煤矿井下排水泵房电控系统的自动化改造分析

郭望

摘要：煤矿井下排水设施是矿井建设生产过程中不可少的，承担着排出井下涌水的重要任务，是保证排水系统可靠稳定运行的关键。因此，本文针对煤矿井下排水泵房电控系统的自动化改造进行分析，在结合矿井排水系统的实际情况后，具体分析相应的改造方案。

关键词：煤矿;泵房;排水设备;电控系统

引言：目前，PLC技术在煤矿井下生产过程中得到了广泛应用，但是在一些地区煤矿井下中央泵房排水设备中依然采用值守人员进行控制。在这样的情况下，经常会出现工作效率不高、开停泵不及时、峰谷比不均衡等问题出现，进而威胁到井下排水工作的稳定进行，也会导致矿井用电量的增加，甚至由于人员误操作还会威胁到井下人员的生命财产安全。因此，借助自动化控制技术来解决这一问题。

一、矿井排水系统电控系统的发展现状

井下排水是煤矿安全生产的重要因素，目前国内煤矿企业井下排水控制系统自动化水平仍不是很高，井下水泵的启停仍然依靠人工，工作劳动强度大，并且启停水泵需要注意观察的因素、环节较多，如工人没有严格执行相关程序，管理人员管理不到位等问题，出现影响井下排水的安全性与高效性，这也意味着，必须要加强设备电控系统的改造设计，实现自动控制系统，落实远程监控、无人值守的矿井下排水工作。以此，进一步降低排水运行成本，提高矿井排水系统的工作效率和安全性。总而言之，借助自动化控制技术对煤矿井下泵房排水设备电控系统进行改造后，可以进一步提高矿井经济效益，规避人为因素对生产活动的负面影响，真正和实现安全生产。煤矿井下泵房排水设备电控系统需要完成自动控制，分别为：工作泵和备用泵的自动选择、单机控制系统的参数采集以及排水自动化功能。此外，利用该电控系统还要实现水位自动监控、自动注水、水泵主回路启动过程等。

二、电控系统自动化控制改造的具体措施

为了进一步分析煤矿井下排水泵房电控系统改造过程，本文以唐山开滦林西矿业有限公司十二泵房为例，对改造过程进行全面的分析。在充分遵循改造原则的基础上，实现智能化控制。

（一）案例概况和硬件配置

唐山開滦林西矿业有限公司十二泵房含有主水仓和副水仓各一个，每个水仓有效容积为1530m?/1360 m?，根据过往数据来看，该泵房每天的所排正常涌水量在27m?/h，最大时可以达到30m?/h。三台MD450-60×6离心泵作为主排水泵，扬程可以达到360m，每台的流量可以达到450m?/h，配套电机YB2-4503-4，额定电压为6kV。泵房引水装置有两种，一种采用2台SZ-2型真空泵，另一种采用高压水射流泵，铺设了两趟φ325mm排水管路。泵房配水井过水闸阀，水泵出水闸阀等都配置的电控系统。如果想要实现对该中央泵房排水设备电控系统改造，想要对所需要的硬件配置和控制关系进行详细的分析，包括：PLC控制柜、就地控制柜、参量检测、执行机构、低压配电柜等。

（二）控制方式

利用PLC技术主要实现就地控制、集中人控、自动控制三个方面。

第一，就地控制。在控制柜面上就可以完成就地控制模式，在这一模式下，并不需要PLC控制系统，而是采用就地控制柜完成的传统开泵操作。就地控制中包括水泵控制开关、真空泵控制开关，作为PLC控制系统的备用系统，当PLC发生故障时，可以利用这些控制开关完成相应的工作。

第二，集中人控。在PLC控制柜的触摸屏上可以实现集中控制，通过这一系统可以完成对所有参与集控设备的启停工作，也可以通过集控系统进入到单独控制下，完成对单机设备的操作和检查。比如：在程序控制状态下，操作人通过启动和停止这两个账户，操作人可以任意开停所有设备，但需要注意的是，只能够逐台进行操作。相比较而言，检查控制状态只能够用于设备或者PLC系统的检修工作。

第三，自动控制。自动控制模式下，PLC控制系统根据主控量、设置的时间段、涌水量等参控量为主要参考依据，实现对高低水位开停泵以及自动操作开停泵的控制，作为常规操作方式，自动控制还要具备泵组自动轮换，能够在水泵事故停车时告警并启动备用泵。此外，还要具备泵组分时段运行，以将排水电费控制在最低范围内。

（三）系统功能

在实际发展过程中，PLC控制技术主要实现了参量检测、运行参数设置、通讯接口等功能。

第一，参量检测和显示。泵组主电机电流、电动阀门开启状态、高压开关柜工作状态、真空电磁阀、水位以及涌水量检测、信息显示及报警等功能，都属于参量检测和显示，也是泵房排水设备电控系统的关键。以水位检测为例，针对分设水仓水位进行监控，设置上下限位置的开关量，通过PLC完成信号处理，可以确保水位达到高限情况下，出现涌水量异常问题得到及时的处理，能够实现自动启停泵操作。

第二，运行参数的设置。PLC控制技术在运行参数设置上也具有一定的作用，包括：电机工作时的极限参数、泵的出口压力、水位限定、涌水量等参数。操作人员身份级别不同，可以调整的参数也不同，在输入具体的密码和身份后，可以进入不同的设置和查看界面。在这种设置模式下，能够最大程度保证数据安全，避免意外的发生。也能够让系统得到安全可靠稳定运行，为系统的规范化、制度化管理提供了良好的基础。

第三，通讯接口的实现。除了上述两个环节之外，借助PLC控制技术，还进一步创造了通讯接口，和PLC触摸屏实现了双工通讯。中央泵房排水设备电控系统的工作状态以及运行参数数据可以直接上传到触摸屏，完成显示的同时，操作人员也可以通过触摸屏将具体指令传送到PLC控制柜上，控制排水设备的运行。在则个过程中所有的信息都会经过通讯接口传送到调度监控中心的主机上，进行备份存储。还可以和全矿井的安全生产监控系统进行连接，针对数据进行分析，确保运转的安全性。在这样的功能下，可以实现动态化的数据监控，并且全面记录数系统运行中产生的数据，包括故障数据。调度控制中心的人就可以根据数据更好的把握住中央泵房排水设备电控系统的工作状态，真正实现遥测、遥控，制定出科学的生产决策计划。

总结：综上所述，科学技术水平的不断发展，矿井生产现代化水平不断提高，自动化程度也在逐渐增强。将PLC技术引入到煤矿井下排水泵房电控系统中实现改造升级，可以进一步提高井下生产经济效益和社会效益，同时准确高效的掌握相关数据，实现遥测遥控，为后续决策制定提供数据，保证生产科学合理。

参考文献

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