矿井排水开题报告
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中国矿业大学信息与电气工程学院
毕业设计 (论文)开题报告
设计(论文)名称: 临涣矿矿井主排水自动控制系统设计
毕业设计起止时间: 2013年2月25日~6月21日(共17周)
学生姓名: 张乐乐 学 号: ********
专 业: 自动化 教学班级: 09-2
指导教师: **
报告日期:
1、本课题的研究意义,国内外研究现状、水平和发展趋势:
1.1 研究意义
随着时代的发展,世界对于能源的依赖越发增强。煤炭必将成为人类生产生活中
的无法替代的能源之一。
在煤矿地下开采的过程中,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,将要有大量的水昼夜不停地汇集于井下。矿井涌
水与采区的水文地质及当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,甚至超过每秒20立方米。另外,
煤炭开采过程中,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。如果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,井下的安全就会得不到保障,严重者会造成重大事故。给人民的生命、
国家的财产都带来了极大的威胁。因此,井下排水就显得尤为重要。
1.2国内相关研究情况
目前我国许多煤矿企业的井下排水系统仍依靠传统的人工操作方式,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,同关闭抽真空的射流泵(或真空泵)。这种检测控制方法效率低,工人劳动强度大,
且由于井下环境恶劣,故障率较高。所以靠人工检测的方法已不适应煤炭发展的需要。
用计算机控制的自动化监控系统代替传统的人工继电器控制系统,实现远程遥控
和现场无人值守,既有效的提高矿山主排水系统的安全、可靠性和自动化水平,又实
现减员增效,是现代矿山信息化、智能化、数字化的发展趋势。
1.3 国外相关研究情况
一些矿产资源丰富的国家,在将自动化技术引进矿业方面,取得了突飞猛进的成
就。加拿大提出了数字化矿山的概念,建立综合信息基础框架,使全体开采过程与集
成化支持系统连成网络大力发展监控方面的传感技术,减小排水设备的自动控制和监
测的误差还要发展遥控机器人和全矿机器人技术。芬兰采矿工业则发布了智能化矿山
技术赚钱项目项目,目标是实现实时资源管理和控制全矿范围的信息网络新型机器和
自动化以及及维护的自动化。俄罗斯则针对矿山设备的研制,提出了采用以微处理技
术为基础的自动控制和故障诊断系统以及保护和安全操作系统。无论是发展传感器技
术,还是建立统一的通信网络,都关系到自动排水系统的发展。在许多发达国家里,
矿井水资源管理己进入了系统化管理阶段。集中了规范化、统计化、实时化和运筹化
管理水资源质量及水环境的优点,运用了系统论、信息论、控制论和计算机技术,建
立起了水资源管理信息系统。他们在采区工作面水文地质探测,地下水动态观测,水
害预测,应急堵截水方面和矿井水综合治理方面均有成熟的技术可以让我们借鉴。虽
然这些国家没有将排水设备的自动化单独进行研究,但他们将这一方面的内容列入了
矿山整体水资源管理的规划之中,将所有的控制信息包括水泵的运行都集中给中心控
制室,进行统一控制。
2、本课题的研究内容及方案:
2.1 研究的主要内容
矿井主排水系统是矿井安全生产的命脉环节。它干系到矿井的正常生产和矿工的
生命安全。目前,PLC在国内外工业控制中已获得广泛应用,在矿井排水系统中,采
用PLC自动监测排水系统的运行状况,自动进行数据采集、自动记录、故障报警、事
故分析、多台水泵启动的自动切换等,所得到的动态资料准确性高,控制的可靠性高。
本论文结合临涣煤矿井下主排水系统,研究设计了PLC控制与PC监视相结合的煤
矿井下自动排水系统。主要包括:
(1)矿山排水系统的各种参数与检测。
(2)控制系统的基本结构,PLC的工作原理及与上位机的通讯。
(3)矿井排水系统的设备选型。
(4)控制系统的软件设计。
(5)实现矿井主排水系统的自动控制。
2.2 本设计的方案:
(1)根据功能要求选择一定数量和类型的传感器,准确的进行水位监测。
(2)设计出了系统控制的流程图,使用PLC语言编写了水泵自动控制的部分程序。
(3)使用WinCC组态软件设计了主排水泵自动监控系统。
(4)PLC控制系统与矿井综合自动化系统的衔接。
(5)仿真、调试。
3、毕业设计(论文)工作计划及进度安排:
1、2月26日前,完成资料搜集整理工作。
2、2月30日前,学习毕业设计所需的软件和硬件知识,撰写开题报告。
3、3月31日前,搭建硬件和软件平台,进行实物和仿真实验。
4、4月30日前,完成论文初稿。
5、5月30日前,论文定稿。
4、指导教师审查意见(对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测):
指导教师(签名):
年 月 日
5、系部审查意见:
系部负责人(签名):
年 月 日