煤矿井下排水系统控制的系统设计_毕业设计

毕业设计任务书专业年级学号学生姓名任务下达日期：年月日毕业设计日期：年月日至年月日毕业设计题目：基于PLC的煤矿水泵控制系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1、熟悉煤矿水泵系统的工作方式和控制要求，了解PLC在工业过程控制的一般方法；2、熟悉S7-200系列PLC的硬件模块，学习并掌握编程监控软件的使用及控制软件的编制；3、完成煤矿中央泵房系统就地控制系统PLC模块的配置，模块硬件连接图，编制控制程序；4、翻译近5年的相关英文资料（或论文）一篇，中文字数不少于3000汉字；5、完成毕业设计论文的撰写。

指导教师签字：郑重声明本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本论文属于原创。

本毕业设计的知识产权归属于培养单位。

本人签名：日期：摘要排水设备在煤矿生产建设中是必不可少的大型固定设备。

一个煤矿排水泵站，一般来说，由多台排水泵组成，它贯穿整个排水系统起着非常重要的作用。

因为积水受环境的影响比较大，所以排水泵的运行数量也要做相对的变化。

现在以微处理器为核心的可编程控制器(PLC)已逐步取代了继电器控制，广泛应用于各行各业的自动控制领域。

本文结合当前控制技术，设计了自动控制系统在矿井排水系统中的应用。

以西门子S7-200系列PLC作为中心控制单元，并扩展了必要的数字量输入模块，模拟输入模块和通信模块。

设计了自动和手动控制两种控制模式，可以根据不同情况选择控制方式。

自动模式下，实时测量水仓的水位，根据水位的变化和水仓水位变化速度，并充分考虑“避峰就谷”的原则，自动决定开启水泵的时间和台数，保证安全的基础上，尽可能降低电力消耗成本，来实现经济高效的煤矿生产。

关键词：井下排水系统； PLC；自动控制ABSTRACTPumping equipment in coal mine production is indispensable in the construction of large fixed equipment. A coal mine drainage pump station, in general, there are composed of many sets of drainage pumps, it runs through the drainage system plays a very important role. Because water is affected by environment is larger, so the operation of the drainage pump number also should make relative changes.Now with microprocessor as the core programmable controller (PLC) has gradually replaced the relay control, automatic control field is widely used in all walks of life. Combining with the current control technology, automatic control system is developed in our country, the application of the mine drainage system. With Siemens S7-200 series PLC as central control unit, and expanded the necessary digital quantity input module, analog input module and communication module.Designed for automatic and manual control two kinds of control mode, can choose according to different situation control mode. Automatic mode, the real-time measurement of water warehouse water level, according to the change of water level and water warehouse water level change speed, and give full consideration to the principle of "peak to valley", automatically determines the time of open the pump and the Numbers, ensure safety, on the basis of as much as possible, reduce the power consumption cost, to achieve economic efficiency of coal mine production.Key words: Underground drainage system ;PLC ; automatic control目录1 绪论 (6)1.1 煤矿井下排水重要性 (6)1.1.1 矿井水的来源 (6)1.1.2排水重要性 (6)1.2国内外研究状况 (7)1.2.1 国内研究状况 (7)1.2.2 国外研究状况 (7)1.3本课题研究的主要内容 (8)1.4小结 (8)2煤矿泵房自动控制系统 (9)2.1 可编程控制器技术概况 (9)2.1.1 可编程控制器的产生和发展 (9)2.1.2PLC的系统组成 (10)2.1.3PLC的工作原理 (11)2.1.4 PLC的功能特点 (13)2.2主排水控制系统 (16)2.2.1排水系统原理 (16)2.2.2系统组成 (17)2.3离心式水泵排水系统 (18)2.3.1 离心泵排水系统组成部分 (18)2.3.2 射流泵的工作原理 (19)2.3.3射流泵的特点 (20)2.4离心式水泵的启停过程 (20)2.4.1 启动过程 (20)2.4.2 停机过程 (21)2.5小结 (21)3主排水自动控制系统的硬件设计 (22)3.1主排水自控系统主要设备选型 (22)3.1.1主要硬件选型 (22)3.1.2 PLC 的选型 (23)3.2各模块地址分配 (27)3.3排水自动控制系统硬件连接 (30)3.4 小结 (36)4 自动控制系统的程序设计 04.1主程序的编程 04.2水位判断 (2)4.3 水泵轮换工作 (3)4.4 模拟量采集 (5)4.5 避峰就谷原则 (7)4.6 自动控制 (9)4.7小结 (10)5 PLC控制系统的可靠性设计 (11)5.1 PLC控制系统的干扰因素 (11)5.1.1电源引入的干扰 (11)5.1.2 I/0信号线引入的干扰 (11)5.1.3接地线引入的干扰 (11)5.2 PLC控制系统的抗干扰措施 (12)5.2.1电源系统的抗干扰措施 (12)5.2.2 I/0通道的抗干扰措施 (12)5.3 小结 (12)总结 (13)1 绪论1.1 煤矿井下排水重要性1.1.1 矿井水的来源矿井水的形成一般是由于巷道揭露和采空区塌陷波及到水源所致，其水源主要是含水层水、采空区老塘水、地表水、大气降水和断层水。

