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1、煤 矿2#泵 房 自 动 化 控 制 系 统技术方案北京东华软件股份公司2010年 5 月 15日目 录1. 概述 .22. 系统介绍 .32.1 井下排水系统远程控制的意义及目标 .32.2 主排水泵自动化系统结构 .432#泵房自动化设计方案 .53.1 2#泵房自动化设计 .53.1.1 设计依据 .53.1.2 总体技术要求 .63.1.3 系统结构 .73.2 工作方式 .93.3 需要检测的状态及传感器配置 .113.4 系统功能与特点 .123.4.1 系统结构特点 .124. 系统功能 .125. 系统核心设备 .151. 概述煤矿2#泵房井下主排水泵共13台泵，扬程为742m
2、，流量420m3/h，共26台电动闸阀具有配电部分，留有接点可以接入PLC主控柜，水泵起动方式为无底阀起动，射流泵1台具有配电装置，留有接点可以介入PLC主控柜 ,排真空电动球阀没有，需要厂家提，井下主排水泵房共2个水仓、深度5m，水泵采用高压配电装置和高压软起动装置进行开停控制，4趟出水管路、管径426mm。从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，开发适于煤矿井下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。井下自动排水系统解决了井下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
3、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。 井下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 井下排水系统远程控制的意义及目标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
4、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。煤矿井下水泵是煤矿生产的主要设备之一，实现井下泵房的远程控制与监测，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,一组工作、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
5、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井下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、设备安全可靠运行。2.2 主排水泵自动化系统结构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： 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。 保证自动排水系统运行的连续性和可靠性，系统
6、连续可靠运转时间达到 360 天/年以上。 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动化打下良好基础。 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。 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。 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） 。 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
7、度室浏览。32#泵房自动化设计方案3.1 2#泵房自动化设计3.1.1 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 209-903.1.2 总体技术要求煤矿井下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、实现井下排水泵房无人值守自动控制运行。2、具备网络测控功能。3、系统具备网络控制、就地自动控制、就地手动
8、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、单台泵不能满足排水能力时，根据涌水量自动确定水泵的开启台数6、水泵的启停控制；按连续运转的时间长短控制倒机运行。7、按操作规程要求的顺序进行水泵的启动和停止操作。8、对电机和水泵的运行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、电磁阀的位置信号、过转矩信号等。9、整个系统做到可靠运行、维护方便、修改灵活。3.1.3 系统结构煤矿井下主排水系统泵房监控站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
9、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、显示器、UPS 电源等。2、工业以太网网络结构利用工业以太网作为井下泵房监控系统的主干网，实现泵房相关设备的实施控制及信号采集。3、水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。（1）水泵配电控制柜：控制系统就地显示控制可采用西门子液晶触摸屏 MP270 完成，可显示水泵电机的电压，电流以及功率因数；通过指示灯显示水泵及附属设备的工作状态；
10、水泵的开停及附属设备开停控制，能对水泵进行就地控制，可作为水泵的操作柜。显示屏具有 RS485 通讯接口，通过以太网或工业总线接口与上级监控系统完成通讯，实现远距离监控。水泵采用高压配电装置和高压软起动装置进行开停控制，高压配电内的综保具备通信接口，可以接入 PLC 主控柜。（2）水位检测、流量检测：超声波水位计、超声波流量计信号接入。（3）射流系统：真空度检测、射流电磁阀控制、排气管路电磁阀控制等。3.2 工作方式系统具备网络控制、就地自动控制、就地手动控制、启动柜面板控制 4 种操作方式。故每台泵设置 2 个选择开关进行方式选择，第一个为手动和自动选择，第二个为网络控制和就地自控选择。当选择为手动操作时，操作方式和流程与现有规程相同；当选2#泵房监控系统择为自动操作时，其操作规程如下：一、运行前状态检测开泵前必须检查待开水泵的高压柜、低压柜及电机综保的供电是否正常。待开水泵的各种显示是否正常，水仓
