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ELECTRONICS WORLD探索与观察 煤矿井下排水自动化系统的创建研究 四川煤炭产业集团有限公司 曾勇强 四川传媒学院 曾 言 【摘要】本文研究采用PLC作为自动控制的核心，继而结合末端传感设备控制方式，实现和完善了对煤矿井下排水自动 化系统的运用，以期能为我国煤矿的安全生产提供有益的参考。 【关键词】煤矿；井下；自动化；排水；控制 煤炭在国民经济发展过程中是不可获取的一种天然 能源，而煤矿是重要的煤炭输出途径，从根本上说，煤 矿安全生产和我国的社会和谐、国民经济发展等关系极 为密切。在煤矿发展过程中的重要环节就是排水系统， 所以强化与更新煤矿排水系统是业内工作者所关注的重 点话题，煤矿井下排水系统所选择的主要方式为人工控 制，但水位一旦发生剧烈改变，那么就会将应变能力低 下、操作负责等问题直接暴露出来，而且存在较大的能 量消耗，由此就与国内可持续发展战略要求不相符1。自 动化排水系统有助于水泵排水率的提升，其应用前景极 为广阔，以PLC控制为基础，对控制参数进行采集，通 过在排水管道、水泵电机中安装的感应设备加以实现， 其自动化控制与监测效果非常好。 1 煤矿井下自动化排水系统的结构分析 对煤矿井下排水系统进行实际应用过程中，必须在 开始排水工作前抽空处理耐磨离心泵，现阶段比较常用的 处理方法包括管道余水射流、水环真空泵射流、管道余水 抽空等，除此之外，若煤矿生产过程中选择射流的方式， 那么就必须选用射流管道控制阀门、射流总成、真空管道 阀门等必要的设备，以将水泵腔体所留有的空气带走，确 保其内部真空环境得以形成，便于后续应用。与水环方式 相结合分析，所用设备主要包括真空管道控制阀门、水环 真空泵和管道控制阀门等，在实际应用期间，必须估算所 抽取的真空体积，以此与该数值相结合，明确真空泵所选 型号。在水泵中注入抽空管道中余水期间，如果选择管 余水方式，在水泵中溢出水时，就说明已经注满水泵， 自制水箱煤矿应该选择水箱抽真空方式，这和管道余水 抽真空方式较为类似，两者的相似之处在于通过水泵抽 水功能，使管带余水抽真空的目的得以实现，使泵腔充 分排水需求得以实现，通过该操作方法，确保该环节的 余水熟读较高，而且具备相应功能。 2 创建煤矿井下排水自动化系统 2.1 设计煤矿井下中央泵房 煤矿井下排水系统中，中央泵房发挥着非常重要的 作用，主要提供排水动力，中央泵房内部不同设备之间 相互配合，下面主要分析煤矿井下排水系统中的中央泵 房：必须在水泵出口处安装压力监测装置，比方说压 力表，以此能够监控与传达水泵出口压力，以此保障排 水系统能够实现自动化安装；严格控制中央泵房设备 型号，设备与装备的型号不同，其功能也存在较大差异 性，设计中央泵房时，应该重点审核中央泵房设备的型 号，以此保证中央泵房能够平稳运行2。 2.2 自动监控系统的构建 从根本上说，自动监控系统主要组成部分为PLC控 制柜、远程系统以及CPU模板。通过细分发现，自动监 控系统共分为九大环节，以此使排水系统自动化全面监 控机制得以实现，具体组成环节包括：水位监控。综 合分析发现，该模块的主要作用是监控吸水井水位，通 过应用超声波液位仪来收集吸水井信号，以此实时反馈 吸水井的水位变化；开关柜控制。煤矿生产过程中将 水泵启动的情况下，开关柜参数同样会得到改变，这 种情况下，有效识别PLC控制柜所接受的信息，从而判 断开关柜是否在正常运行；闸位置监控。在设计闸位 置监控环节，将行程开关设置在闸门的位置，该方法确 0 ELECTRONICS WORLD探索与观察 保其能够将开关信号提供出来，从而传输信息至PLC控 制柜，以此对其展开逻辑判断；温度监控。温度探头 主要在监控系统中传递该信息，并对其进行有效处理； 故障监控。