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1、煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计摘 要: 针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下主排水系统计算机监控系统。该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具有参考价值。关键词: 煤矿;主排水泵;计算机监控 针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下主排水系统计算机监控系统。该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换故障机组,
2、具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具有参考价值。 煤矿井下排水系统是煤矿生产中的主要工作系统之一,它承担排出井下全部涌水的重要任务,是保证煤矿安全生产的关键设备。排水系统是煤矿生产的耗电大户,占全部生产用电的13%～18%。因此有效地控制排水系统,使其高效低耗、经济可靠地运行对煤矿安全生产意义重大,也是降低煤炭生产成本的有效途径。本文设计了一套主排水泵计算机远程监控系统,采用先进的测控技术和设备,实时监测排水系统各项运行参数,计算排水系统的运行效率是否达要求,判断
3、设备检修质量是否符合标准,根据用电的波峰时段自动控制排水泵的运行。对保证设备的安全、经济运行有重大意义。1 监控系统对象和主要功能(1)监控对象:本系统的监控对象为5台HDM420X8分段式多级离心泵,其中1#、2#、3#泵安装在外仓，4#、5#泵安装在中仓。拖动电机功率为1400kW、电压为10KV,型号为YB710M2的隔爆型三相异步电动机，启动时由井下中央变电所高压柜直接起动。各水泵吸水管独立,离心泵的出口设有4趟管路，每台泵具体使用哪趟管路由设在4趟管路上的20个液压阀控制，液压系统由1个液压站（
4、液压站设有2台油泵，油泵所配电机为YBX160M1-411KW660V）和20个液压阀组成。除此之外泵房还安装了两台型号为2BE1-103水环式真空泵（一用一备，拖动电机型号为YB2-160M-4）为离心泵抽真空。排水系统的效率是由水泵、电动机、管路传动效率综合决定的,实际运行中电动机、传动效率比较稳定,而水泵、管路效率则是影响排水系统工作效率的主要因素。因此,本系统需要监测的主排水泵和电机的主要工作参数为:水泵的流量、出口压力、入口真空度,电机的电压、电流和功率等。(2)主要功能1)实时检测各水泵的入口
5、流量qv(m3/s),入口真空度P1(KPa),出水口压力P0(MPa)。2)实时检测各水仓水位hc(m),在水位高、低限及增长速度过快时报警。3)实时检测各电机的电压、电流、有功功率Pdr(kW)、电动机轴承温度和定子温度。4)根据各检测参数和输入参数,计算出排水系统的管路效率ηg、水泵效率η和排水系统效率ηx及吨水百米电耗Wt.100等数据。5)定时记录各项数据,能自动生成日报表、月报表和年报表。6)满足离心式水泵性能测定要求,自动生成水泵性能测试报告和有关性能曲线。7)根据定时设置自动启动/停止水泵
6、,自动切除故障机组;实现远程控制功能,调度人员在地面上可以远程控制各水泵的运行,实现无人值守,达到管控一体化。2监控系统硬件组成本系统由现场检测仪表和远程监控单元组成。由于煤矿井下情况复杂,条件恶劣,要求系统可靠性高、抗干扰能力强及维护简单,故现场测控单元专门选择了西门子公司的S7-300系列PLC,采用远程I/O扩展模块方式;远程监控计算机可以根据需要安装在井下中央变电所、地面运转工区或调度室,由工业控制计算机和联网设备组成。整个系统的网络结构如图1所示。图11)PLC监控模块a.CPU为性价比较高的C
7、PU313C-2DP，本CPU带有一个MPI接口和一个Profibus－DP接口，128KBRAM存储器；DI/DO为16384，集中配置为1024；AI/AO为1024。b.模拟量输入模块AI：选用6ES7331-7KF02-0AB0模块，其技术参数为：8点（4～20mA）／4点（热电阻）／可组态／最大输入电流40mA／可对二线制变送器供电／分辨率14位＋符号位。2)信号采集传感器a.智能电量采集模块本系统对各电动机的三相电压、电流和有功功率等电量参数的检测选用长江斯菲尔公司的JDS194-BS4P/Q
8、4T型智能电量变送器。该变送器输出4-20mA模拟量信号,实现对电压、电流、功率、及功率因数等电量进行高精度的测量;能有效克服共模干扰,不受谐波成分的影响,适于复杂环境电量测量。b.超声波流量计:外夹式超声波流量计系列测量满管的液体流量计，选择隔爆兼本质安全型，隔爆等级Exd[ib]ⅡBT6，并可选择本质安全型遥控器，防爆等级ExibⅡBT6， 能够完成固定和移动测量。采用专用耦合剂（室温固化的硅橡胶或高温长链聚合油脂）安装，
