平沟煤矿中央水泵房集中控制系统的应用

平沟煤矿中央水泵房集中控制系统的应用摘要：本文阐述了煤矿井下中央水泵房集中控制系统的功能、基本要求、设备及组成。该系统由工业控制计算机、触摸屏、组态软件、多种监测保护传感器、各种闸阀等设备组成，实现了矿井排水系统的智能化、自动化、网络化控制。不仅降低了启动能耗，而且

流量稳定、全矿电气负荷负载平衡功能和削峰填谷等功能，使泵房实现无人值守和地面远程监控，提高了该系统的实现了液位稳定、

安全性和可靠性。

关键词：中央泵房；自动控制系统；无人值守

Abstract：Thispapersuggeststhecentralizedcontrolsystemfunctions、basicrequirements、equipmentandcomposi-tionofthecoalmineundergroundcentralpumphouse．Thissystemconsistsofindustrialcontrolcomputer、touchscreen、configurationsoftware、avarietyofsensor、somebrakevalveandanyotherdevices，reachingtheintelligence、automation、networkcontrolofminedrainagesystem．Itnotonlyreducesthestart－upenergyconsumption，butalsorealizesthesta-bilityofliquidlevelandflow、thewholemine’sloadbalancefunctionofelectricalloadandtheloadshiftingandsoon，re-alizingnodutyofpumproomandgroundremotemonitoringabovetheground，improvingthereliabilityandsafetyofthesystem．

Keywords：centralpumpingstation；automaticcontrolsystem；unattended

doi：10．3969/j．issn．1008－0155．2013．07．069中图分类号：F407．21；TP273文献标志码：A

文章编号：1008－0155（2013）07－0106－02

神华乌海能源有限责任公司平沟煤矿始建于1958年，经过三次扩能改造后，核定生产能力达到了135万吨/年。该矿矿井水来源有奥陶系石灰岩溶水、采空区老塘积水、中下煤组砂岩含水层水。矿井最大涌水量984m3/h，8、9月份，本地区降水量多集中在7、大部分以短暂洪水排泄出井田，少量渗入地下，但在采空裂隙区、露天采坑、沟谷断层带，大气降水或洪水将顺裂隙、破碎带进入矿井，成为矿井充水的主要因素，严重时危及矿井安全。平沟煤矿曾发生过大龙山洪水顺采空裂隙进入矿井，淹至1070大巷。为矿井排水的安全性和可靠性，解决最大涌水、突发突水以及雨季倒灌等问题，平沟煤矿采用中央水泵房集中控制系统，提高排水效率，通过远程监控，实现无人值守，降低运营成本，获得良好的经济效益。

1中央水泵房集中控制系统功能与基本要求1．1中央水泵房集中控制系统功能

平沟煤矿中央水泵房集中控制系统布置1070变电所附近，使用的设备有矿用隔爆型阀门装置控制箱和矿用自动排水装置电控箱，按照工艺要求控制各台水泵及相应的电动液控闸阀，显示工作状态情况。矿井上使用的自动排水远程控制模块能在地面上全程控制水泵房的运行状态和水泵的启动停止，实时对水泵

纳入全矿自动化集中控制平台，运行的参数进行上传，

能远程实时监控水泵的运行情况，能使整个集中控制系统达到如下功能。

1、地面远程集中控制平台的工业计算机以图形界面结合现场使用情况，最大限度的简化操作手段和功能的显示。

2、利用水位传感器实时监测水仓水位，根据水位情况自动控制水泵的轮换工作。

3、根据水仓水位和全矿电力负荷，使用“移峰填谷”原则来运行水泵。

4、系统具有多种通讯协议可选，可与系统互联互通，软件修改可在地面控制室和井下变电所内完成。

5、：“自动”、主排水集中控制系统有三种工作方式“半自动”、“检修”。

①自动：控制柜PLC采集各种信号，按照排水工艺流程，合理确定开启水泵台数、自动完成从抽真空、开闸阀选择排水管路、启泵排水全过程，多台水泵可轮换工作。自动方式下全过程无须人工干预。