故障监控是井下排水自动化系统的重中之 重，而且发挥着关键作用，通过有效收集现场的排水信 息，PLC控制柜会认真分析现状信息状态，并以此为基 础将异常参数找出来，通过自动化启停指令管理与掌 控，为避免出现错误启停操作，自动监控系统必须对水 泵启停做好监督工作，以对其实际运行机制进行不断完 善3；信号监控。通过综合分析发现，自动监控系统 主要选择压力与负压，以此来有效识别排水系统运行状 态；水泵启停监控。根据相关指令，确保煤矿井下排 水系统自动化启停模式得以实现，通过应用该控制，能 够有效阻止错误的启停操作；停泵监控。煤矿井下生 产期间，特别是用电高峰期，必须对煤矿井下排水系统 进行停止运行。 2.3 井下排水系统的自动监控分析 PLC实现监控在当前煤矿井下生产过程中是重要一 个环节，对煤矿井下自动化排水系统运行具有维系作 用，其排水系统自动化控制模式包括两大类，第一类为 就地控制，能够有效维护生产期间的水系统安全状态， 对排水设备运行状态进行有效规范，保证各项排水设备 能够精准运行，而且能够有效避免出现误动现象；第二 类为全自动控制，该特征主要由PLC控制柜控制，对系 统自动监控与自动化运行进行完善与统一，全程不需要 人参与。 3 煤矿井下自动化排水系统运行效果评估 基于研究设计，本研究对所创建的煤矿井下自动化 排水系统进行实际应用，并全面评估运用效果。以某煤矿 集团生产为例，该研究所创建的设备在煤矿综采面中实施 现场调试，评估分析结果发现，本研究所创建的煤矿井下 自动化排水系统具有较为良好的运用效果，而且具有相对 较为稳定的通行状态，使煤矿井下排水工作面远程监控与 自动化监控机制得以实现，完善且实现了排水自动化需 求，使该煤矿生产安全性与效率得到不断提升，其使用 价值比较高，所以值得在煤矿中应用与推广4。 4 总结 总而言之，现阶段国内煤矿业生产与发展期间，由 于安全事故等发生较为频繁，再加上生产之需，使得大 众对煤矿井下排水提出更高自动化水平要求，而因为煤 矿井下排水所存在的缺陷较为严重，以往排水方式不能 与现阶段煤矿生产发展之需相满足。本研究在对传统排 水系统进行整合的基础上，与当前的科学技术相结合， 以此创建煤矿井下自动化排水系统，从而进一步加强井 下排水系统自动化，能够对井下排水状态进行有效控 制，进而对煤矿井下排水效益进行最大限度的监控。 参考文献 1张献龙,王娇,孔二伟.煤矿井下排水自动化系统的 研究与设计J.科技视界,2014, (23):315-316. 2王水林,孟凡平.煤矿井下排水自动化系统研究J.煤 矿机械,2012,33(10):168-169. 3Meng Z,Feng T Z,Feng G.The Research and Development Of the Coal Mine Underground Drainage Equipment Automatic Control SystemJ.Advanced Materials Research,2014,1049-1050: 1038-1041. 4Zhang J M.Integrated Design of Drilling Rig for Gas Drainage in Underground Mine Based on Virtual Prototype Machine TechnologyJ.Coal Science & Technology,2013. 5Engineering I E,Xuzhou.Application of embedded system in drainage system of underground coal mineJ. Microcomputer Information,2008,24(35):31-33. 6赵博.煤矿井下排水监控系统设计研究J.现代制造, 2011,(33):154-155. 7卞绍顺,干玲,李倩倩.煤矿井下多水平排水自动化控 制系统的设计和应用J .可编程控制器与工厂自动化:plc Fa, 2011(6):36-38.