有关煤矿井下排水自动化系统的分析论文
我国国民经济发展中,煤炭作为一种主要的能源有着极其重要的作用,而作为这种能源输出的唯一途径,煤矿的安全生产更是关乎社会的和谐与稳定及国民经济的发展,在具体实施过程中,排水系统无疑是其进行安全生产的主要环节,加之当前煤矿安全事故的多发性,使得其排水系统的更新强化成为了业内人士的普遍关注点,在排水系统方面,目前国内多采用人工控制方式,一旦遇到水位的剧烈变化,势必会暴露出其操作复杂及应变能力低等问题,且其耗能大,这显然不适合于我国的可持续发展战略。新时期的发展中,排水自动化系统具备了可实施性,且其控制效果良好,极大提高了水泵排水的效率,也具备了节约能源的可持续发展需求,有着广泛的应用前景,借助于PLC这一控制核心,采集控制参数通过安装在水泵电机和排水管道上的感应设备来实现,有着高度的自动化监测和控制效果,将极大提高煤矿生产的安全性[1]。
一、自动排水系统结构分析
综合看来,国内在煤矿井下排水自动控制系统的采用方面目前主要用到的有矿用耐磨离心式水泵、隔爆型三相异步电机、压力传感器、真空系统及隔爆型PLC控制箱等组成,具体实施中,需在排水工作实施前对矿用耐磨离心泵进行抽空处理,当前常运用的方法有水环真空泵及射流和管道余水射流、管道余水抽空及管道余水射流等,此外,如果煤矿生产中要采用射流方式,势必要用到对应的射流总成、射流管道控制阀门以及真空管道阀门等设备,借助于高压水流所产生的高速度助理压力喷嘴部位,实现带走水泵腔体内空气的目的,最终使得其内部形成了真空环境,方便后续运用。
结合水环方式看来,用到的设备包含了水环真空泵、管道控制阀门及对应的真空管道控制阀门等,具体运用过程中,需对待抽取的真空体积进行估算,从而结合此数值去对真空泵的选用型号进行确定,完善准备阶段和后续使用。
在抽空管道内的余水将其注入水泵内的过程中,若采用管余水的方式,直到水泵上有水流出的时候则说明对应的水泵腔内部已注满,在此基础上,需要及时关闭放水阀门,将排水泵开启。综合看来,自制水箱的煤矿较为适用利用水箱抽真空的方式,其一定程度上类似于管道余水的抽真空方式,二者的共同点是利用水泵的抽水作用实现了将管贷余水的抽真空目的,且在此前提下,实现了泵腔内的水排干净的需求,利用了水泵的抽水作用,从而使得管道处于真空状态。除此之外,煤矿生产中用到的管道余水射流方式具体表现为高压处理原排水管道中的余水,这种操作方式下,让此部分余水具备了较高的速度,同时相应具有了动能,接下来借助自身的动能,能于喷嘴部位将周围的空气带走,这种运行的结果便是于泵腔内形成了真空的环境,便于后续操作的'实现[2-4]。
二、井下排水自动化系统的设计分析
2.1 中央泵房设计
作为煤矿井下排水系统的核心,中央泵房作用重大,是排水动力的提供者,其内部的各项设备配合工作,共同去实现自动控制的需求,在中央泵房的设计方面,惯用的形式为单台水泵工作,在具体中央泵房的设计方面笔者将以某煤矿井下排水系统为例来分析:
(1)应当于排水管上安装止水阀,并确保对应的电动装置、闸阀安装完善,使其可以有效支持中央泵房设计的电动和手动部分,为后续运用打下基础;
(2)需要将压力监测装置安装于水泵出口处,诸如压力表,实现对水泵出口压力的监控和传送,从而使得排水系统自动化的安装运行得到有效保障;
(3)对中央泵房各项设备的型号进行严格控制,装备和设备型号的不同,对应的功能也各异,设计中央泵房的过程中,需要完善对设备型号进行重点审核,防止型号不匹配的现象出现,从而使得中央泵房的运行得到有效完善。
2.2 自动监控系统的组成
综合而言,监控系统无疑是煤矿井下排水系统自动化的重点,其重心由远程系统、CPU模板及PLC控制柜组成。
具体细分看来,由九个部分共同组成了自动监控系统,从而实现对排水系统的自动化运行的全面监控,其组成部分主要如下:
(1)开关柜监控,在煤矿生产中启动水泵时,会随之带动开关柜内各项参数发生变化,从而出现参数信号由RS485向PLC控制柜的传输,此时,对于PLC控制柜内接收的信息,对应的自动监控系统需要进行识别,继而对开关柜的运行正常与否进行判断;
(2)水位监控,具体看来,此模块作用在于对吸水井水位的监控,借助于对超声波液位仪的使用实现对吸水井信号的收集,从而达到对吸水井水位变化的实时反馈;
(3)闸位置监控,此设计方面,在闸门处安装了行程开关,这一措施使其可以提供开关信号,完成向PLC控制柜的传输,从而实现对其的逻辑判断,完善其运用;
(4)温度监控,为了感应偏离正常温度的系统位置,设计时与排水系统内安装了温度探头,一旦系统潜在高温危害,对于此信息,温度探头会将其传递到监控系统内,完善对其的处理,提示温度过高并采取保护措施;
(5)故障监控,作为此监控系统的重点,其作用重大,借助于对现场排水信息的有效收集,PLC控制柜对现场的信息状态进行仔细分析,继而在此基础上找出异常参数,借助于对指令的掌控和管理实现自动化启停,为防止不准确启停操作的出现,自动监控系统需监督水泵启停,完善其运行;
(6)信号监控,综合看来,自动监控系统以负压及压力为主,借此来实现对排水系统自动化运行的状态的识别;
(7)水泵启停监控,按照相关指令,使得井下排水系统的水泵实现自动化启停,借助这种控制的运用,可使得不准确的启停操作得到有效阻止;
(8)球阀阀位监控,此监控操作类似于阀位置监控的方式;(9)停泵监控,在煤矿井下生产过程中,尤其是用电高峰期间,需停止运行煤矿井下排水系统,为实现这一操作,自动监控系统需发送停泵指令,从而确保内部运行的安全性与完善性[6]。
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