目录摘要..................................................................................................................错误！未定义书签。

绪论 (1)1矿井排水系统绪论 (1)2 煤矿井下排水系统组成概况 (3)2.1离心泵的基本构造 (3)2.2离心泵的过流部件 (3)2.3离心泵工作原理 (4)2.4 离心泵的性能曲线 (6)2.5射流泵和真空泵的介绍 (6)2.5.1真空泵工作原理 (7)2.5.2射流泵工作原理 (8)2.6离心泵的启停过程 (8)2.6.1离心泵的启动过程 (8)2.6.2离心泵的停机过程 (9)2.7多台水泵的井下排水系统组成及功能实现 (9)3传感器选型 (10)3.1电机及水泵温度检测 (10)3.2水泵压力检测 (11)4水泵流量检测 (12)4.1流量检测仪器的安装位置 (12)参考文献 (14)致谢 (15)煤矿井下排水系统设计摘要煤矿井下排水系统对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。

本文设计首先对煤矿井下水的形成进行概述，然后根据国内外对排水系统的研究，并结合各种传感器（主要为液位传感器、压力传感器、流量传感器、负压传感器、温度传感器），完成排水系统设计实现检测功能。

本文重点介绍了离心泵的构造及工作原理，讲述了离心泵的运行及各种应用，并分析了煤矿井下排水系统的构造等相关内容。

关键词：煤矿；排水系统；原理；应用1矿井排水系统绪论矿井正常涌水量3552.24m3/d ；最大涌水量5328.36m3/d 。

黄泥灌浆及消防洒水析出水总量488m3/d 。

排水管由泵房经管子道沿管道井敷设至地面调节水池。

管道井井口标高+1429.454m ，井底标高+1250m ，井筒垂深179.454m ，井筒倾角25°，井筒斜长424.624m 。

1.1水泵必须的排量：QB=(3552.24+488)/20=202.012m3/hQm=(5328.36+488)/20=290.818m3/h估算水泵所需扬程：HB=1.2～1.35(179.454+5.5)=221.95～249.69m依据上述条件，经计算，选用3台现场已安装运行的MD450-60×4型离心泵。

注：由指导教师填写本表，经系部审批同意后确定题目，本表由系部归档保存。

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摘要随着运算机操纵技术的迅速进展，以微处置器为核心的可编程逻辑操纵器(PLC)操纵已慢慢取代继电器操纵，普遍应用于各行各业的自动化操纵领域。

本文采纳集中操纵器对矿井水泵房设备运行实施实时监控，自动、手动操纵水泵的启停及闸阀的开、关，并具有自诊断功能，可实现水泵房的无人值守。

操纵系统通过以太网接入矿井工业以太网，实现水泵监控子系统与全矿井的监控系统信息共享，知足矿井自动化操纵的要求。

集中操纵器采纳西门子S7200系列工业级PLC及先进的进程操纵软件，综合考虑矿井各类平安信息，实现井下排水监控系统的最优操纵策略；井下排水监控系统的报警，信息显示，报表统计处置全数融入整个矿井监控系统的数据系统。

