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1、山西宁煤集团德盛煤业有限公司井下水泵监测系统建设项目工程系统施工方案建设单位：宁煤集团德盛煤业有限公司施工单位：天津天大天星自动控制设备有限公司目录一、技术方案41. 概述42. 系统介绍52.1系统建设意义52.2系统建设目标52.3 系统设计依据62.4 总体技术要求63系统设计方案73.1中央泵房现状73.2系统设计73.2.1系统组成71地面自动化控制中心72. 信息传输通道73. 泵房监控单元73.1系统网络通信结构：83.2泵房监控单元81. 泵房监控单元概述82. 泵房监控单元系统实施8泵房系统原理图93.3操作过程101 运行前状态检测102. 启动113. 运行114. 正常
2、停泵125. 故障停泵123.4 系统功能和特点131.地面控制中心132. 传输线路133. 井下监控单元134. 控制模式144.1 地面集中控制144.2 人工就地控制143.3 控制方式变换145. 语音功能153.5 上位机组态软件153.5.1 强大的分布式客户服务器结构153.5.2 快速的系统开发及配置153.5.3 应用集成153.5.4 功能广泛163.6 系统软件功能161、自动控制功能172、手动控制功能173、单机自动控制174、就地紧停功能185、现场编程186、组网功能187、水泵运行计量/时间/运行统计188、图形曲线显示189、实时报警/报警记录18系统示例界
3、面194.核心设备204.1KJ164-F矿用隔爆兼本安型监控分站204.2矿用本安型控制箱214.3矿用电动闸阀224.4超声波流量计224.5水位传感器244.6矿用电动球阀254.7软硬件环境265. 应用实例271、徐州矿务局秦源煤业中央泵房自动化系统272、兰花集团佰方煤矿主排水监控系统283、翟镇煤矿采区排水自动化系统284、皖北矿务集团钱营孜煤矿主排水自动化系统29二、其他问题的说明29三、技术支持与服务291安装服务302保质期内服务302.1 报修方式302.2 响应时间302.3 硬件设备302.4 系统软件312.5 售后体系313. 保质期后的服务313.1通用条款32
4、3.2硬件设备323.3软件故障323.4软件升级32四、工程进度32五、验收方法及标准331. 遵循标准332. 货到现检验场333. 系统终验33六、培训33七、场地及环境要求34安装位置：34工作环境：34供电电源：34应用系统：34其他说明：34一、技术方案1. 概述煤炭行业是我国的支柱产业随着煤炭行业高产高效的发展，矿井安全问题已成为制约煤炭生产的关键因素涌水是危及矿井安全的重要因素一旦发生透水事故，不仅影响生产，甚至会使矿井淹没，危及生产工人生命水泵房排水系统担负着整个矿井积水排除的任务，其安全可靠性直接影响矿井生产的效率和安全目前。我国大多矿井水泵房仍然普遍使用传统的人工操作排水
5、系统这种排水系统由于自动化程度低，应急能力差，还做不到根据水位或其它参数自动开停水泵，这将严重影响主排水泵房的管理水平和经济效益的提高。存在很大的安全隐患随着我国煤炭行业的发展，排水系统自动化已成为亟待解决的问题 。 从德盛煤矿自动化生产实际出发，针对现有排水系统存在的弊病，结合现代工业技术和控制理论，开发适于煤矿使用的自动排水系统利用工业专用测控保护器和液位检测装置，组成自动监控系统，根据水仓水位变化情况，实现自动排水。自动排水系统解决了排水系统自动控制的难题，利用现代最优控制理论，分析矿井涌水情况和用电情况，建立了排水系统的离散数学模型根据最优性原理，用动态规划法，对排水系统进行分段决策控
6、制，并提出通过递推算法对数学模型进行求解，得出获取最优控制策略的一般方法。 自动排水系统具有以下特点水位实时在线检测与显示水泵自动启动与停止多台水泵实行“轮班工作制”，提高水泵使用寿命根据涌水量大小和用电“避峰就谷”原则，自动控制投入运行的水泵台数与矿井监控系统联网，便于集中控制。2. 系统介绍2.1系统建设意义随着全球网络化进程的不断发展，企业的信息化管理已广泛受到各级领导的重视，信息化管理的实现，对不断提高企业的生产、经营、管理、决策的效率和水平，发挥着越来越重要的作用。综合自动化系统的实现，也对煤矿企业减员增效的实施有着直接的促进作用。煤矿水泵是煤矿生产的主要设备之一，实现泵房的远程控制
7、与监测，是综合自动化建设的重要组成部分。目前,在矿井泵房的排水系统设计中 ,一般设置多台多级离心水泵,二组工作、一组备用,并设置了用于轮换检修的水泵。这些水泵电压高、功率大、运行工况复杂，人工很难做到实时监控。另外，对于水泵启动前吸水管路的充水（抽真空）、水仓水位监测、泵房内设备的运行与管理等工作,普遍采用人工操作方式。传统模式操作过程繁琐、劳动强度大、人为因素多、启泵时间长、自动化程度低，已不能适应现代化矿井管理的要求,因此,有必要使泵房水泵实现自动化控制。系统设计以系统安全、可靠、先进为原则，系统实现在安全生产指挥调度中心对排水系统泵房的所有设备进行网络监视和控制，做到泵房无人值守、设备安
