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有關(guān)煤礦井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)的分析論文
我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,煤炭作為一種主要的能源有著極其重要的作用,而作為這種能源輸出的唯一途徑,煤礦的安全生產(chǎn)更是關(guān)乎社會(huì)的和諧與穩(wěn)定及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,在具體實(shí)施過程中,排水系統(tǒng)無疑是其進(jìn)行安全生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié),加之當(dāng)前煤礦安全事故的多發(fā)性,使得其排水系統(tǒng)的更新強(qiáng)化成為了業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注點(diǎn),在排水系統(tǒng)方面,目前國(guó)內(nèi)多采用人工控制方式,一旦遇到水位的劇烈變化,勢(shì)必會(huì)暴露出其操作復(fù)雜及應(yīng)變能力低等問題,且其耗能大,這顯然不適合于我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。新時(shí)期的發(fā)展中,排水自動(dòng)化系統(tǒng)具備了可實(shí)施性,且其控制效果良好,極大提高了水泵排水的效率,也具備了節(jié)約能源的可持續(xù)發(fā)展需求,有著廣泛的應(yīng)用前景,借助于PLC這一控制核心,采集控制參數(shù)通過安裝在水泵電機(jī)和排水管道上的感應(yīng)設(shè)備來實(shí)現(xiàn),有著高度的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制效果,將極大提高煤礦生產(chǎn)的安全性[1]。
一、自動(dòng)排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
綜合看來,國(guó)內(nèi)在煤礦井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的采用方面目前主要用到的有礦用耐磨離心式水泵、隔爆型三相異步電機(jī)、壓力傳感器、真空系統(tǒng)及隔爆型PLC控制箱等組成,具體實(shí)施中,需在排水工作實(shí)施前對(duì)礦用耐磨離心泵進(jìn)行抽空處理,當(dāng)前常運(yùn)用的方法有水環(huán)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,如果煤礦生產(chǎn)中要采用射流方式,勢(shì)必要用到對(duì)應(yīng)的射流總成、射流管道控制閥門以及真空管道閥門等設(shè)備,借助于高壓水流所產(chǎn)生的高速度助理壓力噴嘴部位,實(shí)現(xiàn)帶走水泵腔體內(nèi)空氣的目的,最終使得其內(nèi)部形成了真空環(huán)境,方便后續(xù)運(yùn)用。
結(jié)合水環(huán)方式看來,用到的設(shè)備包含了水環(huán)真空泵、管道控制閥門及對(duì)應(yīng)的真空管道控制閥門等,具體運(yùn)用過程中,需對(duì)待抽取的真空體積進(jìn)行估算,從而結(jié)合此數(shù)值去對(duì)真空泵的選用型號(hào)進(jìn)行確定,完善準(zhǔn)備階段和后續(xù)使用。
在抽空管道內(nèi)的余水將其注入水泵內(nèi)的過程中,若采用管余水的方式,直到水泵上有水流出的時(shí)候則說明對(duì)應(yīng)的水泵腔內(nèi)部已注滿,在此基礎(chǔ)上,需要及時(shí)關(guān)閉放水閥門,將排水泵開啟。綜合看來,自制水箱的煤礦較為適用利用水箱抽真空的方式,其一定程度上類似于管道余水的抽真空方式,二者的共同點(diǎn)是利用水泵的抽水作用實(shí)現(xiàn)了將管貸余水的抽真空目的,且在此前提下,實(shí)現(xiàn)了泵腔內(nèi)的水排干凈的需求,利用了水泵的抽水作用,從而使得管道處于真空狀態(tài)。除此之外,煤礦生產(chǎn)中用到的管道余水射流方式具體表現(xiàn)為高壓處理原排水管道中的余水,這種操作方式下,讓此部分余水具備了較高的速度,同時(shí)相應(yīng)具有了動(dòng)能,接下來借助自身的動(dòng)能,能于噴嘴部位將周圍的空氣帶走,這種運(yùn)行的結(jié)果便是于泵腔內(nèi)形成了真空的環(huán)境,便于后續(xù)操作的實(shí)現(xiàn)[2-4]。
二、井下排水自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析
2.1 中央泵房設(shè)計(jì)
作為煤礦井下排水系統(tǒng)的核心,中央泵房作用重大,是排水動(dòng)力的提供者,其內(nèi)部的各項(xiàng)設(shè)備配合工作,共同去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的需求,在中央泵房的設(shè)計(jì)方面,慣用的形式為單臺(tái)水泵工作,在具體中央泵房的設(shè)計(jì)方面筆者將以某煤礦井下排水系統(tǒng)為例來分析:
(1)應(yīng)當(dāng)于排水管上安裝止水閥,并確保對(duì)應(yīng)的電動(dòng)裝置、閘閥安裝完善,使其可以有效支持中央泵房設(shè)計(jì)的電動(dòng)和手動(dòng)部分,為后續(xù)運(yùn)用打下基礎(chǔ);