从而实现中央水泵房的自动操纵功能。

本文重点讨论了中央水泵房的自动操纵设计进程、通信、模拟仿真等问题。

关键字：PLC，西门子S7200，MCGS，工业以太网第二章绪论井下排水系统是煤矿生产中四大系统之一，担负着井下积水排除的重要任务。

但是，目前我国的井下排水系统仍由很多依托传统的人工操作方式。

本章分析这种排水系统的组成及工作进程，指出其存在的问题，为井下主排水系统自动操纵的研究提供依据。

排水系统概述矿井生产进程中排水的重要性在煤矿地下开采的进程中，由于地层中含水的涌出，雨水和江河中水的渗透，水砂充填和水力采煤矿井的井下供水，将要有大量的水日夜不断地聚集于井下。

矿井涌水与采区的水文地质及本地的气象条件有关系，涌水量在不同的季节也呈现不同。

在一些大水矿井，矿井涌水量可达到每秒17立方米，乃至超过每秒20立方米。

另外，煤炭开采进程中，由于地层结构被破坏，岩层断裂，使采区与储水层连通，发生突水事故，涌水量会突然增加。

若是不能及时地将这些积水排送到井上，井下的生产就可能受到阻碍，井下的平安就会得不到保障，严峻者会造成重大事故。

给人民的生命、国家的财产都带来了极大的要挟。

因此，井下排水就显得尤其重要。

井下自动排水系统的任务确实是把流入井下煤矿巷道中的矿井积水排送至地表。

煤矿井下排水系统自动化设计【摘要】煤炭开采工作往往伴随着井下涌水，如果涌水不能被及时排掉，不仅会影响到正常的煤炭开采工作，同时还会有重大的安全隐患。

因此采用先进技术进行井下排水，是当前煤炭企业的重要工作。

本文介绍了煤矿井下排水系统现状，介绍煤矿排水工作现状，对煤矿井下排水系统的自动化设计进行了简要分析，希望对相关研究领域提供借鉴经验。

【关键词】煤矿;井下排水系统;自动化煤炭是我国重要能源之一，对国民经济建设产生深远影响。

在煤炭开采中经常会有矿难事故发生，而透水事故就是常见事故中的一种。

煤矿井下水泵房承担着排除矿井积水的艰巨任务，而传统的井下排水方式不仅效率低下，而且安全系数较低。

因此加大科技投入，设计出现代化的煤矿井下排水系统显得尤为重要。

一、我国煤矿井下排水系统现状纵观我国当前煤矿的发展实际，部分煤矿中已经具备了自动化的排水系统，但是大多数煤矿的矿井中还依然采用人工操作的方式进行排水，这种传统的排水方式已经不能满足现代化煤矿发展的需要。

无论是先进的自动排水系统还是传统人工进行排水，这两种方式都是把离心泵作为核心设备来对矿井中的积水进行抽排，但是人工操作的排水方式较为落后，对于水泵的启动和停止运转完全是由人工对水仓水位进行仔细观察和相关的工作经验来决定，而且反应时间较长，工作效率不高。

通常，煤矿井下的排水泵房中都有多个水泵，工作人员不能对开启水泵的数量合理把握，往往都是根据经验来确定。

自动化的排水系统能够大大提高矿井排水的安全性和工作效率。

现阶段，井下自动化排水主要有三种方式，即全自动模式、半自动模式和手动模式[1]。

使用全自动模式系统需要对检测到的数据信息进行综合分析和考虑，从而对水泵的开启和停止进行有效把控;手动模式系统可以通过人工按动开关按钮来开启或停止水泵，而且在特殊情况下，还需要对水泵开启台数进行人工控制。

