PLC在塔山矿排水系统的应用

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1、PLC在塔山矿自动排水系统中的应用国投塔山煤矿位于大同市南郊区塔山工业园，设计能力240万吨/年，采用主平嗣、副斜井开拓方式，一井一面。井下运输采用胶带机运输，辅助运输采用无轨胶轮车运输。在1075水平设置主水泵房,主副水仓容积800米»采区积水用潜水泵排到水仓，主平丽积水自流到主水仓。矿井采用集中排水、一次排到地面的方式。主水泵房设置3台MD155-3X5型水泵，一台工作，一台备用，一台检修。排水管路为2趟①273的无缝钢管，单根长度3200米，排水高度111米。排水设备自始至终伴随着矿井的建设和生产，直至矿井寿命终止

2、才完成使命。排水设备是矿井的大型设备之一，它对矿井的安全生产骑着非常只能够要的作用。因此，排水设备的运行直接影响到矿井的安全和效益。PLC自动控制系统在塔山矿成功应用，实现了自动、无人值守功能，确保了排水系统安全经济运行。一、系统介绍本控制系统用于井下水泵房的集中分布控制；在井下泵房集控室设PLC集中控制站，采集各种信号，按照工艺流程控制各台水泵及相应的闸阀，显示各种工作状态。整个集中控制系统由PLC集控及监控部分、就地控制部分和现场设备三大部分组成。1.采用集中控制器对水泵房设备运行实行在线监控，自动、手动控制水泵的启

3、停及闸阀的开、关，可实现水泵房的无人值守。2.控制系统通过以太网接入矿井工业以太干网，实现水泵监控子系统与全矿井的监控系统信息共享。3・集屮控制器采用SIEMENS系列PLC及先进的过程控制软件,综合考虑矿井各种安全信息，实现井下排水监控系统的最优控制策略；井下排水监控系统的报警，信息显示全部融入整个矿井监控系统的数据系统。4.水泵房现场以计算机图形界面结合现场操作，最人程度简化操作与状态显示。5.系统具有三种工作模式：手动，自动，检修。手动（就地）指现场进行操作，PLC集中控制器不参与控制；口动（远程）是指在调度屮心或

4、触摸屏上进行操作，所有的操作通过PLC集屮控制器进行，现场的手动操作不起作用；检修指设备处于检修状态，设备不参与系统控制。6.实施监测水泵的各工况参数，包括水位、流量、压力、温度、真空度、闸阀开关状况等。PLC控制器接至T•业以太坏网丄业以太网交换机接线水泉配电柜及兀他低压配电柜系统网络组成示意图二、主排水工作流程主排水的整个过程可概括为五个环节，分别是：抽真空环节（注水）；泵启动及闸阀开启环节；抽真空停止环节；参数传输环节；泵停止及闸阀关闭环节；故障处理环节1、抽真空环节井下水泵采用的是无底阀真空泵，水泵只有在其叶轮完

5、全淹没于水中的情况下，泵体内部才能造成必耍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。因此，启动前的注水是水泵工作的重要操作项目Z—。本方案采用自灌式注水方式，利用射流泵使泵体内充满水。水泵监控子系统根据水位需要启动水泵吋，首先打开射流泵两端的电磁阀，利用管道中原先存有的积水，通过射流泵形成射流，依靠射流的吸力，使泵体内形成真空，靠大气压力将吸水井内的水压入泵内，充满泵体，即可启动水泵。2、水泵启动及闸阀开启环节在抽真空环节，水泵的真空度达到一定的程度后，就可以开启水泵。在开

6、启水泵前，首先要观察真空度表的真空度指示，在满足要求时，再启动水泵。水泵启动后，首先观察出口压力表的读数，如果出口压力表达到要求，就可以开启出口闸阀。为保证抽真空及水泵的水锤现象，在水泵启动前，阀门必须处于关闭状态。3、抽真空停止环节在水泵启动成功后，需耍停止抽真空的设备的运转。此举不仅能节省高压水管内的水资源，同时可以保护电磁阀等设备，延长设备使用寿命。4、参数传递环节在集控柜上的触摸屏上可模拟显示水仓水位、管路流量、水泵压力及电动机、电磁阀和电动阀的各种工作状态。所有的检测参数及工作状态均可由井下控制器通过传输网络传

7、送给地面计算机，出地面控制室计算机分析处理，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做岀止确判断，发出控制命令。5、泵停止及阀门停止环节根据现场的水位情况，在达到一定情况时，需要停止泵。为防止泵的水锤现象，需要先关闭出口的两个阀门,在阀门在完全关闭或将要全关时，关闭水泵，避免对水泵造成损伤。6、故障处理及保护环节水泵屯机容量大，耗电量高，属一级负荷。因此，对排水设备自动控制系统的安全性、可靠性要求较高。本系统设有以下几种保护：＞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

8、水泵停车，转为启动另一台水泵。＞电液动闸阀故障：由PLC系统对电液动闸阀的限位及开关错误进行保护，保证电液动阀的电机能正常工作。三、系统操作模式说明木系统共有三种操作模式：手动（就地）、自动（远控）、检修。1、手动即就地模式：就是在现场对水泵及阀门进行操作。在进行此操作时，要保证阀门及水泵的转换开关位于“就地”（“手