供電峰谷段時間、電網(wǎng)日負(fù)荷變化曲線等情況，合理調(diào)度水泵運(yùn)行，既考慮節(jié)省

5、運(yùn)行費(fèi)用，也要考慮電網(wǎng)的承受能力和對其他設(shè)備的影響。⑤檢測水泵及其電機(jī)的工作參數(shù)。如：水泵流量、出口壓力、水泵軸溫、電機(jī)定子溫度及軸溫、電機(jī)電流和功率等。根據(jù)水泵及電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)測算水泵的運(yùn)行效率，為水泵的維護(hù)保養(yǎng)提供科學(xué)依據(jù)，為點檢系統(tǒng)提供詳細(xì)數(shù)據(jù)。⑥實現(xiàn)防水閘門的自動控制。⑦具有故障報警、自動保護(hù)等功能。⑧通過接口向上傳送數(shù)據(jù)，對全礦井涌水量進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)全礦井供電負(fù)荷調(diào)整要求，按預(yù)定的工作程序進(jìn)行定期排水，實現(xiàn)礦井多水平排水優(yōu)化控

6、制。并根據(jù)各水平水倉水位情況自動控制排水泵的開停，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果。⑨組網(wǎng)功能。通過PLC(可編程邏輯控制器)提供的以太網(wǎng)接口接人全礦綜合自動化系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)，水泵主電機(jī)開停實現(xiàn)遠(yuǎn)控(要設(shè)定權(quán)限和密碼)。⑩實現(xiàn)多級水泵的聯(lián)合控制，使排水系統(tǒng)運(yùn)行效率最高、安全系數(shù)最高。5設(shè)計思路多水平節(jié)能排水自動系統(tǒng)設(shè)計思路是基于數(shù)字化、自了成本。④使用錨桿支護(hù)收尾多開采了煤炭，增加了收入。⑤使用錨桿支護(hù)在綜采工作面收尾技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，效

7、益顯著。作者簡介：周艷國(1967一)，男，河北唐山人，本科，采煤工程師，現(xiàn)任開灤錢家營礦業(yè)分公司生產(chǎn)副經(jīng)理。收稿日期：20I1—04—2659學(xué)兔兔www.xuetutu.com2011年l2月水力采煤與管道運(yùn)輸?shù)?期動化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化等先進(jìn)技術(shù)，采用“多PLC網(wǎng)絡(luò)控制上位機(jī)診斷與監(jiān)控局域網(wǎng)信息互聯(lián)”的控制思路進(jìn)行總體設(shè)計。6基本組成控制系統(tǒng)由PLC、觸摸屏、檢測部分(模擬量和開關(guān)量)、執(zhí)行部分等組成。硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1PLC

8、、傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)圖61PLC模塊系統(tǒng)的核心部分，完成對監(jiān)測量的處理、運(yùn)算和存儲，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行邏輯處理，控制水泵及附屬設(shè)備啟停。系統(tǒng)選用德國西門子生產(chǎn)的s7—300系列PLC，各個水平排水控制分系統(tǒng)采用相同硬件配置。62觸摸屏PLC的延伸外圍設(shè)備，實時生動地顯示水泵當(dāng)前狀態(tài)，并為用戶提供水泵井下控制的平臺。63模擬量檢測部分‘模擬量檢測部分主要完成對監(jiān)控需要模擬量的采集和處理，并送入PLC。主要包括以下幾類傳感器：水倉水位

9、傳感變送器；流量傳感變送器；壓力傳感變送器；負(fù)壓傳感變送器；溫度巡檢儀及傳感器。64開關(guān)量檢測部分將液壓閘閥、電動球閥、真空泵、防水門、配水閥等的工作狀態(tài)與位置狀態(tài)以及浮球水位等開關(guān)量信號接入PLC，監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)。65執(zhí)行部分由就地控制柜、集控柜的外圍電控機(jī)構(gòu)組成，完成對水泵、液壓閘閥、配水閥、電動球閥、防水門等的控制。。7創(chuàng)新功能提出了基于煤礦井下多水平涌水量、水倉容積以及水泵效率漸變過程、礦井供電峰谷時段的礦井多水平排水

10、優(yōu)化節(jié)能控制模式。提出并實現(xiàn)了礦井透水災(zāi)變“四自動”應(yīng)急控制技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)礦井涌水量變化趨勢，對礦井透水災(zāi)變自動預(yù)警；礦井透水后，自動檢測巷道及排水泵房的水位；超過規(guī)定水位后，自動關(guān)閉防水閘門；礦井透水災(zāi)變時，自動控制所有水泵聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。8應(yīng)用的實際意義開灤(集團(tuán))有限責(zé)任公司是中國特大型煤炭企業(yè)，2010年開灤集團(tuán)原煤產(chǎn)量達(dá)到6087萬t，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，所屬各個分公司的煤炭生產(chǎn)水平已不斷延伸，形成了多個水平開拓準(zhǔn)備、生產(chǎn)延伸

11、的布局。礦井多水平綜合自動化排水系統(tǒng)能實現(xiàn)多級水泵的聯(lián)合控制，使排水系統(tǒng)運(yùn)行效率最高、安全系數(shù)最高。并具備災(zāi)害運(yùn)行模式，具備透水災(zāi)害的自動處理預(yù)案，最大限度降低災(zāi)害損失。參考文獻(xiàn)[1]王振平礦井通風(fēng)、排水及壓風(fēng)設(shè)備徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社2010[2]曹揮，霍罡可編程控制器過程控制技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006作者簡介：袁志金(1979一)，河北唐山人，機(jī)電工程師，2003年畢業(yè)于湖北工學(xué)院(現(xiàn)湖北工業(yè)大學(xué))自動化專業(yè)，現(xiàn)在開灤集團(tuán)公