矿井乳化液净水器电气控制系统的研究

黄建强

（大同煤矿集团公司同家梁矿，山西 大同 036002）

引言

目前，煤矿井下水含有大量杂质，严重地破坏乳化液泵的安全运行。国内外对此方面的研究很多，但都不能很好地解决存在的净水问题。本文以此为研究对象，采用PLC控制，研制出了净化水的控制系统，这些工作为这一领域的研究提供一定借鉴［1－2］。

1 乳化液配水净水器控制系统的设计

1.1 净水器工作原理

根据乳化液配水净水器进水口、出水口之间的水位压力差来控制乳化液配水净水器的除杂排污，这就是净水器的工作原理。

乳化液配水净水器的控制原理如图1所示。

污物能否快速有效地排放，这是衡量净水器设计好坏的前提。本次设计的净水器排污采用两台电机控制，一台用于控制排污阀的开关，另一台用于控制净水器也就是主电机。所设计的滤水器有三个阀口，分别为排污口、进水口及出水口；方式选择和压力信号为系统的两种输入方式［3－4］。

1.2 乳化液配水净水器机械结构

图1 乳化液配水净水器控制原理图

乳化液配水净水器主要由细密网芯、主动旋转轴、定位支杆及外部壳体组成。通常煤矿井下水多为淡水，其中的细密滤网及主要件都采用不锈钢压制而成。网芯中的网孔用冲床一次制成，具有耐腐蚀、不生锈，表面光洁、不易结垢的特性。

1.3 乳化液配水净水器电控系统

1.3.1 电路设计

下页图2为乳化液配水净水器控制系统的主电路设计控制图。其中，电源总开关为QF，该控制开关使用与维修方便快捷，它的作用不仅可以分断三相交流电源，而且可以对主电路进行短路保护。

对于该控制电路可通过以下三点得知：

1）控制电路中液压泵电机M2及滤水器电机M1通过交流控制器KM1进行控制，阀门的起止通过交流控制器KM2、KM3控制电机正反转实现。

2）交流控制回路和PLC控制回路由熔断器FU1、FU2进行短路保护，各负载回路的短路保护则通过熔断器 FU3、FU4、FU5实现［5－6］。

图2 净水器控制系统主电路图

3）控制电路中的热继电器FR1、FR2、FR3实现电动机M2、M3、M1的过载保护。电机M3控制器内装有常闭热保护开关，可实现对电机的双重保护。

1.3.2 交流控制电路设计

图3为配水净水器控制系统的交流控制电路图。其中，HL为电源指示，隔离变压器TC用于PLC供电回路，防止电源干扰。对于该控制电路的详解可通过以下四点得知：

图3 净水器控制系统交流控制电路图

1）报警电铃HA为AC200V／8W，在出现超高压差时进行报警。

2）差压变送器是差压自动控制的关键传感器件，输出为压差信号。

3）由于控制电路的指示灯工作电压为直流24V，所以将220V电源电压经过变比为8∶1的降压变压器进行电压变换得到交流为27.5V的交流电，再经过整流电路、滤波电路得到24V的直流电压。

4）控制系统的计数显示模块选用AT89S51单片机作为控制芯片，单片机供电电源需要直流5V电压，要经过变比为20∶1的降压变压器进行变压得到交流为11V交流电，并且经过整流电压变成直流电压为24V的直流电［7］。

2 PLC控制电路设计

本系统设计了12个输出和15个输入。其中，输出包括220V与24V输出。电动机控制的接触器和报警电铃为220V输出；各种指示灯为24V输出。由于有两种不同的输出电压要求，所以必须提供两种不同电压的电源，这两个电源由交流控制电路提供。

净水器控制系统的PLC控制电路如图4所示。

图4 PLC控制电路

控制电路图中PLC输出回路的24V直流电源用VC24V表示，向电路中的所有指示灯供电，输出回路COM1接入直流电源的GND端；PLC输出回路的220V电源用L5表示，分别向输出回路的220V交流负载供电，输出回路COM2接入电源N端。

光电耦合器件为信号转换器件，将PLC的输出信号转换成单片机能接收的计数输入信号，通过单片机进行排污次数的计数，并将计数值通过8段数码管显示出来。光电耦合器件的输入信号是滤水器电动机起动运行的输出信号。

3 结语

本文设计的乳化液配水净水器能够较好地对2cm3以上的漂浮杂物进行过滤除杂，其控制系统合理，过程控制明确，这些研究过程可为今后该领域提供有益的借鉴。

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［6］ 吴庆忠，独知行，梁勇.测距仪导入高程新方法的探讨［J］.工程勘察，2002（5）：53－55.

［7］ 李正要，汪莉，宋存义.乳化液废水处理方法［J］.北京科技大学学报，2003，25（3）：203－206.