演马矿泵房主排水监控系统技术改造.pdf
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1、第4 6 卷 第1 1 期 2 0 1 4 年第1 1 期 煤炭工程 C0 AL E NGI NE ER I NG Vo 1 46, No 1 1 No 1 1,2 01 4 d oi : 1 0 1 1 7 9 9 c e 2 01 41 1 01 8 演 马矿泵房主排水监控系统技术改造 苏明辉 ,庞政铎 ,刘冬梅 ( 1 中国神华海外开发投资有限公司,北京1 0 0 0 1 1 ;2 中工国际工程股份有限公司,北京1 0 0 0 8 0 ; 3 中国 国际人才开发 中心 ,北京1 0 0 1 9 2 ) 摘要 :针对调研发现的演马矿泵房主排水设备监控 系统存在的不足之处,进行 了针对性的
2、技术改造。文章主要介绍了通过分析主排水设备效率计算方法,设计了监控系统应具有的监测点 和控制点 ,然后 ,阐述 了监控 系统避峰填谷 、轮换和 高效运行的新型控制策略 ,最后介绍 了系统 的 组成 结构 和功 能 。 关键词 :主排水设备 ;监控 系统 ;设备效率;新型控制策略 中图分类号 :T D 7 4 4 文献标识码 :A 文章编号 :1 6 7 1 0 9 5 9 ( 2 0 1 4 ) 1 1 - 0 0 5 7 - 0 4 Te c h no l o g i c a l Re f o r m f o r M a i n W a t e r Dr a i n a g e M o n
3、i t o r i n g S y s t e m o f Pump Ro o m i n Ya n ma Co a l M i ne S U Mi n gh u i ,P ANG Z h e n gd u o , L I U Do n gme i ( 1 C h i n a S h e n h u a O v e r s e a s D e v e l o p me n t a n d I n v e s t me n t C o mp a n y L i m i t e d ,B e i j i n g 1 0 0 0 1 1 ,C h i n a ; 2 C h i n a C A MC
4、 E n g i n e e r i n g C o m p a n y L i m i t e d ,B e ij i n g 1 0 0 0 8 0 ,C h i n a ; 3 C h i n a I n t e r n a t i o n a l T a l e n t D e v e l o p m e n t C e n t e r ,B e i j i n g 1 0 0 1 9 2 ,C h i n a ) Ab s t r a c t :Ai mi n g a t t h e i n a d e q u a c y i n ma i n wa t e r d r a i n
5、a g e mo n i t o rin g s y s t e m o f Y a n ma c o a l mi n e p u mp r o o m, a t e c h n o l o g i c a l r e f o r m wa s c o n d u c t e d T h e p a p e r a n a l y z e d t h e c a l c u l a t i o n me t h o d o f ma i n p u mp i n g e q u i p me n t e f f i c i e n c y, a n d d e s i g n e d t h
6、 e mo n i t o r i n g p o i n t s a n d c o n t r o l l i n g p o i n t s t h e s y s t e m r e q u i r e d Th e n a n e w c o n t r o l s t r a t e g y wa s p r o p o s e d, a c h i e v i n g r e a s o n a b l e a r r a n g e me n t o f o p e r a t i o n a t p e a k a n d s l a c k p e r i o d,r e
7、a l i z i n g r a t i o n a l r o t a t i o n, a n d e ffi c i e n t o p e r a t i o n o f t h e mo n i t o r i n g s y s t e m F i n a l l y t h e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n o f t h e s y s t e m wa s i n t r o d u c e d Ke ywo r : ma i n p umpi n g e qu i pme n t ; mo n i t o rin g s