另外，在对水泵进行检修时，也需要在手动模式下完成。

二、排水设备选型设计（一）排水设备选择我国煤矿生产相关政策中已经明确指出，对井下水泵设备的检修、维护和备用设备的准备等都属于排水系统工作范畴。

基于 PLC 的污水坑水位控制系统设计摘要PLC （可编程逻辑控制器）是一种基于数字计算机技术、专为工业环境下应用而设 计的电子系统。

它具有功能强大、使用可靠、维修简便等许多优点。

由于可编程序控制 器安全性高、功能完善、性能稳定、应用广泛，因此，污水坑水位控制系统中的控制部 分采用可编程序控制器来控制。

在本系统中，采用西门子 S7-200型 PLC 控制潜水泵的 起停，其中 PLC 选用 DC24V 输入、 DC24V 继电器输出。

污水坑水位控制系统的操作 方式分为手动方式和自动方式。

本课题主要任务是自动控制方式部分，用 4 个水位开关 检测污水坑的水位， PLC 根据水位情况控制潜水泵的起停。

该设计中采用 4 台潜水泵循 环工作方式取代了通常的 3用 1备工作方式，更加合理的分配了潜水泵的起停，提高了 每台潜水泵的利用率，避免了电动机的频繁启动，对电动机的保护也更加完善。

最后通 过编程实现自动控制。

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鞍山科技大学本科生毕业设计（论文） 第I 页关键词：水位控制，潜水泵，PLCThe Design of Sewage Pit Water Level Control System Basedon PLC 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

AbstractPLC (programmable logic controller) is one kind of electronic system based on technology of digital computer, and designed specially for using in industrial environment. It has many merits such as powerful function, reliable use and easy-mending. With the rapid development of microelectronic and computer technology, PLC has widely used in industrial control area. Because the PLC is safe, stable, reliable, and applied widely, the PLC is used as the controller for the sewage pit water level control system. In this system, using Simens S7-200 PLC to control the start and stop of diving pumps, in which PLC selects DC24V of input, DC24V relay of outputs, and has DC24V voltage-stabilized source. The sewage pit water level control system operating modedivides into the manual way and automatic way. This topic primary mission is the automatic control way, with 4 water level switch examining sewage pit water level, PLC according to the water level situation control the start and stop of diving pumps. To instead ofpast method which three pumps is working and one is for ready, the new cycle work method is applied in this design. It makes the start andstop of the diving pumps more reasonable. And at the same time, it makes the diving pumps work more efficiently and avoids to start the electric motors frequently. So the electric motor can be better protected. At the end the LAD program of the sewage pit water level control system is provided.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

矿井排水系统自动控制总体设计方案矿井排水系统自动控制总体设计4.1煤矿的已知条件设计原材料：开拓方式为斜井，坡度为29.3，泵房标高315.61m，出水口标高25.17m，正常涌水量为300m3/h，最大涌水量为620m3/h，矿井属于低沼气矿井，年产量为120万吨。

4.2排水方案的确定在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。

集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。

当矿井较深时可采用分段排水。

涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。

因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。

在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水；两个水平同时开采时，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维护管理等因素，经过技术和经济比较后。

确定最合理的排水系统。

从给定的条件可知，该矿井只有一个开采水平，故可选用单水平开采方案的直接排水系统，只需要在井底车场副井附近设立中央泵房，就可将井底所有矿水集中排至地面。

一、水泵的选型计算根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。

工作水泵的能力应能在20h内排除矿井24h的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。

备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵和备用水泵的总能力，应能在20h 内排出矿井24h的最大涌水量。

检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。

水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。

排水管路必须有工作和备用水管。

工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排完24h的正常涌水量。

工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。

二、正常涌水量时水泵的排水能力正常涌水期：==1.2=1.2×300=360m3/h三、最大涌水量时水泵的排水能力最大涌水期：==1.2=1.2×620=784m3/h式中：——工作水泵具备的总排水能力，m3/h——工作和备用水泵具备的总排水能力，m3/h——矿井正常涌水量，m3/h——矿井最大涌水量，m3/h四、水泵级数的确定i＝HB/Hi＝296.69/60=4.94取i=5其中:i——水泵级数Hi——单级水泵的额定扬程五、水泵型号的选择根据计算的工作水泵排水能力，初选水泵。

中国矿业大学本科生毕业设计姓名：**学号：**学院：**专业：自动化设计题目：煤矿井下排水系统控制的系统设计专题：指导教师：** 职称：高工2012 年6月徐州中国矿业大学毕业论文任务书任务下达日期：毕业论文日期：毕业设计题目：煤矿井下排水系统控制的系统设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1.掌握煤矿井下排水系统的工作原理和过程，设计水泵控制的实现方法。