(2)需要將壓力監(jiān)測(cè)裝置安裝于水泵出口處,諸如壓力表,實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵出口壓力的監(jiān)控和傳送,從而使得排水系統(tǒng)自動(dòng)化的安裝運(yùn)行得到有效保障;
(3)對(duì)中央泵房各項(xiàng)設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行嚴(yán)格控制,裝備和設(shè)備型號(hào)的不同,對(duì)應(yīng)的功能也各異,設(shè)計(jì)中央泵房的過程中,需要完善對(duì)設(shè)備型號(hào)進(jìn)行重點(diǎn)審核,防止型號(hào)不匹配的現(xiàn)象出現(xiàn),從而使得中央泵房的運(yùn)行得到有效完善。
2.2 自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的組成
綜合而言,監(jiān)控系統(tǒng)無疑是煤礦井下排水系統(tǒng)自動(dòng)化的重點(diǎn),其重心由遠(yuǎn)程系統(tǒng)、CPU模板及PLC控制柜組成。
具體細(xì)分看來,由九個(gè)部分共同組成了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)排水系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行的全面監(jiān)控,其組成部分主要如下:
(1)開關(guān)柜監(jiān)控,在煤礦生產(chǎn)中啟動(dòng)水泵時(shí),會(huì)隨之帶動(dòng)開關(guān)柜內(nèi)各項(xiàng)參數(shù)發(fā)生變化,從而出現(xiàn)參數(shù)信號(hào)由RS485向PLC控制柜的傳輸,此時(shí),對(duì)于PLC控制柜內(nèi)接收的信息,對(duì)應(yīng)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)需要進(jìn)行識(shí)別,繼而對(duì)開關(guān)柜的運(yùn)行正常與否進(jìn)行判斷;
(2)水位監(jiān)控,具體看來,此模塊作用在于對(duì)吸水井水位的監(jiān)控,借助于對(duì)超聲波液位儀的使用實(shí)現(xiàn)對(duì)吸水井信號(hào)的收集,從而達(dá)到對(duì)吸水井水位變化的實(shí)時(shí)反饋;
(3)閘位置監(jiān)控,此設(shè)計(jì)方面,在閘門處安裝了行程開關(guān),這一措施使其可以提供開關(guān)信號(hào),完成向PLC控制柜的傳輸,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其的邏輯判斷,完善其運(yùn)用;
(4)溫度監(jiān)控,為了感應(yīng)偏離正常溫度的系統(tǒng)位置,設(shè)計(jì)時(shí)與排水系統(tǒng)內(nèi)安裝了溫度探頭,一旦系統(tǒng)潛在高溫危害,對(duì)于此信息,溫度探頭會(huì)將其傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi),完善對(duì)其的處理,提示溫度過高并采取保護(hù)措施;
(5)故障監(jiān)控,作為此監(jiān)控系統(tǒng)的重點(diǎn),其作用重大,借助于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)排水信息的有效收集,PLC控制柜對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的信息狀態(tài)進(jìn)行仔細(xì)分析,繼而在此基礎(chǔ)上找出異常參數(shù),借助于對(duì)指令的掌控和管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化啟停,為防止不準(zhǔn)確啟停操作的出現(xiàn),自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)需監(jiān)督水泵啟停,完善其運(yùn)行;
(6)信號(hào)監(jiān)控,綜合看來,自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)以負(fù)壓及壓力為主,借此來實(shí)現(xiàn)對(duì)排水系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的狀態(tài)的識(shí)別;
(7)水泵啟停監(jiān)控,按照相關(guān)指令,使得井下排水系統(tǒng)的水泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化啟停,借助這種控制的運(yùn)用,可使得不準(zhǔn)確的啟停操作得到有效阻止;
(8)球閥閥位監(jiān)控,此監(jiān)控操作類似于閥位置監(jiān)控的方式;(9)停泵監(jiān)控,在煤礦井下生產(chǎn)過程中,尤其是用電高峰期間,需停止運(yùn)行煤礦井下排水系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)這一操作,自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)需發(fā)送停泵指令,從而確保內(nèi)部運(yùn)行的安全性與完善性[6]。
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