8、ys t e m ; e qu i pme n t e ffic i e n c y; c o n t r o l s t r a t e gy 1 概述 演马矿泵房共安设 8台主排水泵,4趟管路 ,每台主排 水泵均采用射流泵抽真空。目前,井下配备两名水泵工值 班 ,水泵启停都为人工操作,仅电机轴承及定子备有 F r 0 0 温度信号传感元件和二次仪表。通过现场调研 ,发现演马 矿泵房主排水设备监控系统存在如下不足之处: 1 )监测点不全面。现有 自动化排水装置无法监测水泵 效率、管路效率、水泵振动、电动机振动。流量监测点布 置较少 ,只监测排水 管路的流量 。 2 )选用 电动或电液闸阀作为
9、管路控制元 件 。由于煤 矿 主排水系统管路的管径较大,排水高度较高,打开闸阀需 要力( 力矩) 很大,加上机构的阻力影响,使得用电动操作 机构操作时很容易造成开闭失败 ,较大容量的电磁阀或电 动机还很容易造成过载烧坏 。 3 )无法根据水泵 和管路效率进行更合 理的 自动化 排水 。 现有 自动化排水装置最全面的控制原则为:根据水位 , 结合避峰填谷和轮换工作原则 自动控制水泵启停。但是, 由于无法监测水泵效率、管路效率 ,系统无法选择效率高 的水泵和管路投入运行 ,导致主排水系统的经济性不够高。 针对上述问题,对焦作演马矿泵房进行 自动化技术改造。 2 监测点与控制点的选择 理论上矿井主排
10、水系统的总效率为电机效率、传动效 率、水泵效率和管路效率的乘积,在 电动机正常运行时, 可以认为电机效率和传动效率为固定值,因此运行主排水 系统效率的主要因素只有水泵本身的效率和管路效率。水 收稿 日期 :2 0 1 4 0 21 8 作者简介:苏明辉( 1 9 8 2一) 男,河南周 口人,硕士,工程师,主要研究方向为煤炭机 电,Ema i l :s u m i n g h u i s h e n h u a C C 。 引用格式:苏明辉 , 庞政铎 , 刘冬梅演马矿泵房主排水监控系统技术改造 J 煤炭工程, 2 0 1 4 , 4 6 ( 1 1 ) : 5 7 6 0 5 7 学兔兔 w
11、 w w .x u e t u t u .c o m 煤炭工程 2 0 1 4 年第 1 1 期 泵效率为水泵有效功率与水泵轴功率 的比值,管路效率 为实际排水扬程 和水泵总扬程 日的比值。因此只需得到 水泵总扬程 日、实际排水扬程 月 、管路损失、水泵轴功率 和水泵有效功率 ,即可计算主排水系统的效率 。 。 1 )水泵总扬程 日的计算。测定总扬程可在水泵进、出 口法兰盘上,分别安装负压传感器和正压传感器 ,然后按 式( 1 ) 计算总扬程。 日 = p +p 2+p g + 盯 8 o t 1 一 击 ) Q ( 1 ) 式中 水泵扬程,m; P 压力表读数,P a ; p : 真空表读数
12、,P a ; Q 流量 ,m s ; 两表盘中心垂直高度,m; p 矿水密度,k g m ; d 水泵出口内径,m; d 水泵进 口内径 ,m。 2 )实际排水扬程 可根据矿井井 口与泵房标高资料 计算。 3 )管路损失的计算。 =H一 ( 2 ) 4 )水泵轴功率 。水泵的轴功率是电动机传递给水泵 轴的功率。水泵轴功率的测定是通过测定电机的输入功率 和电动机功率损耗来测定 电机输出功率,对于联轴器直联 传动机组,有: N :, 3u i c o s O d 叼 。 ( 3 ) 式中 水泵轴功率; M 线 电压 ,V; 线电流 ,A; c o s 一功率因数; 叼 电动机的效率 ; 传动效率。
13、 5 )水泵有效功率。水泵实际传递给水的功率就是水泵 的有效功率 。 =y Q H ( 4 ) 式中, 为矿水重度,N m ;Q为水泵流量,m 。 s ;H 为水泵 总扬 程 。m。 2 1 系统 的监 测点 通过上述计算分析,通过直接监测水泵进水 口压力、 出水口压力、流量、电动机电压、电流、功率因数就可计 算得到主排水系统的效率参数。系统监测点见表 1 。 2 2 系统 的控 制点 系统采用多功能水泵控制阀代替传统 电动闸阀作为管 路控制元件,采用本安型电动球 阀作为射流泵控制元件。 多功能水泵控制阀易于实现 自动化控制,具有止回和水锤 消除等功能,安全可靠性高。 单台水泵排水装置示意图如
14、图 1 所示,1和2组成射流 5 8 泵抽真空系统,电动机由配电开关供电。单台水泵过程是 : 首先,关闭多功能水泵控制阀 5 ,打开电动球阀 1和电动球 阀2,开始抽真空;待负压传感器 3达到规定值后,关闭电 动球阀 1和2 ,启动电动机,待正压传感器 4读数达到规定 值后( 必须在规定的时间内,否则说明水泵出现故障) ,打 开多功能水泵控制阀5,开始排水。电动机的启 停控制是 通过控制配电开关实现的,本系统通过数字通信方式实现 对开关的控制从而控制电动机启 停。系统的控制点见表 2 。 表 1 监测点信息表 1 、2 一 电动球阀 ;3 一 负压传感器 ;4 一正压传感器 ;5 一控制阀 图
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