矿山自动化排水技术在节能减排中的应用

周裴俊

摘 要：文章首先介绍了矿山自动化排水系统的工作原理，其次对矿山自动化排水系统组成进行了相应的分析，最后展开了对水泵的控制原则以及工业电视系统的研究，希望有所裨益。

关键词：矿山；自动化排水技术；节能减排；应用

引言

矿山是生产矿物原料或开采矿石的场所，通常包括确保生产所需要的各种辅助车间、矿井、露天采场等。矿山自动化是既复杂、又先进的高科技系统，全矿范围内数据与信息采集系统为其基础的要素。节能减排就是减少污染物的排放、降低能源消耗、节约能源等。为发挥节能减排的作用，矿山自动化排水技术能够节约人力资源成本和能源，无须人工干预，工作可靠安全且能够稳定、连续运行。

1矿山自动化排水系统的工作原理

矿山自动化排水系统主要是通过对以太网的传输来实现PLC模块的输入与输出，设置水泵工作中的参数，通过传感器的反馈与远程自动化模块的控制，实现自动调节的过程。对于矿山自动化排水系统来说，其工作方式主要包括远程手动控制、全自动控制和就地手动控制三种。在实际工作的过程中，技术人员能够通过上位机来对水泵的启动与停止进行有效的控制，防止人员误操作。矿山自动化排水系统的工作主要是通过以太网实现的，通过数据的传输将参数与采集的数据及时反馈给调度室的工作人员，此时自动排水系统就会处在远程手动控制的状态，通过控制水仓的水位可以实现手动控制的功能，当自动化排水系统处于完全自动的状态时，水位就可以由系统的配置来控制矿山自动化排水系统通过现代化技术的操作实现了节能减排的目标，并在应用的过程中实现了安全施工的要求，既提高了工作效率，也实现了环保施工的要求，所以我国矿产开发的企业要充分重视自动化排水系统的重要作用，加大对其应用的力度，提高企业的生产水平。

2矿山自动化排水系统组成

矿山自动化排水系统分别由泵房的工业电视视频监控及集中控制部分构成。

2.1工业电视视频监控

工业电视视频监控的组成部分主要包括如下几种，分别为视频服务器、换面分割器、硬盘录像机、视频光端机、摄像头等。通过对工业电视系统日后发展的考虑，同时结合视频数据对网络宽带占用率较大等因素以及满足构建整个矿山数字化的需求，所以，水泵集中监控系统应通过对光纤的采用来实现传输。对于地面监控来说，其主要能够实现如下几种功能：实时动作状态变化报警提示；对历史运行数据及实时运行数据进行查询；实时记录设备启停；有效防止误操作、非法操作，具备操作人员登录管理功能。

2.2水泵集中控制

水泵指的是能够使液体增压或输送液体的机械。在实际工作的过程中，水泵向液体传送原动机机械能，从而使液体能量增加，它的主要作用是对液态金属、悬乳液、乳化液、酸碱液、油、水等进行输送。同时，还可以输送一些含悬浮固体物液体以及气体混合物等。在对水泵性能进行衡量时，其一般的技术参数为效率、水功率、轴功率、扬程、吸程、流量等。水泵按照工作原理的不同可分为叶片泵、溶剂水泵等类型。自控系统主要由真空泵、超声波流量计、电动阀门、液位变送器、振动、压力、温度、EPS电源柜、语音报警系统、工控机、集中控制柜、各种接收模块、触摸屏人机界而等构成。该系统选用光纤作为传输方式，对电机、水泵运行状态实时监测；远程控制各水泵启停；记录、显示现场运行数据；现场检测参数的采集以及实时PLC数据通信。下位机为可编程控制器PLC，上位机为工控机。

对于控制柜来说，其可以实现如下几种功能：第一，通过对以太网的利用，可以将运行数据传输到中心监控机中；第二，在就地控制模式下，通过使用就地控制柜就可以实现手动控制；第三，可以对水母管出水总流量与管网压力进行实时采集；第四，在自动运行方式下，能够对集水井水位进行实时采集，电机的自动运行能够按照集水井水位的液位来加以控制；第五，实时采集隔爆开关的故障保护信号，电流、电压运行参数；第六，作为电机是否处于正常运行状态的依据，对水泵电机前后轴震动、温度等状况进行实时采集。作为电机启动时的依据，对水泵进水量的真空度进行实时采集；第七，作为保护电机的一项有效参数，对水泵的出水压力进行实时采集。自动监控电动阀门、抽真空系统以及水泵。为了避免由于长时间不用备用泵而引发的电气和电机设备锈死、受潮等现象，在对备用泵启动的时候，在对系统进行设计时添加了自动轮换工作控制功能，水泵的运行时间由控制程序自动记录，并根据该记录确定开机顺序，这样就使每个水泵的开机时间都较为平均，实现水泵的交替运转，这样才能从本质上确保生产的安全性，并有效延长了水泵的使用寿命。

3水泵的控制原则

在对水泵进行控制时，其应当遵循如下原则：第一，如果水位高于低水位，就需要开启一台水泵，当系统首次运行时，需要将一号泵开启，之后根据运行时间的多少来决定开启哪个泵。如果在开启一台水泵且运行一段时间后，发现水位依然处于上涨的趋势，就应当将下一个水泵开启。当水位低于低水位时，就应当将运行时间较长的水泵停止；第二，当水位高于警戒水位时，水泵除了检修泵之外应当将其他的全部开启；第三，如果发现水泵出现故障，就要对其进行及时停泵与检修；第四，从现场的实际需求来看，应以节约能源为目标，按照电力系统的峰谷平电价原则需求来开展相应的调整工作，具体操作如下：该无人值守系统以水仓水位作为水泵的起停的基本条件，在此条件满足的前提下，然后再根据均匀磨损的原则、电价避峰填谷的原则实现水泵的起停。该原理为：首先设定四个水位限值：H1（超限水位）、H2（报警水位）、H3（启动水位）、H4（停機水位）。当水位达到报警水位时，首先对电网的负荷进行监测，若处于用电谷段或平段时，可以立即启动；若处于用电峰段，则暂缓启动。当水位继续上升至超限水位时，则不论电网负荷如何，必须立即启动水泵。若水位继续上升到超限水位时，则表明一台水泵的排水量已不足以排除矿井出水，以矿井的最大排水能力来排除矿井涌水。不管投入水泵的台数为多少，水位都要下降到低限水位才可以停泵。也就是当PLC读取的水仓水位值是H4时，就说明水仓水位比低限水位低，停止水泵机组的运行。

4工业电视系统

对于工业电视系统来说，其主要是通过对一对视频光端机配以一对光纤将六路视频的使用来对信号的编码、传输以及解码等进行模拟，在控制中心将六组视频模拟信号进行还原，之后将其输入到硬盘录像机中予以存储，同时将视频监控信号通过以太网接口接入工业电视监控主机进行视频信号的监控。

结束语

总的来说，通过应用矿山自动化排水技术，不但可以实现节能减排的效果，同时还能够促进工作效率的有效提升，对矿山采矿工作具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]王青.矿山自动化排水技术在节能减排中的应用[J].中国高新技术企业，2013，31：74-75.

[2]王浩，李兴华.矿山自动化排水技术在节能减排中的应用[J].电子技术与软件工程，2014，02：262.