煤礦水泵控制

.z.------專業(yè)資料-林口煤礦水泵智能控制方案重慶恒邦礦山機械制造目錄概述………產(chǎn)品特點…………………主要用途及適用范圍……使用環(huán)境條件……………設(shè)計依據(jù)及原則…………系統(tǒng)功能介紹……………系統(tǒng)組成及工作原理……水泵監(jiān)控系統(tǒng)操作說明…………………配件清單及價格…………質(zhì)量保證和售后效勞……TOC\o"1-1"\u井下泵房排水控制系統(tǒng)技術(shù)方案系統(tǒng)概述隨著計算機控制技術(shù)的迅速開展，以微處理器為核心的可編程序控制器〔PLC〕控制已逐步取代繼電器控制，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動化控制領(lǐng)域。但目前煤礦井下主排水系統(tǒng)仍多采用繼電器控制，水泵的開停及選擇切換均由人工完成，還做不到根據(jù)水位或其它參數(shù)自動開停水泵，這將嚴(yán)重影響井下主排水泵房的管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高，為了提高工作效率和節(jié)省水泵的運行費用以及滿足礦領(lǐng)導(dǎo)的決策，做如下實施方案：該系統(tǒng)采用PLC+觸摸屏+傳感器+電動閥門，運用組態(tài)友好的人機界面實時監(jiān)測，實現(xiàn)手動控制和自動控制，在保證各個設(shè)備獨立可靠運行的情況下又實現(xiàn)集中控制；實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)檢測和儲存、監(jiān)視；故障信息查詢、監(jiān)控；對關(guān)鍵參數(shù)實行自動調(diào)節(jié)等，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動控制?，F(xiàn)場設(shè)本安操作臺和隔爆兼本安型電氣控制箱實現(xiàn)三臺水泵的排水控制。操作臺上設(shè)操作按鈕及開關(guān)、指示燈、報警蜂鳴器、觸摸屏、實現(xiàn)系統(tǒng)工作方式選擇就地啟/?？刂频炔僮?、系統(tǒng)狀態(tài)指示、報警指示、觸摸屏實現(xiàn)整個系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)監(jiān)視、參數(shù)修改等。隔爆兼本安型電氣控制箱內(nèi)設(shè)PLC，實現(xiàn)整個系統(tǒng)控制。二、產(chǎn)品特點本系統(tǒng)的特點是集數(shù)字化、自動化、信息化為一體，實現(xiàn)無人值守全自動化控制。系統(tǒng)采用模塊化構(gòu)造，具有很好的維護(hù)性和可擴展能力。三、主要用途及適用范圍本系統(tǒng)主要用于完成礦山水泵等遠(yuǎn)程無人值守控制，產(chǎn)品的主要適用范圍如下：功率：50KW～2000KW電壓：AC127V～AC6000V頻率：0HZ～60HZ四、使用環(huán)境條件環(huán)境溫度與濕度：工作環(huán)境溫度不超過＋40oC，并且24小時內(nèi)的平均溫度不超過＋35oC，最低環(huán)境溫度不得低于－5oC。相對濕度在最高溫度為＋40oC時不超過50%，在較低溫度時，允許有較高的相對濕度〔如在20oC時為90%〕。空氣質(zhì)量：不含有過量的塵埃、酸、堿腐蝕性及爆炸性微粒和氣體。海拔高度：海拔高度不超過2000米。振動：安裝地基處允許的振動條件：振動頻率范圍10－150HZ，最大振動加速度不應(yīng)超過5m/s2。電網(wǎng)質(zhì)量：電壓波形應(yīng)為正弦波，只要實際電壓的瞬時值與基波電壓相對的瞬時值最大偏差不大于基波電壓的10%，即認(rèn)為電壓波形為正弦波。頻率波動不超過額定值的±2%。設(shè)計依據(jù)及原則"煤礦平安規(guī)程"〔2010版〕。"