2.完成排水系统的自动控制，实现“避峰填谷”功能。

3.使用可编程控制器（PLC）、水位测量单元、压力检测单元、流量监测单元等多种手段，实现自动控制，最终达到无人值守的目的。

指导教师签字：郑重声明本人所呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本论文属于原创。

本毕业论文的知识产权归属于培养单位。

本人签名：日期：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；○4工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩摘要煤矿井下排水设备对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。

目前国内各矿井的排水系统多采用传统的继电器控制方法，用人工进行监测。

传统方法控制线路复杂，设备运行的可靠性低，工人劳动强度大，不适应煤炭发展的需要。

煤矿井下排水控制系统的应用设计发布时间：2021-11-01T05:46:29.648Z 来源：《中国建设信息化》2021年第13期作者：贺永刚[导读] 在煤矿开采过程中，经常会有大量的地下水涌出，如果地下水位超过一定的安全阈值，不仅会使井下工作面出现严重的积水现象，贺永刚陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司，陕西神木 719300摘要：在煤矿开采过程中，经常会有大量的地下水涌出，如果地下水位超过一定的安全阈值，不仅会使井下工作面出现严重的积水现象，而且还很容易使煤矿开采设备出现渗漏现象，这将对井下作业安全和煤矿开采效率造成严重影响。

据统计，国内每年约有15%的矿山会出现一定程度的渗漏现象。

目前国内煤矿广泛应用的井下排水控制系统存在控制精度低、系统响应慢、智能控制水平弱等问题，不能满足目前井下排水智能远程控制的使用需求。

因此，将更先进的控制技术应用于地下排水控制系统，实现地下排水控制系统的升级与优化，是有效保障井下作业安全的重要方向。

关键词：煤矿井下；排水控制系统；应用设计一、智能排水控制系统主要功能1.多种运行模式切换：智能排水控制系统主要有三种运行模式且相互独立，另外，为了方便系统的检修，设置现场控制优先于远程控制模式，手动控制模式优先于自动控制模式。

2.可视化控制：地面监控系统可直观地显示井下系统运行情况，操控人员可通过界面进行相关参数修改，并对系统可进行远程控制，实现了井下排水系统无人值守的目的，提高了排水系统运行稳定性。

3.水泵启停自动化：该系统利用传感器实时收集数仓内水位情况，根据设定动作保护值，系统自动控制水泵启停进行排水动作，无需人工开启，大大降低了劳动作业强度，避免了传统人工频繁启停排水系统，导致系统故障率高，排水效率差等技术难题。

4.系统保护功能：智能排水控制系统具有系统故障自检功能，当系统出现故障时，通过控制器及时将故障点及故障源上传至地面操控室内，工作面人员可及时对系统进行检修维护。

主排水泵选型计算设计一、概述本矿井采用主斜井、副立井、回风立井综合开拓方式，主斜井井口标高为+922m，副立井、回风立井井口标高均为+1195m，副立井、回风立井落底标高均为+220m，主斜井与暗主斜井斜交，暗主斜井落底标高为+206m，初期大巷最低点标高为+205m。

根据地质报告，本矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，正常涌水量大于120m3/h，最大涌水量大于600m3/h，对照现行《煤矿防治水规定》，属水文地质条件复杂矿井。

按照现行《煤矿防治水规定》及《煤矿安全规程》要求，本矿井应当在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。

根据本矿井开拓方式，结合现有成熟的防水闸门产品参数，设置防水闸门抗灾暂无合适的设备，因此设计在正常排水系统基础上配备潜水电泵抗灾排水系统。

二、矿井主排水（一）设计依据地质报告提供矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，考虑矿井井下洒水和黄泥灌浆析出水增加50m3/h的排水量，因此在设备选型时按正常涌水量857m3/h，最大涌水量为1284m3/h计算；矿井水处理所需要增加15m扬程。

