矿井水泵房自动排水监控系统设计——MKJX

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1、矿井水泵房自动排水监控系统设计（安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001）摘要：介绍了传统煤矿井下水泵房控制方式的不足，研究了一种利用水仓水位准确测量涌水量的方法，设计了基于PLC的井下水泵房自动排水监控系统，分析了系统的构成和控制软件的编制。系统自动检测水井水位和其它参数，对水泵的运行进行自动化控制，并利用以太网通信技术，实现矿井水泵房的全自动监控的管理。关键词：水泵；超声波流量计；可编程控制器；中图分类号：TD442DesignoftheCoalMinePumpAutomationRemoteControlSystem（SchoolofElectricalandInf

2、ormationEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China）Abstract：Thedisadvantageofcoalmine’spumpswasintroduced.Aaccuratemethodtomeasuretheamountofwaterpouringfromtheundergroundwasexplainedbycalculatingthelevelofwatersump.Withtheapplicationofprogrammablelogiccontroller,anau

3、tomaticcontrolsystemofpumpswasproposedtoachieveremotecontrolandonlinemonitoringofthewaterlevelandotherrelatedparameters.ThesystemalsocancommunicatewithhostcomputerbytheEthernettoperformthemanagement.Keywords：waterpump；USF；Programmablelogiccontroller41绪论煤矿生产过程中，由大气降水、地表水、断层水、含水层水和采空区水形成的地下水流入巷道和

4、工作面，形成矿井水。不管是从矿井水的合理排放再利用方面，还是其本身具有的安全隐患方面考虑，都需要把矿井水及时有效地排出矿井。据统计，每开采1吨煤就要排出2～7吨的矿井水，井下排水设备所配备的电机功率也从几千瓦到上千千瓦，排水系统的用电量一般可占到煤矿生产的20%，因此，井下排水设备运转的可靠性与经济性对煤矿安全生产具有十分重要的意义。[1,2]淮南市潘集矿1989年投产，矿区含水层有6层，水文地质条件中等偏复杂，正常涌水量为302m3/h，最大涌水量为385m3/h。目前矿井现有两个排水系统，一水平涌水量较小，由2台200D-65X5排水泵直接将水排出矿井。二水平排水系统担负着矿井主

5、要的排水任务，各采区涌水抽到中央泵房的水仓中，再由中央泵房的排水系统排出矿井。矿井最初设计时，采用传统的继电器控制排水系统，主排水泵是四台多级离心泵，扬程为520m，每台水泵的流量为280m3/h；水泵电机采用电抗器降压起动，电机额定电压为6kV。排水泵站的起停操作和判断，完全依赖于工人的操作经验和已有的操作规程。这种系统存在的主要问题是操作工序复杂，工人的劳动强度大，不适合现代化的要求。另外，人工操作也存在着较大的安全隐患，容易损坏部件，不利于降低煤矿企业的运行成本。本课题针对潘集矿现有排水系统存在的问题和不足，对替代人工监控的水位监测系统做了研究，应用先进的可编程控制器（PLC）

6、控制系统来取代老式的继电器控制的排水系统，并用现代化的通讯技术实现了排水系统的远程测控。2煤矿井下排水自动控制系统的设计2.1总体方案设计该系统是在矿井原有的排水设施基础上进行的自动化改造，改造后控制系统由PLC控制柜、就地控制柜、报警和通讯接口及执行机构等部分组成，可在无人工干涉的情况下，由程序控制，完成自动运行和自我诊断。该系统选用了PLC作为中心控制器，完成模拟量输入、数字量输入输出、与上位机通信等功能。其中，需要处理的模拟量输入信号包括水仓水位高度，水泵出水口压力，真空度，水泵轴温，排水管流量等；PLC采集多路数字量输入信号，包括排水管电动阀的开关状态，水泵电机的开关状态反馈

7、信号，离心泵4电磁阀的开关状态信号，控制方式选择信号等。数字量输出控制信号包括各离心泵电磁阀的开关信号，各水泵电机的开关信号，排水管电动阀的开关信号等。数据监测模块检测各传感器状态，并将检测数据通过通讯模块传送至监控计算机。改造后的排水系统结构示意图如图2.1所示。图2.1PLC自动控制排水系统示意图图2.2排水泵管路连接示意图根据煤矿井下排水规程，主排水泵的工作水泵能力，必须在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。系统选用了四台离心式水泵作为主排水泵，