煤矿井下水泵房自动排水系统

第5期　2011年5月工矿自动化Industry and M ine A uto matio nNo .5　M ay 2011　文章编号:1671-251X (2011)05-0015-04 DOI :CNKI :32-1627/TP .20110428.1723.004煤矿井下主排水系统工艺流程及其自动控制系统设计李亚哲(中煤科工集团常州自动化研究院,江苏常州　213015) 摘要:介绍了煤矿井下主排水系统的相关工艺流程,总结了煤矿井下主排水系统的特点,设计了一套煤矿井下主排水自动控制系统,详细介绍了该系统的组成和软件控制策略。

该系统通过井下控制主站的决策控制对排水设备的运行过程和运行状态进行自动控制与监测,使排水设备达到最佳工作状态;同时可根据峰谷分时电价、水仓水位及涌水量情况控制水泵的启停,从而达到有效节约能源、降低劳动强度、延长设备使用寿命的目的。

关键词:矿井排水;水泵;工艺流程;自动控制;传感器 中图分类号:TD636 文献标识码:B 网络出版时间:2011-04-2817:23 网络出版地址:http ://w w w .cnki .ne t /kcm s /detail /32.1627.TP .20110428.1723.004.htm lTechnical Process of Coal Mine M ain Drainage System and Desig n ofIts Automatic Control Sy stemLI Ya -zhe(Changzhou A utom ation Re sea rch Institute of China Coal Technolog y and EngineeringG roup Co rpo ration ,Changzhou 213015,China ) A bstract :The paper intro duced related technical pro cess o f coal mine main drainage system ,summarized characteristics o f coal mine main drainage sy stem ,designed autom atic control sy stem of coal mine main drainage ,and introduced composition and softw are contro l strategy of the sy stem in details .The system can control and m onito r operation pro cess and state of drainage devices autom atically w ith decisio n -making o f m ain contro l station to m ake drainage devices achieve the best w o rking condition .Meanw hile ,the sy stem can co ntrol start and sto p of w ater pump acco rding to TOU tariff ,w ater level of w ater sump and w ater inflo w condition to save energy effectively ,reduce labo r intensity and ex tend service life o f drainage devices .Key words :mine drainage ,w ater pum p ,technical pro cess ,automatic control ,senso r 收稿日期:2011-01-12基金项目:科技部科研院所技术开发研究专项资金项目(2008EG122185)作者简介:李亚哲(1980-),男,陕西渭南人,工程师,现主要从事煤矿自动化产品的研制工作,已发表文章2篇。

矿井自动化排水系统分析与研究【摘要】阐述现有矿井排水系统存在的问题，认为目前我国大多的井下排水系统仍是传统的人工操作排水系统，其效率低、可靠性差及工人劳动强度大。

因此需要对矿井排水系统进行自动化控制，来解决目前存在的问题，这也是矿井排水系统的发展趋势。

【关键词】排水系统；自动控制；plc0 引言井下排水系统是矿山生产中四大系统之一，担负着井下积水排除的重要任务。

然而，目前我国的井下排水系统仍有很多依靠传统的人工操作方式。

本文中分析了传统的排水系统的组成及工作过程，并指出其存在的问题。

为此，提出采用矿井排水系统自动化控制系统来解决目前矿井排水系统存在的问题。

1 井下排水系统存在的问题目前，我国大多矿山企业的井下水泵房使用的仍是传统的人工操作排水系统，以离心式水泵系统为主。

这种排水系统的操作以离心式水泵的工作特性为基础，泵站的起停时间判断，完全依赖于工人的经验和已有的操作规程。

当水仓水位到达设定的高水位时，工人打开射流泵（或真空泵），为水泵抽真空，同时观测真空表的读数。

真空度达到要求后，起动水泵机组，使水泵运转。

当水泵出水口压力表读数达到要求时，开起闸阀进行排水，同时关闭抽真空的射流泵（或真空泵）。

停泵过程要进行相反的操作。

当水仓积水降至低水位时，先将闸阀关死，再停水泵机组。

其存在的问题有如下几点：1）效率低、可靠性差。

这种排水系统的工作流程完全由手工完成，工人按部就班的完成各个执行件的操作。

另外，对水位、涌水量大小等现场数据的判断依赖于工人的经验。

作业过程比较复杂，要求工人具有很强的责任心，否则可能出现误操作，甚至发生大的事故。

2）工人劳动强度大。

人工操作无法避免高强度的劳作。

尤其是闸阀的操作，劳动量最大。

而且，水泵房要时时有人值守，以便在发生异常情况时，及时报警检修。

2 矿井排水系统自动化控制针对上述排水系统存在的问题，本文提出了基于plc的矿井主排水自动控制系统的设计。

自动控制系统的应用，将使得排水系统可靠性增强，整个工作流程通过软件的编程来实现，程序确定后，水泵机组将按给定的程序自动启停水泵、开合阀门，极大的减小工人的劳动强度。