（二）排水系统方案根据本矿井的开拓布置，矿井涌水量和排水高度等资料，设计对本矿井的排水系统方案进行了比较：方案一：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿副立井井筒敷设，将矿井涌水排至地面副立井工业场地，在副立井工业场地设置水处理站。

该方案虽然排水管路相对较短，降低了管路投资，但是由于副立井较主井井口标高高出约273m，年排水电费约增加560余万元，且送往井下的洒水管路水压大，需增加管路壁厚，管路投资增加约100万元，综合运营费用较高。

方案二：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿西大巷→主斜井井筒敷设，将矿井涌水排至主井场地。

该方案虽然排水管路较长，管路损失较大，但主井较副立井井口低273m，排水设备工况扬程低，水泵级数少，设备投资省，电耗低。

煤矿井下排水控制系统设计摘要：煤矿井下主排水系统装置是每个矿井不可缺少的单元，现水泵开停仍采用人工完成，不能实现根据水位或其它参数远程监控开停水泵，更无实时数据的监测与管理。

在煤矿机运岗位人员不断减员的情况下，利用监测监控系统控制水泵，具有节约人工，安装容易，操作简单，应用效果良好，值得推广。

鉴于此，本文主要分析煤矿井下排水控制系统设计。

关键词：煤矿井下；排水控制系统；设计我国是煤炭生产大国，近几年经济快速发展，对煤炭资源的消耗越来越大。

煤炭在我国矿藏储量丰富，是我国工业生产的基础能源，尽管新能源不断涌现，但煤炭能源在我国重要地位不可取代。

近几年，随着环保要求的提升和新技术的引入，我国开始大力提倡高效、清洁的利用煤炭资源，着重提升回收率、综合利用效率等，积极促进煤炭使用的可持续发展。

煤矿生产企业可以分为六大系统，主要完成采煤作业、煤巷掘进、电力供应、物料周转、通风换气、排水，其中井下排水系统担负着井下积水排出的重要任务，排水系统能否正常运行直接决定了矿井能否安全生产，保证排水系统安全也就是保证煤矿安全生产。

我国煤矿资源地理所处环境复杂，井下煤炭开采作业环境恶劣，特别容易诱发各类事故，保证煤矿安全运转一直是各方面关注的焦点，因此研究优化井下主排水系统，对提高其运行安全性的意义重大。

1、煤矿井下排水系统概述煤炭在井下开采过程中，岩层的含水会不断涌出，地表水、水砂充填和井下供水也会逐渐向井下汇聚，据统计，矿井涌水量可达几百立方米/每小时，高峰期达到上千立方米/每小时，矿井水在井下流动汇集中，会产生严重安全隐患，可以引起矿井坍塌等灾难性后果。

