山西望云煤矿中央水泵房集控系统工作模式

韩志芳

(山西兰花科技创业股份有限公司望云煤矿分公司)

一般来说，通常都会在矿井泵房的排水系统中设置多台多级水泵。对于电压高、功率大、运行工况复杂的水泵难以实施人工实时监控，并且矿井大多采用人工操作方式运行和管理水仓水位监测泵房中的设备，存在操作过程繁琐、劳动强度大、人为因素多、起泵时间长、自动化程度低等不足，无法满足矿井自动化运行要求。本研究以山西望云煤矿为例，对该矿中央水泵房集控系统的工作模式进行分析，供类似矿山参考。

1 系统特点及自动化水泵房基本结构

望云煤矿自动化泵房监控系统的特点为：①模块化结构主要作用于PLC控制程序中，程序模块可用于实现系统的分段调试、分段运行，清晰、简捷、易懂的程序结构使得系统模拟调试更方便，运行速度更快；②系统通过控制水位和压力自动完成水泵的轮换工作，延长了水泵的使用寿命；③系统可以根据电网负荷和供电部门规定的平段、谷段、峰段有效控制水泵的开停时间[1-3]；④在PLC软件中，首先对水位信号进行自动检测，对不同水位段的水位在单位时间内的上升速率进行计算，根据计算结果确定矿井涌水量，进而自动增加或减少水泵的运行台数，对水泵运行进行合理控制；⑤水泵及其相关设备的运行情况可以在系统显示屏上进行实时显示，一旦水位、压力、温度、电流、电压等参数超标，系统则会立即弹出故障报警画面，自动闪烁故障点，此外，系统还可以保存故障记录，实现历史数据及时查询；⑥系统的通讯接口功能可以确保PLC实现主机通讯、传达数据、交换信息、遥测遥控等地面监测监控功能。

该矿自动化水泵房主要由水泵、电动机、进水管、排水管、阀门以及其他附件构成。可以划分为2个部分：①由水泵和电动机组成的泵机组；②由进水管、排水管和换路上各种阀门管件组成的管路[4]。

2 系统工作模式

2.1 就地检修模式

由于各水泵间控制相对独立，每个设备的开启不受其他设备状态的影响，可以单独进行正常运转，仅需按下相应的按钮便可开启对应的水泵，如对于1#水泵，则应选择1#管路排水(开启1#管路阀的同时关闭2#管路阀)。采用就地检修工作模式时，可将操作台上1#水泵操作区域的旋转按钮旋转至“就地检修”工作方式，管路选择开关旋转至“管路1”位置，采用检修模式开启水泵排水时，需严格按照开停泵流程启动相应设备。

2.2 就地手动模式

由于各水泵间控制相对独立，在就地手动模式控制中首先将操作台开关切换至“就地手动”工作方式，即可利用就地手动模式实现一键启停水泵，并提前选择排水管路，在一键启动时，水泵的其他按钮操作均无效，但“急停”按钮除外。采用就地手动模式时，可将操作台上的旋转按钮旋转至“就地手动”工作方式和“管路1”，按下操作台上1#水泵的“启动”按钮，水泵会自行按照开停泵流程开启水泵，正常开泵流程需耗时3～5 min。停泵仅需按下1#水泵的“停止”按钮即可，停泵流程需耗时2 min。

2.3 就地自动模式

在就地自动模式控制中，首先将操作台转换开关旋转至“就地自动”工作模式 ，便可采用就地自动模式实现开关水泵，并提前选择排水管路。在就地自动模式中，一般通过“开泵”按钮和“停泵”按钮实现水泵自动运行的投入和退出。

为实现自动模式下开启1#水泵、2#管路排水，可将操作台上的旋转按钮旋转至“就地自动”工作方式和“管路2”，按下操作台上水泵的“启动”按钮，水泵便可进行自动运行(图1)，若满足“液位和波峰波谷”设定条件(图2)，水泵便可自行开停。

图1 望云煤矿中央水泵房监控软件平台

图2 系统波峰波谷设定界面

图2中，波峰时间为每天8:00～24:00，波谷时间为0:00～8:00。波峰(谷)第一开泵水位为水池水位达到开启1台泵的水位，波峰(谷)第二开泵水位为水池水位达到开启2台泵的水位，波峰(谷)第一停泵水位为水池水位达到停止1台泵的水位，波峰(谷)第二停泵水位为水池水位达到停止2台泵的水位。以第一开泵液位和第一停泵液位为例，开泵液位设为3 m，停泵液位设为2 m，水泵自动投入运行后，水仓液位达到3 m 后，自动开启水泵，若干时间后，水仓液位减少至2 m，自动停泵；待水仓液位再次涨至3 m时，水泵再次启动，若将水泵退出自动运行模式，那么时间和水位条件均满足时，也不会自动启停泵。根据望云煤矿水泵房的特点，系统负压为-40～-42.5 kPa，正压为1.50 MPa，流量为150 m3/h，轴温为90 ℃。

2.4 集控检修模式

将井下操作台旋转按钮旋转至“集控”模式，由于各水泵间控制相对独立，每台设备开启不受其他设备状态的影响，各设备可以单独正常运转，仅需按下对应的按钮便可开启相应设备。

2.5 集控手动模式

由于井下各水泵间控制相对独立，在集控手动模式控制中，首先将对应的控制方式选择为“集控、手动”，便可利用手动模式实现一键启停泵，并提前选择好排水管路，在进行一键启停操作水泵时，水泵的其他按钮操作均无效，但“急停”按钮操作除外。

2.6 集控自动模式

在集控自动模式中，首先将对应控制方式选择为“集控、自动”，便可利用自动模式实现启停水泵，并提前选择好排水管路。在集控自动模式中通过“一键启动”按钮和“一键停止”按钮实现水泵自动运行的投入和退出，只要满足开启水泵的条件，水泵便会自动启动。

3 结 语

详细分析了望云煤矿中央水泵房监控系统的特点及工作模式，对于进一步优化矿井多水平水泵排水系统，实现系统集中监控，提高矿井的自动化控制水平有一定的参考意义。