关于新丰煤矿自动化改造方案

郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿自动化改造方案为节能降耗降低成本，提高矿井自动化水平，新丰煤矿研究决定对地面空压机、主通风机、采区变电所、主排水泵房、主皮带运输机进行自动化技术改造，以便在地面中控室实现对上述场所的远程监测监控、集中控制。

一、成立项目组组长：李爱斌副组长：郑志和陈国欣项目负责人：杜学涛技术指导：罗连涛工程师（保护器厂家）成员：张安任杨顺利杨文典梁志伟王昌伟二、总体方案矿井地面监控室隔壁设集中控制室，通过工业控制机对井上下机电设备进行远距离监控集中控制。

1、系统框图2、系统设计依据●GB14285 继电保护和安全自动装置技术规程●GB/T145 微机线路保护装置通用技术条件●GB/T13730-92 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件●DL5002-91 地区电网电力调度自动化设计技术规范●DL516-1993 电网调度自动化系统运行管理规程●JB3336-1983 电站设备自动化设备装置通用技术条件●GB4858 电器继电器的绝缘试验●GB6162 静态继电器及保护装置的电器干扰试验●DT/T553-94 220—500KV电力系统故障动态记录技术准则●GB7261 静态继电器及保护装置的基本试验方法●SD286 线路继电保护产品动态模拟技术条件●矿用防爆电气设备标准GB3836.1—2000●《煤矿安全规程》2011年版●《矿山电力设计规范》GB 500070--2009●《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215--2005●《煤矿监控系统总体设计规范》●《煤炭调度信息化设计规范》●《煤炭安全装备基本要求》●GB11350-98 电站电气部分集中控制装置通用技术要求●GB4720-84 电压电器电控设备●JB616-84 电力系统二次电路用屏（台）通用技术条件●IEC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级●ANSI488 可编程仪器的数字接口●《100Mbps（100BASE-X）以太网标准》 IEEE802.3●《国际串行通讯标准》 EIA RS-232-C●《国际现场总线标准》 ISO DIS11898●《工业计算机系统安装环境条件》 ZBN18-001●《远动终端通用技术条件》 GB/T13729-92●《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》GB/T13730-92●Q/JYHY 012-2009《KJ384矿用供电监控系统》●具有煤矿矿用产品安全标志三、具体项目（一）25采区变电所、26采区变电所1、项目概述随着煤矿现代化程度的不断提高和井下高压供电距离的增加，对煤矿井下供电系统可靠性、安全性和连续性的要求越来越高。

由于煤矿井下供电网络结构复杂，工作环境恶劣，负荷波动大，工况不稳定，瓦斯煤尘积聚、积水冒顶事故等会使电气设备绝缘强度逐渐降低，经常会出现漏电、过流及单相接地故障。

单相接地、相间短路故障发生时产生的电弧能量会引起瓦斯、煤尘爆炸，直接危及人身安全和矿井安全生产。

通过地面监控中心，实时、动态的监视高压供电系统中的每一路出线的对地容性漏电电流，通过特殊的算法程序，动态的给出可用于参考的线路漏电电阻值和绝缘电阻值，提前预警电缆线路的绝缘水平，对绝缘水平下降的线路自动进行评估，通过这个系统，绝缘水平下降的线路将得到维护或更换，提高了煤矿高压供电系统的可靠性。

我国矿井供电系统属于小电流接地运行方式，一般由三级变电所组成：地面变电所、井下中央变电所和采区变电所。

随着煤矿生产用电量的不断增加，井下供电系统的供电方式及对供电系统的技术要求也在发生变化。

传统的继电保护已不能满足井下供电系统的需要。

微机保护以其强大的计算能力和逻辑判断能力，能够实现许多传统保护不能实现的功能，并且它具有非常高的可靠性和准确性。

从技术和经济角度考虑，现在煤矿已经具备运用微机保护系统的条件。

矿井电力监测监控系统工程是将先进的自动控制、通讯技术、视频技术、计算机技术、软件技术、信息技术和现代管理技术结合，将矿井生产与统计作为一个整体进行控制与管理，提供整体解决方案，以实现优化运行、优化控制与优化管理，从而成为提高生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理具有重要的作用。

2、系统原理矿用供电监控系统由地面监控计算机、变电所电力传输分站、智能开关以及矿用网络交换机等组成，采用三层结构，第一层为监控计算机，第二层为电力传输分站和矿用网络交换机，第三层为煤矿的高压开关和高压开关内综合保护装置。

矿用本安型供电监控分站和开关智能综合保护单元间采用RS485通信，开关设备的电力参数由KJ384-F矿用本安型供电监控分站通过矿用网络交换机传输到地面KJ384矿用供电监控系统后台。