8、全可靠运行。2.2系统建设目标项目建设的总方针是立足信息化大前提，保证系统的先进性、安全性、可靠性，安装、使用和维护方便简单，将德盛煤矿主排水泵配套集控系统建设成为技术先进、稳定可靠、利用率高的煤矿排水监控系统，为矿井安全、高效、节能生产做好基础。系统设计目标如下：u 将PLC控制系统、计算机网络通信技术和排水控制系统结合，实现以“集中控制为主，远程监测为辅”的控制模式，保证系统技术方面的先进性。u 保证自动排水系统运行的连续性和可靠性，系统连续可靠运转时间达到360天/年以上。u 系统立足建设无人值守泵房的总目标，同时提高节能效率和管理水平，减少操作人员和工人的劳动强度，为今后矿井生产综合自
9、动化打下良好基础。u 实现地面对主排水系统设备的多点位信息传输和集中监测监控。具有在线监测、分析及完善的保护和报警功能。u 调度监测中心计算机可以对排水系统的运行管理、事故跟踪与处理、打印各种运转日志报表。u 采用国际流行的组态软件，动态画面美观，修改灵活，数据保存时间长。历史数据可以长期保存（35年）。u 排水系统自身具备标准的以太网接口，提供标准TCP/IP协议数据。系统采用B/S结构，运行的主要参数可以通过矿局域网络，在矿上和矿调度室浏览。2.3 系统设计依据1 煤矿安全规程和煤矿设计规范2 爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求GB 3836.4-833 爆炸性环境用防爆
10、电气设备通用要求GB 3836.1-834 矿用一般型电气设备GB 12173-905 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT 209-902.4 总体技术要求德盛煤矿排水系统是综合生产自动化的一个组成部分，信号传输和控制系统框架应满足信息化的整体设计，具体要求为：1、实现排水泵房无人值守自动控制运行。2、具备远程测控功能。3、系统具备网络控制、就地自动控制、就地手动控制、启动柜面板控制几种操作方式。4、在水仓水位满足条件的前提下，系统能按避峰填谷的原则进行5、水泵的启停控制；按连续运转的时间长短控制倒机运行。6、按操作规程要求的顺序进行水泵的启动和停止操作。7、对电机和水泵的运行
11、参数及保护参数进行实时的监测和传送，这些参数包括：电机温度、实时流量、水位、真空度、电压、电流、水泵出水口压力、各种闸阀、电动球阀的位置信号、过转矩信号等。8、整个系统做到可靠运行、维护方便、修改灵活。3系统设计方案3.1中央泵房现状1、 泵房设备基本情况表水泵型号MD600-609水泵单台电机功率1400kW/10kV水泵数量7台扬程(m)水泵出水口管径(mm)DN250流量(m3/h)电动闸阀数量MZ941H-64 DN250 35台主排水管4趟抽真空射流泵泵房控制电源AC660V射流泵SBSIII电动球阀MGQ系列21台信号传输以太网或光纤传输电控装置就地显示人机界面七台水泵改造完成后形
12、成一个独立的排水系统，整个网络建成双环型工业以太网，实时监测水泵的运行情况、水文参数及故障信息等。3.2系统设计3.2.1系统组成井下泵房自动化监控系统主要由三部分组成：1. 地面自动化控制中心地面监控站设置在地面自动化控制中心，通过工作站对井下泵房相关设施进行集控和监视。主要设备、设施包括工作站、22显示器、不间断电源等。2. 信息传输通道利用工业以太环网作为井下泵房监控系统的主干网，实现泵房相关设备的数据的实时传输。3. 泵房监控单元 井下监控单元由井下监控主控站及信号采集装置、传感器等组成，主控制站作为井下控制部分的通信核心，完成分站监控信息与地面控制中心的监控信息交互传递。同时，通过在
13、现场的操作显示屏，为井下巡检人员提供整个系统的运行情况。井下监控单元结构如图所示： 系统网络通信结构：3.2.2泵房监控单元1. 泵房监控单元概述泵房监控单元由数据采集和设备控制设备PLC控制柜、就地控制和显示设备操作台、抽真空系统、闸阀控制系统和各种传感器组成。2. 泵房监控单元系统实施针对德盛煤矿的实际情况和要求，泵房内配备本安控制箱，完成泵、电动闸阀和电动球阀的就地控制，将每台泵的出水口处的手动闸阀更换为电动闸阀，改造引水方式，将原来的手动射流阀更换为手动电动一体的电动球阀以达到电控的要求，同时配备水位、流量、温度、压力、负压等传感器。使用PLC控制柜制作井下水泵房电控系统，在PLC控制
14、柜上加装以太网模块，通过工业以太环网将数据传输到地面调度室，通过软件编程，在调度中心能发布控制命令，并能监视该系统所需运行参数和该系统设备运行画面情况。井下监控单元由井下监控主控站及信号采集装置、传感器、显示单元等组成，主控站作为井下控制部分的核心，完成PLC分站监控信息与地面控制中心的信息交互传送、设备的自动控制及工况参数的就地显示功能。通过PLC的通信接口，把所要监控的数据传送到安全生产指挥中心进行远程监控。主控站本身也具备对中央泵房的监控功能。泵房监控单元结构如下图所示：泵房系统原理图泵房自动化控制系统的具体设计如下：电控设计1）、每台泵配备三台电动球阀，其中两台DN25阀，一台DN20阀，将原来的手动球阀更换为电动球阀。2）、每台泵配备2台手动阀门，1台射流泵。3）、中央泵房配备7台矿用本安型控制箱完成泵、电动闸阀和电动球阀的就地控制。4）、中央泵房配备2台KJ164-F监控分站完成泵、电动闸阀和电动球阀等设备的控制和数据采集。 传感器设计1）、每趟管路配置一台流量计，完成对泵房排水流量的统计和计算。2）、每个水仓配备一个水位传感器完成对水仓水位的实时监测。3）、每台泵配备一个压力传感器和一个负压
