煤矿井下主排水泵自动控制系统的应用与研究

刘冰涛（冀中能源股份有限公司东庞矿，河北 邢台 054201）

煤矿井下主排水泵自动控制系统的应用与研究

刘冰涛
（冀中能源股份有限公司东庞矿，河北 邢台 054201）

摘 要：在煤矿工程中，矿井主排水泵自动控制系统的作用就是要通过对水仓水位进行自动检测，来对相关的参数进行改进和完善。另外，还可以自动控制水泵的启动和定制。合理地转换工作，这一系统的应用从某种程度上实现了煤矿主排水泵的自动化控制，最终实现提升效率，降低劳动力投入的目的，达到无人值守的现状。在本文中，笔者主要对煤矿井下主排水泵自动控制系统的应用情况进行研究，仅供参考。

关键词：主排水泵；自动控制系统；应用与研究

在主排水泵自动控制系统应用的过程中，需要考虑的是系统的整体功能、相关参数的设定、具体的经济效益和社会效益等等。从整体上看，系统的构成比较复杂，相关的工作人员需要对相关的信号进行明确，同时还应该根据工作系统的工作状态来对其基本特点进行掌握。结合实际的应用来明确工作原理。

1 系统组成

1.1 主排水泵自动控制系统网络结构图如图1所示。

1.2 系统采集的监控信号。（1）开关量输入信号。这一信号主要是对水泵的开关进行控制，如果出现任何故障状态可以实现远程监控。而且每一个阀门的开关状态都可以通过相关的指令来完成，相关的检修指令是相对比较重要的构成部分，还可以实现控制指令，检修指令，对液位的报警情况进行控制。（2）开关量出输出信号。输出信号主要是对水泵电机的启动和停止来进行控制，不仅可以对电动闸的开关进行控制，还可以对真空信号进行监控。可见，输出信号也是不可缺少的信号类型之一。（3）模拟量输入信号。从这一类型的信号可以看出，水仓水位、水泵抽水真空度负压等。另外，对于电机的轴承、温度以及排水的流量等都可以进行监控。

1.3 系统的基本特点。从这一系统来看，其基本的特点主要表现为以下几个方面的内容：第一，要选择性能较高的可编程逻辑控制器来进行控制，然后借助以太网的通讯模块来对数据进行高效地处理。这种方式的实时性比较突出，而且数据处理工作也比较快。第二，可以检测到水仓中其他工况的设置情况，还可以促进水泵管路的分布更加均匀。减少故障的出现频率。第三，在整个系统中具有各种不同的可靠性措施，为了应急预案，采取的维护量比较少，达到无人值守的目的。第四，可扩展性比较强，可以随着根据系统运行的需要在增加节点数量。

2 系统功能

2.1 自动控制功能。（1）通过对水位进行自动检测来实现各项参数的标准性和准确性，进而达到自动控制的标准。实现科学合理地调度和轮换工作，最终达到报警的目的。自动控制功能的实现效果比较明显。（2）在系统运行的过程中，自动控制功能还表现在对超声波水位仪以及传感器结构来实现设备的配套工作。同时还可以应用PLC来对程序进行编制，减少水位传感器故障现象的出现，通过实时报警来对水文进行监测，提升自动控制的作用和价值。（3）可以对水泵的运行程度进行自动控制。水泵投入使用之前需要检查相关的水位，同时还需要对供电参数进行明确。另外，水泵循环使用的相关记录还包括管网的压力检测以及负压检测等工作，只有这些参数全部符合标准才能够进行运行。（4）可以对水仓中水位的变化情况进行控制。在高水位开启的情况下，水位如果达到了上限，对多台水泵可以进行及时地排水，进行低限时性停泵，可以实现水泵设备的自动开停。（5）控制程序的运行就是对水泵的开启和停止的次数以及相关的运行时间来进行记录。并且根据运行的相关参数来实现自动启停。这样不仅可以提升水泵使用率，还可以直接找到故障泵，实现水泵的轮换，对故障进行发现和处理。提升矿井工作环境的安全性。（6）如果系统出现了故障问题，可以通过查看监控画面的形式来提升系统的报警功能。以便施工人员能够及时地采取措施来进行解决。

2.2 半自动控制功能。根据矿井工作的需要可以对运行方式进行切换，达到半自动控制的方式，在这种情况下，操作人员可以完全地操控水泵和其他设备的启停。

2.3 就地控制功能。就地控制功能也是不容小觑的，当设备工作方式切换到就地位置时，就可以实现人工方式来对控制设备的启停进行控制，同时还可以随时对设备进行检修和维护。可见，就地控制功能是自动控制系统的重要功能之一。

2.4 保护功能。从保护功能上看，主要包括超温保护、电机保护以及电动阀门保护等等。第一，超温保护主要是就是当水泵或者是电机轴承达到最高温度时，超过了警戒线就会自动进行报警。相关的工作人员就可以通过这一报警信号来采取解决对策。第二，电机保护就是对通过电机的电流和电压等进行监测，还包括对水仓水位的相关参数进行控制，对电机的系统运行功能进行保护。第三，电动阀门保护就是对阀门的故障信号以及水泵的连锁控制系统进行保护，同时对电动阀门的相关信息进行检测。

图1 主排水泵自动控制系统网络结构图

3 经济效益与社会效益

针对本次所研究的系统来说，在安装该系统后，每天每班可减少水泵房司机2人，每工按100元计算，每年可节约用工资金365×2×3×100=21.9万元。系统保护齐全，运行安全可靠，减少了事故的发生，同时降低了水泵工的劳动强度，改善了工作条件，使水泵工的工作由重体力劳动向轻体力、脑力劳动转变。

结语

如今，我国在煤矿井下排水的优化、排水系统的控制、改造设备及管道的合理布局方面得到了较好的效果，还有一些研究人员在排水系统的控制方面使用了智能控制，将模糊控制及一些先进算法应用到排水方案中，优化了煤矿排水系统的控制策略，使得矿井排水系统实现了实时监控、故障诊断、报警记录、信息显示和水泵轮换工作等。

参考文献

[1]卢恩贵，赵冬梅.矿井自动化排水的PLC实现[J].工矿自动化，2006（02）.

文献标识码：中国分类号：TP273A