井下排水远程集控自动化系统的应用

孔少华

（河南地方煤炭集团有限公司，河南郑州 450002）

井下排水远程集控自动化系统的应用

孔少华

（河南地方煤炭集团有限公司，河南郑州 450002）

井下排水自动化系统起着非常重要的作用，可以第一时间发现水泵运行系统存在的不安全因素，自动监控水泵，并且对泵房每一个水仓的水位与出水管道流量进行实时监控，能够将泵的实时状态提供给煤矿各级领导与职能管理部门，还能够对泵启停进行远程集中控制，自动对井下泵房实行值守，较好地确保井下排水系统的运行更稳定、更可靠。

排水；自动化；远程集控

矿井排水是井下泵房的第一要务，关系着矿井的安全生产。井下排水自动化系统能够迅速发现泵房容水状况、泵所处状态，同时还能够进行远程监控。自动化控制很好地改变了传统模式启泵时间过长、操作复杂等不足，有效确保了井下生产的安全进行［1］。当前，河南地方煤炭集团叁伟煤业有限公司每一个泵房已经引入了井下排水远程集控自动化系统。本文主要阐述该系统的基本情况，希望能和同仁互相探讨，为有效发挥井下排水远程集控自动化系统作用贡献一己之力。

1 泵房控制系统说明

表1 泵房控制系统监测参数

1.1 监测参数

系统的监测参数如表1所示。

1.2 组成

1.2.1 地面监控计算机站。由打印机、工控机、后备电源UPS等构成，功能如下：①与煤矿井下中央泵房PLC实时通讯，对检测参数进行采集；②对井下泵房运行数据、水泵工作状态进行实时记录并显示；③对水泵启动前的抽真空进行自动控制；④对每一个水泵的启停进行远程控制；⑤有操作者的登录管理和权限管理功能，避免误操作、非法操作；⑥对每一水泵的控制模式实时显示；⑦能够对设备的动态运行数据进行查询，还能够记录与查询其运行时间与故障；⑧实时记录水泵的启停控制，为查询管理设备的操作提供依据；⑨具有实时动作状态变化报警提示；⑩对排水系统的工艺画面进行实时模拟显示；■可以显示主要运行参数的趋势曲线；(11)能够打印运行数据。

1.2.2 通信网络。这部分主要负责连接中央泵房的PLC控制系统和地面计算机，井下矿用一般型控制柜中具有RJ45接口，利用光缆向地面传输。向地面计算机传输泵房控制系统的实时数据，并且还会把前者的控制命令向后者传递。

1.2.3 泵房矿用一般型PLC控制柜。由PLC、抽真空控制阀、就地操作触摸屏和隔爆型电动闸阀、流量计和液位计等构成，功能如下：①连锁自动监控中央泵房的各个设备；②对水泵吸水口的真空度进行实时采集，依此为依据决定是否进行电机启动；③对泵的出水口压力进行实时采集，判断设备运行正常与否；④对高压开关的电压、电流运行参数、故障保护信号进行实时采集；⑤对水泵电机的轴承温度实时采集，以此来判断电机运行正常与否；⑥对出水管路的出水流量进行实时采集制；⑦对水仓水位进行实时监控，据此来对电机的自动运行进行控制，水位超过临界值自动启动水泵进行排水；⑧操作有密码保护功能，能够避免各种非法操作与误操作；⑨配置了液晶触摸屏，负责对运行的数据进行实时显示；⑩自动运行模式下，各个水泵都能够设置为投入或切除工作系统数；(10)设置水泵的运行参数与保护报警参数；(11)将模糊控制技术引入水泵自动轮换之中，使得排水与节能变得更加可靠，为水泵工作的时间等提供了保障，对水泵的维修非常有帮助；(12)故障连锁与水位自动控制功能，改善了排水的可靠性；(13)按照水位控制原则，对水泵的轮换工作进行自动化控制；(14)当地面监控计算机失灵时，其默认为自动，在这种情况下，中央泵房泵站依旧能够独立运行，对各个水泵轮换运行进行自动切换［2］。

1.3 工作原理

1.3.1 水泵控制要求。其控制过程主要涉及自动注水、闸阀操作、水位自动监控、参数传示、故障保护与电动机的联锁自动控制6个环节。

1.3.2 工作方式。设定工作模式下，PLC实时检测各项运行参数，然后向上位工控机传输，以方便地面使用。其工作方式如表2所示。正常运行时，无论系统通过哪一种方式工作，都能够利用通信网络实时把泵房相关参数、设备状态传输至地面监控计算机。

1.4 动态抽真空系统

这部分一定要稳定可靠，原来的水射流抽真空系统是备用设备，主要包括2台真空泵和电磁阀、液位计、PLC来进行动态设定，以确保其稳定性与可靠性。

1.5 保护功能

1.5.1 流量保护。当水泵启动后或正常运行时，要是流量无法到达正常值，在这种情况下，系统将会自动启动声光报警。

1.5.2 超温保护。水泵长时间工作，当定子或电机轴承温度超过准许值时，在这种情况下，利用相应的温保护装置与PLC来进行报警，严重时还会自动停机。

1.5.3 电动闸阀故障。实时监控阀门的开关到位等情况，如果发生故障，此时这一台泵将会退出自动工作方式，然后进行报警。

表2 系统的主要工作方式

1.5.4 电动机故障。对每个运行电机的实时参数进行监控，在此基础上按照设定值，对各种电气故障保护报警［3］。

2 关键技术与创新点

这一系统包括诸多类型的技术，如计算机、信息、机械及自动化控制技术等。如想要实现所有技术要求，一定要妥善处理以下问题：①务必选用满足矿井要求的设备与传感器型号，首先需满足矿用一般型或防潮、防爆等相关条件；②通常泵房与地面之间距离相对偏远，因此一定要选用合适通信介质与接口设备，来充分确保信息传递的可靠性与准确性；③排水泵的自动控制应当选用连锁控制技术；④动态抽真空系统设计；⑤当地面监控计算机失电时或地面系统因病毒瘫痪、通信线路中断（光缆被砸断）时，井下PLC控制柜默认为自动，在这种情况下，中央泵房泵站依旧能够独立运行，对各个泵轮换运行进行自动切换。

［1］卞绍顺，干玲，李倩倩.煤矿井下多水平排水自动化控制系统的设计和应用［J］.可编程控制器与工厂自动化，2011 （6）：36-38，82.

［2］甘松柏.井下主排水系统远程自动控制技术的应用［J］.山西焦煤科技，2011（S1）：40-41，44.

［3］王霞.煤矿井下供电远程自动监测集控系统的应用［J］.中国高新技术企业，2011（19）：111-112.

Application of Remote Control System for Underground Drainage

Kong Shaohua
（Henan Local Coal Group Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450002）

The underground drainage automation system plays a very important role,which can find the unsafe factors in operation system of water pump for the first time,automatically monitor the pump,and the flow of water pump of each water chamber and the outlet pipe can be real-time monitoring,be able to provide the real-time state of the pump to the leaders and functional departments of the coal mine,but also be able to pump the remote centralized control,automatically carry out duty on the underground pump station,to better ensure the underground drainage system more stable and reliable.

drainage；automation；remote centralized control

TD744

A

1003-5168（2017）04-0114-02

2017-03-20

孔少华（1990-），男，本科，助理工程师，研究方向：矿山机电。