华阳二矿瓦斯抽放泵站自动化系统

倪晋燕

（华阳二矿，山西 阳泉 045000）

1 概 述

华阳二矿瓦斯抽放泵站安装2 台2BEC50 型315 kW 的水环真空瓦斯抽放泵，如图1 所示，主管路采用300 mm 瓦斯抽放管，采用自然重力供水方式。 自动化控制系统主要通过西门子PLC S7- 300 模块实现，利用Profibus- DP 通讯和数据采集分站BHD 之间的数据交换，对瓦斯泵进行数据采集及自动化控制。在自动化改造前，矿井瓦斯抽放泵采用水循环式瓦斯抽放泵及水冷的冷却方式，设有主管手动路阀门32 个，未安装传感器、在线监测系统等装置，无法采集电机温度等相关数据，系统的启停须靠人工操作。因此，华阳二矿瓦斯抽放泵站急需自动化改造，以提高瓦斯抽放效率。

图1 水环式真空泵工作原理Fig. 1 Working principle of water ring vacuum pump

2 自动控制瓦斯抽放泵站系统

2.1 控制系统

瓦斯抽放泵站的控制系统可分为井下现场操作台自动化控制、井下现场手动控制、地面远程自动化控制3 种。井下现场操作台自动化控制能在环网通讯网络出现故障时，运用操作台进行手动操作，实现瓦斯抽放系统的就地启停，确保符合安全生产要求。

PLC 控制器能在程序故障或操作台控制失灵时实现对瓦斯抽放泵的控制，运用蝶阀电动控制箱控制蝶阀，可以有效降低抽放系统停机事故频率。

运用PLC 采集矿井瓦斯抽放泵内部的运行参数及状态，通过上机位组态软件控制瓦斯泵组，并对其进行数据收集，能实现电动球阀、蝶阀、瓦斯抽放泵等设备的远程手动控制，按照工作程序对该抽放系统进行自动化一键启停，提高了系统的工作效率。

2.2 井下操作台控制流程

为方便进行井下检测维修，在操作台上增设了就地检修模式。首先，将操作方式转换开关旋转到就地模式，将控制模式转换开关旋转到检修模式，将进气蝶阀旋转到开的位置，到位后会自动停止。将出气蝶阀旋转到开的位置，到位后也会自动停止，此时按下启动按钮，即能高效启动瓦斯泵。

2.3 上位机监控功能

矿井瓦斯抽放泵自动控制系统主要通过组态软件实现对环境数据的画面监控、数据显示、数据报警、自动化切换等操作。

（1） 在数据显示方面，监控画面中会显示出瓦斯抽放系统的流量、电流、管道及环境的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、设备运行时间等，采用不同的颜色及文字显示现场的设备运行状态，确保操作员准确掌握整个现场的工作状况。

（2） 在画面监控方面，作为瓦斯抽放泵站数据处理中心，系统可以显示数据处理过程及状态，及时采取启停控制，监控画面可以显示系统工艺流程图，通过鼠标点击可切换、控制各按钮及画面。

（3） 在数据报警方面，监控画面上相应设备会出现图标闪烁或者颜色变化显示报警状态，必要时还会自动弹出视频。系统具有故障保护控制功能及自诊断功能，在瓦斯抽放系统出现异常状态时，会根据故障状态对设备发出控制指令，同时发出声光报警信号，以便工作人员能及时查询故障发生原因。通常情况下，报警浏览画面中显示当前报警信息，包括报警设备、报警时间、报警类型等，并自动完成报警历史记录。

（4） 在自动切换瓦斯泵方面，在系统出现故障并经过上位机设置后，瓦斯泵会自动启动，并对响应故障进行报警，为工作人员处理故障争取时间。

2.4 环境监测

在瓦斯抽放泵顶部安装传感器，连续测定泵站的瓦斯状况，当测试值高于设定值时，环境监测系统会出现声光报警，监控分站将信息传递给工作站后会立即采取措施，实施瓦斯泵断电操作，直到相关人员处理完成后，泵站才能恢复正常运行。

2.5 数据存储和定制

系统能将监测数据生成报表并自动存储，工作人员可以根据需要随时查询、打印报表，做到了有所查，有所依。系统可以对重要的系统参数进行分析，例如可根据实时温度、负压、振动以及效率等绘制各时间段的工作曲线，判断各系统的稳定性与可操作性。

系统用户可以根据自己的实际需求，对系统进行个性化设定，例如对系统运行情况设定、对设备运行参数设置、对报警系统报警阈值进行设定等。同时具有一定时间内系统数据自动恢复、自动备份功能。

3 结 语

华阳二矿瓦斯抽放泵站自动化系统的使用，实现了对抽放泵站的全面监控、有效控制、及时响应，切实提高了瓦斯抽放泵站的自动化水平，同时瓦斯抽放泵站自动化系统可以自动采集数据并记录存储，告别了以往依靠人工观察、人工数据记录、人工手工操作的时代，减少了员工的工作强度，达到解放生产力、降低安全事故发生概率、提高煤矿企业生产质量及生产效率的目标。