在我国，为预防矿井水灾的发生，每年投入大量人力物力维护矿井排水系统，有资料表明，开采1t煤炭，需要排出3.9t矿井水，涌水高峰期排水量甚至达到30.40t。

另外，井下主排水系统采用大功率水泵，排水电动机功率最高达几百千瓦，其电能消耗约占煤矿生产的1/5，涌水量大的矿井达1/3。

矿山井下排水系统设计与优化在矿山的深处，有一个常常被人们忽略但却至关重要的系统——井下排水系统。

这就好比是矿山的“肾脏”，默默地工作着，把多余的“水分”排出去，保证矿山的正常运转。

我曾经有过一次亲身的经历，那让我对矿山井下排水系统有了更深的认识。

有一次，我跟着一个工程师团队深入到一座矿山内部。

当我们坐着罐笼一路下行，周围的光线逐渐变得昏暗，那种感觉既神秘又有些让人心里发毛。

终于到达井底，我们穿上厚重的防护装备，开始沿着狭窄的通道前行。

一路上，头顶的灯光在黑暗中摇曳，耳边是呼呼的风声和不知从何处传来的滴水声。

走着走着，我们来到了一处正在施工的排水区域。

只见工人们忙忙碌碌，有的在安装管道，有的在调试设备。

我注意到一位老师傅，他满脸汗水，手中的扳手不停地转动着，眼睛紧紧盯着接口处，生怕出现一丝差错。

他看到我们，停下手中的活，和我们聊了起来。

他说：“这排水系统啊，可容不得半点马虎。

要是出了问题，那可不是闹着玩的。

”他的眼神中透露出一种坚定和责任感，让我深受触动。

咱们言归正传，说说这矿山井下排水系统的设计。

首先得搞清楚井下的水文地质情况，就像医生给病人看病，得先知道病根在哪儿。

要详细了解地下水的来源、水量大小、水压高低等等。

然后根据这些情况来选择合适的排水设备，比如水泵的类型、扬程、流量都得精心计算。

在管道设计方面，那也有不少讲究。

管径要合适，不能太粗也不能太细。

太粗了浪费材料，太细了又会影响排水效率。

而且管道的铺设路线也得规划好，尽量减少弯头和阻力，让水能够顺畅地流出去。

还有一个重要的部分就是水仓的设计。

水仓就像是一个临时的“蓄水池”，能够储存一定量的水，起到缓冲的作用。

水仓的容量要根据矿山的涌水量和排水能力来确定，既要保证能够容纳突发情况下的大量涌水，又不能过大造成资源浪费。

说完设计，咱们再聊聊优化。

随着技术的不断进步和矿山开采的深入，原有的排水系统可能会出现一些问题，这时候就需要进行优化。

比如，采用更高效节能的水泵，或者对管道进行改造，减少阻力和泄漏。

安徽矿业职业技术学院毕业设计说明书设计题目某煤矿主排水设备选型设计作者姓名朱琳学号 0954******** 系部机电工程系专业矿山机电指导教师程军2012年 5月 1 日摘要根据设计任务书所提供资料，以严格遵守《矿井安全规程》和《煤矿工业设计规范》所规定的有关条款为依据，以安全可靠为根本，以投入少、运行费用低为原则的设计指导思想，确定矿井对排水系统的具体要求。

初步选择排水方案，进行设备选型以及相关计算，确定设备工况，校验水泵的稳定工作条件、经济运行条件，排除不合理方案。

对所剩方案进行经济核算，以吨水百米费用和初期投入为指标筛选出最终方案。

选择系统配套附件，根据各设备外形尺寸及安装要求，并考虑其运行条件，最终确定泵房及管路的布置图。

关键词：矿井涌水; 水泵; 工况点; 设备布置;第一章绪论 (4) (4) (5) (5)第二章矿井排水系统的确定 (7) (7)直接排水系统 (7)方案二分段排水系统 (8)第三章水泵的选型及台数计算 (9) (9) (10) (12)第四章排水管道选型计算及管道的布置 (14) (14) (16)第五章吸水管道选型计算及管道的布置 (18) (18) (19)第六章管道特性曲线的绘制及工况点的确定 (20)求管路特性方程式并绘制管路特性曲线 (20) (24)第七章水泵工作合理性校验 (25) (25) (25)第八章水泵电动机的选型计算 (26)第九章主排水经济指标的计算 (27) (27) (28) (28) (29)第十章水泵房、水仓的布置尺寸确定 (29) (29) (32)参考文献 (33)在矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井。

只有极少数例外的矿井是干燥。

将涌入矿井的水排出，只是和矿水斗争的一方面，另一方面是采取有效措施，减少涌入矿井的水量。

特别是防止突然涌水的袭击，对保证矿井生产有重要意义。

矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的矿水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。

毕业设计主‎要内容和要‎求：1．掌握矿井水‎泵的工作原‎理和控制方‎法；2．设计一种应‎用P LC作‎为控制器的‎水泵自动排‎水系统；3．掌握所用传‎感器的工作‎原理及使用‎方法；4．设计主排水‎泵自动监控‎系统；5．用PLC语‎言编制控制‎系统软件。

摘要文章进行了‎排水设备的‎选型设计，然后根据排‎水控制的要‎求，进行自动控‎制方面的设‎计。

本系统采用‎SIEME‎N S的S7‎-300系列‎P L C，并结合各种‎传感器（主要为水位‎传感器、负压传感器‎、压力传感器‎、流量传感器‎等），完成系统设‎计中要实现‎的控制功能‎。