礦山電力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)"〔GB50070-94〕。現(xiàn)行國家電工委員會及其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)口電氣設(shè)備遵守國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)。電控系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)參數(shù)符合行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定，具有技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實用、平安可靠、故障率低、維護(hù)方便等特點。改造所用的相關(guān)控制及顯示設(shè)備、傳感器、閥們、纜線等設(shè)備、材料，"三證〞齊全、符合"煤礦平安規(guī)程"的相關(guān)規(guī)定。井下控制主機具有觸摸屏顯示，顯示各個泵組運行狀態(tài)，本機顯示各個泵組的相關(guān)模擬量參數(shù)。報警信息有文字、語言。系統(tǒng)具有以太網(wǎng)接口、RS485接口。改造所需配備的電動閥門。系統(tǒng)功能介紹該系統(tǒng)具有電動閥門開關(guān)狀態(tài)、水倉水位、管道壓力值；泵體前后軸承、盤根壓蓋溫度；電動機相線電壓、相線電流、前后軸承、定轉(zhuǎn)子溫度；水泵開停機狀態(tài)、排水量、運行工況曲線圖等參數(shù)進(jìn)展檢測，模擬信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號后送給PLC；再經(jīng)PLC及特殊功能控制模塊的運算處理，將數(shù)據(jù)以數(shù)字量信號實時顯示于屏幕，控制相應(yīng)的閥門、水泵等。A)每個水倉水位采用兩個液位傳感器實時檢測，雙線冗余，確保檢測可靠；B〕排水流量采用流量計實時檢測；C〕排水壓力、排水流量等采用礦用高精度〔不銹鋼〕傳感器實時檢測；D〕電機電流、電壓等分別采用多功能帶變送輸出的儀器儀表實時檢測等。主要功能如下：每臺水泵具有就地控制、自動控制兩種工作方式。壓力超限延時、水倉水位自動起停泵組。出水流量過低延時報警、停機。電動機前后軸承、定轉(zhuǎn)子溫度超溫延時自動停機。(礦方如需要可加)泵體前后軸承、盤根壓蓋超溫延時自動停機。(礦方如需要可加)高壓開關(guān)欠電壓、過載延時自動停機。報警功能：具有水泵流量過低、水倉高水位、壓力超限、電動機前后軸承、定轉(zhuǎn)子超溫；泵體前后軸承、盤根壓蓋超溫報警功能及高壓開關(guān)超壓報警。.顯示功能：具有電動閥門開關(guān)狀態(tài)、水倉水位、管道壓力值；泵體前后軸承、盤根壓蓋溫度；相線電壓、相線電流、前后軸承、定轉(zhuǎn)子溫度；水泵開停機狀態(tài)、時間、排水量等。其他保護(hù)功能：水倉水位監(jiān)測與干保護(hù)；排水泵電機重啟動延時保護(hù)；排水泵起停連鎖保護(hù)；提供水位恒定+削峰填谷自動控制模式設(shè)置；能實現(xiàn)不出水、電機電流大、軸承溫度過高等邏輯故障診斷；支持改造為軟起動控制；水泵控制器提供以下高級控制功能；區(qū)分電網(wǎng)運行狀態(tài)、實現(xiàn)削峰填谷；泵房使用優(yōu)先級控制方案：手動就地控制——無人值守自動控制；手動就地控制時要能自動切斷無人值守自動控制。系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成礦井下主排水泵自動化控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)自動采集、自動輪換工作、手動控制、自動控制、動態(tài)顯示、故障記錄報警等5個局部組成。系統(tǒng)工作原理7.1數(shù)據(jù)自動采集與檢測