②半自动：根据水位，人工选定排水泵、排水管路，手动开停水泵。泵抽真空、开闸阀选择排水管路、启泵、水位间有连锁关系，单台泵排水过程自动完成。

③检修：单一操作任一水泵、液控闸阀、电动球阀等，相互间解除闭锁关系。

6、实施监测水泵各工况参数，包括水位、电压、电流、压力、功率、流量、温度、真空度等。

7、主排水集中控制系统具有自检功能。当集中控制系统中的传感器、传输电缆等设备发生故障时可以报警并记录故障时间以及故障设备，以备检修时查询。

8、主排水集中控制系统具有实时存储功能。1．2中央水泵房集中控制系统基本要求

中央水泵房集中控制系统可以分成以下六个部分：自动注水部分、矿用隔爆型电动液控闸阀操作部

收稿日期：2013－03－15

作者简介：刘波（1984—），男，内蒙古巴彦淖尔市人，毕业于辽宁工程技术大学，硕士研究生，助理工程师，现在神华乌海能源有限公司机电动力部工作。

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分、水位自动监测部分、参数传输部分、故障监测部分和电动机的自动控制部分。

1．2．1自动注水部分

只有水泵的叶轮完全泡在水中，

才能使泵体内部形成必要的真空度实现水泵的正常排水，因此，开启水泵前的注水工作是必要的操作项目之一。排水泵的灌注引水方式采用ZPBD型喷射泵，以消防洒水为能源，同时以排水管路中的压力水为备用能源。由真空表监测真空度。

1．2．2矿用电动液控闸阀部分

本系统各闸阀均为矿用电动液控闸阀。每台矿用电动液控闸阀自带与阀门为一体式的电液动执行装置。采用九回路小功率组合开关柜来控制闸阀。阀门可采用手动操作杆/手动按钮/自动三种方式控制，在自动控制状态下，通过PLC对阀门进行集中控制和监视。

1．2．3水位自动监测部分

水位自动监测部分的主要任务是判断水位的高低自动、

准确发出开始、停止水泵指令。1．2．4故障监测部分

电动机的故障：由PLC监视水泵电机欠压、过流、短路等故障。

1．2．5电动机的自动控制部分

该部分是排水设备综合自动化控制系统的中心环节。它由PLC、中间继电器、接触器等组成，以上部分

最终都要与本部分配合，

根据水位情况自动、准确的开停水泵。

神华乌海能源有限责任公司平沟煤矿自动排水系统控制画面，如图1所示。

图1平沟煤矿自动排水系统控制画面

2中央水泵房集中控制系统组成及原理

该装置通过水位的高低和控制系统给出的信号参数，传递给真空泵，实现真空的抽离，通过管道13，使水经吸水管路7进入多级离心泵8，然后通过电机的启动

与闸阀的开启，

根据涌水量的变化及变化率实现排水的自动化，完成现场数据的采集。在对涌水量、压力、流量、温度等参数的实时监测的基础上，实现排水系统

的灰色预测模糊PID控制。以安全控制原则、

节能控制原则、寿命控制原则等自动调度水泵机组，达到节能、降耗、安全运行，避免恶性事故的发生或扩大。

无底阀自动排水装置模块由真空泵、离心泵－电动机模块、出水管网模块、液压可控闸阀模块和控制模

块等组成。管道13接真空泵。离心泵－电动机模块

主要电动机9、

电动机高压启动器10和多级离心泵8组成。出水管网模块主要吸水管路7、逆止阀3和出水

管网2组成。控制模块主要由控制柜PLC模块12、

检测模块（如负压传感器6、压力传感器5等）组成、液压

可控闸阀模块主要由水泵出口液压可控闸阀4、

管网选择液压可控闸阀1和小功率多回路组合开关11组成，如图2所示。

1—管网选择液压可控闸阀；2—出水管网；3—逆止阀；4—水泵出口液压可控闸阀；5—压力传感器；6—负压传感器；7－吸水管路；8—多级离心泵；9—电动机；10—电动机高压启动器；11－小功率多回路组合开关；12－控制柜PLC模块；13－接真空泵

图2无底阀自动排水装置示意图

3结论

该系统投入运行以来，提高了矿井的排水能力，降低

了事故发生率，

因电控系统造成的故障率大量地减少，同时也减少了设备维修，降低维修成本，延长了设备使用寿命。中央水泵房集中控制系统自动化控制，实现中央泵房无人值守，提高系统的安全性、可靠性。

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