电力监控中心可对变电所设备实施远程控制，KJ384矿用供电监控系统后台以OPC方式，将数据传输到全矿井综合自动化平台，实现数据共享和网络发布。

系统网络拓扑图3、系统配置表数量备注序号设备名称单位1 工控机台 12 光纤以太网交换机台 23 高压保护器台144 低压保护器台105 PLC控制器台 16 模拟量模块台 17 温度传感器个88 本安接线盒个32数据采集功能◆主机实时采集各分站传送来的数据，并进行实时处理。

◆分站对所接开关的数字量信息循环检测，并在分站显示，并上传中心站。

控制功能◆系统具有地面中心站手动遥控断电/复电功能，并具有操作权限管理和操作记录功能。

设置功能◆系统具有远程设置分站巡检范围、综保地址、综合保护装置类型、开关设备运行参数整定等功能。

数据存储查询功能◆历史数据存储：系统所接开关综合保护器检测数据的存储及查询，并产生报表及历史曲线，曲线可放大缩小。

所有数据可以存储一年。

◆设备运行异常信息存储及查询。

◆设备运行参数的存储及查询。

屏幕显示及打印功能◆各被测量的瞬时值和历史记录显示。

◆分站巡检及传输系统故障状态显示。

◆测控设备的通、断电状态及开关运行故障实时显示。

◆实时时钟显示。

◆数据报表显示。

◆各种模拟量历史曲线显示。

◆异常记录处理。

◆日报表，月报表，年报表的打印。

◆设备运行异常记录打印。

◆历史曲线打印。

人机对话功能◆系统能用菜单式人机对话方式完成各种功能的操作自诊断功能◆系统应具备自诊断功能，及时发现分站，开关综合保护器故障，并予以报警。

双机切换◆系统具有手动双机备用功能。

值班人员每日24小时内应时时刻刻观察工作主机的操作界面，即时发现工作主机的故障，立即手动更换接线至已通电待用的备用主机，使备用主机投入正常工作。

网络通讯功能◆中心站具有网络通讯功能。

系统软件自监视功能◆系统软件可自动监视软件自身的运行功能。

系统软件应具有容错功能◆当出现键盘操作错误，系统软件密码输入有误时，应有故障提示，且不影响系统软件的运行实时多任务功能◆系统应具有实时多任务功能备用电源功能◆中心站配备UPS电源，当交流电停电时，UPS电源应保证中心站监控设备工作2h以上井下分站电源箱配备备用电池，当交流电停电时，备用电池正常工作不小于2h。

５、改造后经济分析1）井下25采区变电所、26采区变电所初步改造预算需要8万元左右。

25采区变电所、26采区变电所改造成功以后每天可以减掉6个人，每人每班需要工资为105元，6人一天工资为630元，一个月的工资为18900元，一年按十个月算，花4个月的工资75600去改造，一年可以节约6个月的工钱，6个月可以节约113400元，今年改造成功后，明年可以节约189000元。

（二）副井泵房、主井泵房１、项目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急待解决的问题。

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，对排水系统进行分段决策控制。

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、系统原理➢电控设计1）每台泵配备两个电磁阀，一台真空泵。

2）中央泵房配备一个PLC控制柜，用来完成泵、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传感器，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传感器完成对泵的正压和负压的监测。

4）每台泵配备两个温度传感器，用来监测水泵的温度。

➢数据传输1）泵房内PLC控制站配置以太网模块，通过井上下工业以太环网将PLC数据传输到地面集控室，视频图像也通过工业以太环网实现数据传输。

操作过程单台水泵自动启动的过程为：启动真空泵、检测真空度、启泵、检测水泵出水口压力、打开水泵出水口电动阀。

停机过程则为先关水泵出口电动阀，后通过启动柜停止水泵。

运行前状态检测开泵前必须检查待开水泵的高压柜、直流柜、直流接触器柜、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，水仓水位显示不小于2米，且应无故障显示。

启动：系统根据水仓水位的情况启动水泵，井下泵房排水泵的启动方式有两种：自动1）工作方式选择开关打在“自动”位置；2）选定排水管路；3）选定待开水泵，并确定真空泵；4）按下待开水泵的启动按纽，计算机将按照《泵房水泵运行流程图》所设定的运行程序，自动启动待开水泵。

手动1）工作方式选择开关打在“手动”位置；2）选定排水管路，打开管路闸阀；3）选定待开水泵，并确定真空泵；4）开启真空泵；5）观察真空表，待泵体内为真空状态；6）启动电机；7）关闭真空泵；8）打开所启动水泵的出水口电动闸阀，并观察电机、水泵运转情况是否正常；运行水泵在运行期间，应经常进行以下观测，发现问题及时采取措施：1）电压不得超过额定值的正负5％，电流不得超过额定值；2）观察压力、真空和流量指示的变化情况；3）观察模拟量的显示和水仓水位的变化情况；4）电机和水泵有无异状；5）检查进、出水管路，泵体、闸门、盘根密封等有无漏水现象。