浅谈煤矿排水泵房自动控制系统【摘要】本文首先介绍了矿井排水的意义和特点,为了解决传统排水泵房存在的隐患,结合矿井的实际,应用自动化控制系统就能较好的实现矿井水泵的监测控制,提高了矿井排水系统的自动化水平,同时也降低了运行的成本,延长了设备的使用寿命,具有较好的经济效益和社会效益。

【关键词】煤矿泵房远程监控可编程控制器PLC在当前,我国矿井使用的水泵普遍仍采用传统的排水系统,通过人工手动操作,这种排水系统总起来讲应急的能力较差,自动化程度不高,还不能做到根据水位或其它参数自动起停水泵,存在很大的安全隐患。

针对现有排水系统存在的弊病,本文结合煤矿井下的实际情况,在传统排水系统控制的基础上进行改造,使水泵的自动化控制系统能够在无人值守时,自动运行和自我诊断。

该控制系统主要是通过远程控制,对相关设备进行自动控制、自动检测,从而使运行设备达到最佳的工作状态,达到节约能源、降低成本、延长设备的使用寿命,提高设备的自动化水平,促进矿井的和谐发展。

1 矿井排水的意义矿井排水的任务就是将井下涌出的矿井水,通过排水系统不断地排至地面,以保证矿井安全生产和作业人员的生命安全,否则就会影响矿井正常的生产,甚至发生淹井事故,造成生命、财务的巨大损失。

因此说矿井排水系统是必不可少的主要生产系统之一。

2 矿井排水的特点由于矿井涌水的复杂性和危险性,以及矿井结构布置的不同,故对矿井排水及排水泵房的要求比一般机电硐室的要求严格,对排水设备的可靠性能要求更高,,必须保证及时排除矿井涌水。

因为矿井涌水在井下流动的过程中,混入和溶解了许多矿物质,含有一定数量的煤炭颗粒、流沙等杂志,所以要求排水水泵要具有较强的抗腐蚀性和耐磨性;此外,由于排水系统安装在硐室内,硐室空间比地面空间小,安装和维修都不方便,为了保证矿井的安全,矿井水泵房要求安装使用、备用、待修的水泵台数较多;再者,矿井排水设备的耗电量很大,一般会占到全矿井总耗电量的25%—35%,有的矿井占到40%,个别矿井会更多。

**煤矿井下排水系统设计一、设计原则和依据1、遵循《煤矿安全规程》、《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》、《煤炭工业矿井设计规范》和《煤炭工业小型矿井设计规范》以及其它有关规定；2、选用取得《煤矿矿用产品安全标志证书》的高效节能产品，安全可靠，技术先进，经济合理；3、井下主排水采用一级排水系统，在副井井底建立排水泵房，将矿井涌水直接排到地面，根据地测科提供的矿井最大涌水量Q m =55m3/h、正常涌水量Q z =45m3/h，敷设排水管路井筒的井口和井底标高H1=+225m、H2=-110m。

排水高度为335m。

二、排水泵站的能力确定1、最小排水能力计算（1）、正常涌水量时工作水泵最小排水能力：Q1 =24Q z/20=1。

2Q z=1.2*45 m3/h=54 m3/h（2）、最大涌水量时工作水泵最小排水能力：Q2 =24Q m/20=1。

2 Q m =1.2*55 m3/h=66 m3/h2、水泵扬程估算H=K(H p+H x)式中， H p 为排水高度, 且H p= H1- H2,H x为吸水高度, 估算一般取H x=5m,K 为管路损失系数,与井筒坡度有关:立井: K=1.1~1.15,斜井:当α<20。

.时, K=1.3~1.35,α=20.~30。

时, K=1.3~1.25,α>30。

时, K=1.25~1.2.** 煤矿为斜井，故K=1.3,H=K(H p+H x)=1.3*340=442m3、确定水泵台数N根据计算的Q1、Q2、H,查水泵样本选择水泵,并根据拟选水泵的主要技术参数，初步预计水泵的流量Q b=100m3/h，按《煤矿安全规程》第278条相关规定，计算出水泵房內工作水泵、备用水泵、检修水泵台数。

水泵站內水泵总台数N按下面两种情况计算。

(1)、正常涌水量时：N= n1+ n2+ n3式中，工作水泵台数n1= Q1/Q b, 且n1≥1，当n1不为整数时，其小数应进位到整数。