本系统采用‎水泵及管路‎的“自动轮换”工作制。

又根据“避峰填谷”的原则确定‎开启水泵台‎数，以达到节省‎用电的目的‎。

在就地PC‎端，采用易控组‎态监控系统‎监视设备的‎运行情况及‎各个运行参‎数，做到有故障‎及时发现并‎尽早处理。

S7-300通过‎C P340‎通讯模块，采用RS-232C通‎信标准与就‎地P C建立‎联系。

关键词：PLC、排水系统、自动控制目录第一章绪论 (1)1.1 排水系统概‎述 (1)1.1.1 矿井生产过‎程中排水的‎重要性 (1)1.1.2 矿井排水系‎统的组成部‎分 (1)1.2 井下排水系‎统存在的问‎题 (3)1.3 排水系统为‎何要实现自‎动控制 (3)1.4 我国矿井主‎排水系统的‎现状 (4)第二章矿井自动排‎水系统的各‎种参数与检‎测 (4)2.1 水仓水位的‎检测 (5)2.1.1 液位传感器‎介绍 (5)2.1.2 液位检测装‎置选择 (8)2.2 电机即水泵‎温度检测 (9)2.3 水泵压力检‎测 (10)2.4 水泵流量检‎测 (12)2.4.1 流量检测仪‎器的安装 (12)2.4.2 流量计的要‎求 (13)2.4.3 流量检测传‎感器的使用‎ (15)2.5 水泵负压检‎测 (15)第三章基于PLC‎的矿井主排‎水自动控制‎系统的总体‎设计 (16)3.1 控制系统的‎总体结构 (16)3.2 基于PLC‎的矿井主排‎水控制系统‎设计 (17)3.2.1 PLC的主‎要特点 (17)3.2.2 PLC的基‎本工作原理‎ (20)3.2.3 PLC地址‎分配和实现‎控制功能 (22)3.2.4 3s7—300PL‎C的基本组‎成 (27)3.3 西门子ET‎200M与‎P R OFI‎B US-DP总线 (32)第四章矿井自动主‎排水系统设‎备的选型设‎计 (33)4.1 初始数据 (33)4.2 选型设计 (33)4.3 引水设备 (35)4.4 自动阀门 (38)4.5 高压开关柜‎ (40)第五章控制系统的‎软件设计 (41)5.1 PLC的软‎件设计 (41)5.1.1软件流程‎图 (41)5.1.2 地址分配 (43)5.1.3 水泵的自动‎开启、运行、故障保护流‎行图 (45)5.1.4 PLC的程‎序设计 (47)5.2 控制系统上‎位机的软件‎设计 (50)5.2.1 设计要求 (50)5.2.2 设计内容 (51)5.2.3 上位机与P‎L C的通信‎ (51)5.2.4 监控主界面‎ (53)5.2.5 报警界面 (55)第六章如何使矿井‎主排水自动‎控制系统抗‎各种干扰 (56)6.1 常见的各种‎干扰源 (56)6.2 如何采取措‎施排除这些‎干扰 (56)第七章总结 (57)参考文献 (58)致谢 (59)翻译部分 (60)第一章绪论井下排水系‎统是煤矿生‎产中四大系‎统之一，担负着井下‎积水排除的‎重要任务。

煤矿井下自动排水系统的设计李好丽;杨双义【摘要】The coal mine drainage control system development has an important role in promoting coal mine, based on the system of coal mine drainage as the research object,aiming at some problems existing in the coal mine drainage system,combined with the current advanced automatic technology at the same time, we design a suitable for the automatic control system of coal mine drainage in our country.This system adopts the Siemens S7-300 PLC as control core software,build a downhole control system based on profibus-dp field bus,industrial Ethernet is applied to realize remote monitoring of pump unit.System design are automatic,remote control,in situ,four kinds of control modes manually.System can real-time measuring water warehouse water level,according to the change of water warehouse water level,and combined with the principle of "peak valley",automatically determine the start time and the Numbers of the pump,to achieve energy saving purpose.%煤矿井下排水控制系统对促进煤矿发展有着重要的作用，本文以煤矿系统排水为研究对象，针对一些煤矿井下排水系统存在的问题，同时结合当前先进的自动技术，设计了一种适合我国煤矿井下排水的自动控制系统。