井下水泵自动控制系统的应用和管理

【摘要】随着煤矿生产控制工作由最初的安全监控转向多元化的井下全面监控，井下管理工作对生产设备工作效率和稳定性及工况监控系统工作水平提出了更高的要求。井下水泵自动控制系统的引进与利用是实现煤矿井下水泵自动化管理控制的关键途径，对井下水泵自动控制系统的有效利用和管理十分重要，也是实现系统指令与工况反馈的关键所在。

【关键词】井下水泵；自动控制系统；应用与管理

1.自动控制系统应用及管理特点

1.1系统管理与应用概况

当前的井下水泵自动控制系统很多特点与优势都是相对于传统的人工监控工作管理模式而言的，相对于传统的人工管理模式管理效率低下、人工耗用过高、能源利用率低、总体管理水平不高的问题而言，井下水泵自动控制系统是煤矿井下作业设备管理及工矿反馈自动化、高效化、精准化的主要载体。现以某煤矿井下作业管理为例，矿井中央有主、副水仓各一个，水仓容积之和为3450m3，矿井下的中央泵房使用6台PJ200×6型排水泵，泵流量400m3/h，扬程700m。主排水泵自动控制系统采用PLC控制系统负责井下设备与作业的自动化控制管理。

1.2系统管理与应用基础

井下水泵自动控制系统的管理与应用操作在系统的设备与构成的基础上进行，系统的构造主要分为传感器、就地控制箱、LED模拟显示屏、井底集中操作台、PLC隔爆控制箱以及地面上位工控机这五个方面，其中的地面上位工控机根据矿井实际生产和工作状况选择配置或不配置。

2.自动控制系统应用

2.1排真空环节系统应用

排真空环节应注重水泵叶轮与水位状况的控制，查看叶轮是否完全浸在水中，确保水泵之内没有空气存在，从而避免水泵出现不上水问题或烧坏部件。在排真空环节的实际应用操作中，应采用射流阀等工具保证足够的真空度，并采用高精度的传感器及压力检测法检查水泵工作环境中的真空度。

2.2闸阀操纵应用

在井下水泵闸阀操纵环节的应用中，应尽量降低闸阀的启动功率，注意水泵的工作性质对启动功率的影响，若为离心式水泵，则应在确认关闭闸阀后在启动水泵。另外，当水泵停车之时，应首先确保闸阀关闭，在逐渐减缓流速，直至水泵停车。

2.3水位自动监控环节应用

水位自动监控环节的应用中，应着重检测和控制水位高低，并根据水位的高低变化控制水泵的开关。当水位处于水位2之时，水位传感器根据当时的计费时段判断启动与否，若当时正处于高计费段，则暂不启动；若处于低计费段，则立即启动。水位处于水位3之时，水位传感器立即发出启动指令。水位处于水位4之时，水位传感器立即开启另一台水泵共同排水，以确保正常的排水速度，进而将矿井内部水位保持在一定的范围之内。另外，注意矿井水位在水位1之下时才可关闭水泵，不同水位的控制方式由PLC软件决定。

2.4参数传示环节应用

参数传示环节的应用中，应由其注意利用操作台模拟屏对水仓的水位、泵机压力与流量以及各种闸阀状态发挥监控作用。参数传示中所有检测到的状态参数都有矿井PLC系统传输网络传输至地面计算机进行处理分析，并进一步传出相应的表格与图像，辅助地面生产管理人员正确判断、及时了解井下设备运行状况与实际工况，并更加准确地制定并发出控制与调节指令。

3.自动控制系统的管理工作

3.1系统自动控制与手动控制管理

在系统的自动控制管理中，应结合井下实际工况及设备运行特点设定并调整水泵运转控制中水位、电负荷、计费段等参数及指数；统计分析矿井平均电负荷与不同时段、不同生产环节中的用电负荷状况，将统计出的用电负荷变化周期及波动实况传输至自动控制系统传输至控制检测总机；重点管理和控制系统对水位信号的检测与设置，确保整个系统在合理、精确的水位标准中检测水位与发出相应的控制指令，设定不同水位下的水泵开启数量与运行功率，还应设定和调整不同水位下的水泵检修原则及备用规则。

3.2监控与传输管理工作

应根据矿井实际生产特点及整个自动控制系统及其他工作设备工作状况合理进行系统运转的监控与传输的管理工作。例如，在水位监控管理工作中，应着重管理水位传感器对不同水位的检测与控制工作，设定并调整何种情况下水位传感器根据当时的计费时段判断启动与否，何种情况下，水位传感器立即发出启动指令，以及启动水泵的台数等等。

3.3手动控制管理

在水泵自动控制系统的手动控制管理工作中，应设定合理的自动方式与手动控制方式之间的切换方法，确保在井下实际生产作业中，操作人员与自动控制装置能够实现无缝衔接，顺利达到自动控制与手动控制之间的转换。

3.4单击自动控制管理

单击自动控制模式的实现主要由地面监控主机控制，应强化地面监控系统对工作模式的切换工作，以便工作模式切换至单击自动工作模式之时，仍然能够保障主机单独控制系统中各项子系统的正常工作。

4.系统管理与应用效果总结

在井下水泵自动控制系统管理工作中，应首先明确控制系统整体构架，在充分了解和研究控制系统传感器、就地控制箱、LED模拟显示屏、井底集中操作台、PLC隔爆控制箱以及地面上位工控机等基础性的组织构造的基础上，还要根据不同的组织结构的工作原理与工作性质辅以高效的操作控制工具，如上述矿井在采用PLC井下水泵自动控制系统的基础上，还引入了科学性极强的操作平台辅助日常控制工作。同时，将控制系统及控制平台的操作尽量简化，并拓展不同控制系统及平台的网络传输范围。近年来，井下水泵自动控制系统在矿井实际控制与运转中发挥了有效的控制管理工作，提供了良好的技术支持，系统总体使用效率和可靠性值得肯定。

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