數(shù)據(jù)自動采集與檢測主要分為兩類：模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)。

模擬量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水倉水位、電機工作電流、電壓、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量；數(shù)字量檢測的數(shù)據(jù)主要有：水泵的工作狀態(tài)、電動閥的工作狀態(tài)與啟閉位置。

數(shù)據(jù)自動采集主要由PLC實現(xiàn)，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續(xù)檢測水倉水位，水位變化信息，控制排水泵的啟停。電機電流、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監(jiān)測水泵、電機的運行狀況，超限報警，以防止水泵和電機損壞。PLC的數(shù)字量輸入模塊將各種開關(guān)量信號采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據(jù)，控制排水泵的啟停；在數(shù)據(jù)采集過程中，模擬量信號的處理是將模擬信號變換成數(shù)字信號〔A/D轉(zhuǎn)換〕，其變換速度由采樣定律確定。一般情況下，采樣頻率應(yīng)為模擬信號中最高頻率成分的2倍以上，這樣經(jīng)A/D變換的精度可完全恢復(fù)到原來的模擬信號精度。

7.2自動輪換工作為了防止因備用泵及其電氣設(shè)備或備用管路長期不用，而使電機和電氣設(shè)備受潮或其他故障未經(jīng)及時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)工作泵出現(xiàn)緊急故障需投入備用泵時，而不能及時投入以至影響礦井平安，本系統(tǒng)程序設(shè)計2臺泵自動輪換工作控制，當(dāng)*臺泵或所屬閥門故障時，系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警，并在觸摸屏上動態(tài)閃爍顯示，記錄事故，同時將故障泵或管路自動退出輪換工作，檢修泵和管路自動投入輪換工作，以到達(dá)有故障早發(fā)現(xiàn)、早處理，以免影響礦井平安生產(chǎn)的目的。手動控制最根本的水泵控制單元，獨立完成單臺水泵的啟?？刂?。當(dāng)主輪循程序檢測到操作者對目標(biāo)水泵下達(dá)開/停指令時，系統(tǒng)即調(diào)用對應(yīng)的手動控制模塊，完成水泵啟動/停頓控制。啟動過程：首先啟動抽真空裝置，比擬器將模擬量采集處理模塊每個周期刷新后的負(fù)壓值與設(shè)定啟動條件值比擬，滿足條件后啟動電機，同時關(guān)閉抽真空裝置；電機啟動后，比擬壓力值，壓力滿足要求后開電動閘閥，開場排水；閘閥開到位后啟動過程完畢。流程如圖-1所示。停頓過程：為防止排水倒流對水泵造成損害，首先關(guān)閉閘閥，閘閥關(guān)到位后停頓電機運行。-1水泵半自動啟動流程全自動控制PLC自動化控制系統(tǒng)根據(jù)水倉水位的上下、井下用電負(fù)荷的高、低峰和供電部門所規(guī)定的平段、谷段、峰段供電電價時間段〔時間段可根據(jù)實際情況隨時在觸摸屏上進(jìn)展調(diào)整和設(shè)置〕等因素，建立數(shù)學(xué)模型，合理調(diào)度水泵，自動準(zhǔn)確發(fā)出啟、停水泵的命令，控制3臺水泵運行。為了保證井下平安生產(chǎn)，系統(tǒng)可靠運行，水位信號是水泵自動化一個非常重要的參數(shù)，因此，系統(tǒng)設(shè)置了兩套液位傳感器，兩套傳感器均設(shè)于水倉的排水配水倉內(nèi)，PLC將承受到的模擬量水位信號分成假設(shè)干個水位段，計算出單位時間內(nèi)不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，同時檢測井下供電電流值，計算用電負(fù)荷率，根據(jù)礦井涌水量和用電負(fù)荷，控制在用電低峰和一天中電價最低時開啟水泵，用電頂峰和電價高時停頓水泵運行，以到達(dá)避峰填谷及節(jié)能的目的。-1全自動控制流程圖井下排水泵是一類需要頻繁啟停的大型設(shè)備，而且啟停過程較為繁瑣，涉及的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)種類也較為繁多。因此在其運轉(zhuǎn)過程中*一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的話，勢必影響整臺泵的正常工作。引入自動監(jiān)控系統(tǒng)后，可以把故障分為兩大類：〔1〕設(shè)備故障，主要包括泵體漏氣、閘閥故障、管路堵塞、軸承過熱以及電機故障等；〔2〕傳感器失靈，主要指壓力、負(fù)壓、液位以及流量傳感器出現(xiàn)故障，不能正常工作，造成自動控制無法實現(xiàn)。設(shè)備故障：針對水泵系統(tǒng)的設(shè)備故障，系統(tǒng)實時監(jiān)測水泵啟動過程、運行狀態(tài)以及停頓過程，一旦出現(xiàn)故障，采取應(yīng)急措施，保護(hù)設(shè)備，防止故障進(jìn)一步擴大。啟動及停頓過程中結(jié)合定時器監(jiān)測每步動作是否正常，出現(xiàn)故障或者操作超時時程序自動按照設(shè)定流程復(fù)位前端執(zhí)行機構(gòu)，并進(jìn)展報警，給出指導(dǎo)性的故障提示，配合維護(hù)人員進(jìn)展維護(hù)；運行過程中，主要監(jiān)測電流、流量、溫度等狀態(tài)量，出現(xiàn)異常停頓水泵，并報警給出故障提示。具體監(jiān)控流程如圖7.5.1-1至圖7.5.傳感器失靈：傳感器就如同系統(tǒng)的眼睛，可靠的傳感器是系統(tǒng)正常工作的根底。本系統(tǒng)中參控變量中，水倉水位是整個自動化控制流程中水泵啟?？刂频膮⒄兆兞浚虼思骖櫛惧X，這里采用兩個不同工作原理的液位傳感器，互為冗余。故障判斷過程如圖7.5.17.5.17.5.17.5.17.5.1一、GUY10礦用液位傳感器1、功能：GUY10礦用液位傳感器〔安標(biāo)證號：MFB070116〕為投入式壓力法測量水深、水位的固定式儀表，主要用于連續(xù)測量煤礦水倉的水深水位。2、適用范圍及特點：GUY10礦用液位傳感器選用進(jìn)口不銹鋼隔離膜片敏感出件，將芯片裝入一不銹鋼殼體內(nèi)，采用特制的防水通氣電纜將信號引出。傳感頭投入被測液體內(nèi)，電纜接入儀表盒。由于采用特制的防水通氣電纜，使感壓膜片的背壓腔與大氣良好相通，測量液位不受外界大氣壓的影響，測量準(zhǔn)確，長期穩(wěn)定性好，并具有優(yōu)良的密封和防腐性能，可直接投入水、油等液體〔包括腐蝕性液體〕中長期使用。經(jīng)過儀表的特殊處理還可用于倉底有固體淤積的場所。環(huán)境適應(yīng)性強，安裝調(diào)試方便，可以與國內(nèi)其它煤礦監(jiān)測系統(tǒng)兼容使用。主要技術(shù)參數(shù)防爆型式：礦用本質(zhì)平安型防爆標(biāo)志；：E*ibI本安參數(shù)：工作電壓：12～18VDC工作電流：≤50mA測量范圍：0～10m過載能力：150%最大測量值根本誤差：±2%輸出信號：200～1000Hz二、DFH一20/7〔DN25〕礦用本質(zhì)平安型電動球閥電礦用球閥DFH-20/7電動球閥適用于煤礦井下具有瓦斯、煤塵爆炸危險及水質(zhì)差、水壓范圍廣的自動化防塵、防滅火自動控制噴霧，作水路自動控制開關(guān)；其特點：電動球閥是一種由球體旋轉(zhuǎn)而開閉水路的新型電動閥門，其適應(yīng)的供水壓力范圍廣，不受泥沙、污水影響，供水通徑大，工作過程中通電時間短、工作穩(wěn)定可靠，是一種用途廣、使用壽命長、輸水能力高、抗干擾能力強的理想的水控制閥門。

技術(shù)參數(shù)：

1、防爆型式：礦用本質(zhì)平安型，防爆標(biāo)志為E*ibI；

2、額定工作電壓：12VDC；

3、額定工作電流：≤150mA；

4、最高輸入電壓Ui：12.9VDC；

5、最大輸入電流Ii：400mA：

6、最大內(nèi)部電感Li：0.3mH；

7、最大內(nèi)部電容Ci：OuF；

8、開啟或關(guān)閉時間：10s～15s；

9、供水壓力范圍：0.2MPa～7MPa；

10、供水溫度范圍：O℃～60℃；

11、球閥口徑：20mm；

12、電源電壓波動適應(yīng)性：當(dāng)輸入電壓在10VDC～15VDC范圍內(nèi)波動時．電動球閥應(yīng)能正常工作；

13、環(huán)境溫度：0℃～40℃序號名稱型號單位數(shù)量單價總價備注1電動閥DN150套32球閥DFH20/64套33電控箱K*J127套14液位傳感器GUY10套25壓力傳感器GPD40套36浮球液位開關(guān)KBU3000套27軟件ＩＮＳ18輔材批19光纖四芯米100010攝像頭套211光端機套2總價