第４期 ２０１１年１２月 水力采煤与管道运输 ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ Ｃ０ＡＬ ＭＩＮＩＮＧ＆ＰＩＰＥＬＩＮＥ ＴＲＡＮＳＰＯＲＴＡＴ１０Ｎ Ｎｏ．４ ＤｅＣ．２０１１ 矿井多水平综合自动化排水系统 袁志金刘志辉 （开滦集团公司河北唐山０６３０００） 摘要：介绍了开滦集团公司矿井多水平综合自动化排水系统的实际应用及系统特点、组成结构、系统功能，解 决了矿井单一水平排水系统应用难点问题。 关键词：多水平 排水系统 自动化 矿井 中图分类号：ＴＤ６７９文献标识码：Ｂ文章编号：ｌ００６—０８９８（２０１１）０４—００５９—０２ 故的发生。 ０前言 ④由于单级考虑用电负荷造成供电系统局部负荷增 加的难题。 为了实现排水系统的自动化控制和提高排水系统的 效率，特别是对于多水平联合排水系统的优化控制，开滦 集团公司利用现代控制技术与理论，研究开发了适用于 煤矿井下的多水平排水综合控制系统。该控制系统利用 可编程控制器ＰＬＣ及其控制网络构建监控平台，利用冗 ４实现功能 ①具有计量／时间／运行统计的功能。 ②根据各水平水仓水位自动调度排水泵的启停。 ③控制各水平水泵轮流工作，使每台泵磨损程度均 等。 余现场总线及工业以太网实现各分系统的统一监控。自 动化排水系统具有数字化、自动化、信息化、网络化的特 点。水泵还能实现远程无人值守自动控制。系统采用模 块化结构，具有很好的维护性和可扩展能力。 １使用目的 ④根据各水平水仓水位、供电峰谷段时间、电网日负 荷变化曲线等情况，合理调度水泵运行，既考虑节省运行 费用，也要考虑电网的承受能力和对其他设备的影响。 ⑤检测水泵及其电机的工作参数。如：水泵流量、出 口压力、水泵轴温、电机定子温度及轴温、电机电流和功 率等。根据水泵及电机的运行参数测算水泵的运行效 率，为水泵的维护保养提供科学依据，为点检系统提供详 细数据。 通过建立矿井多水平优化综合自动化排水系统的数 学模型，采取高位排水、双管并联排水、躲峰填谷等控制 策略，使得排水系统能够在涌水量、水仓容量和水泵的排 水效率渐变的情况下，达到最大限度地利用用电谷段排 水的目标，提高了系统的整体运行效率，达到高效节电运 行的目的。 ⑥实现防水闸门的自动控制。 ⑦具有故障报警、自动保护等功能。 ⑧通过接口向上传送数据，对全矿井涌水量进行监 测，根据全矿井供电负荷调整要求，按预定的工作程序进 行定期排水，实现矿井多水平排水优化控制。并根据各 ２ 结构特点 ①多水平联合排水，实现排水系统优化、节能运行控 制。 水平水仓水位情况自动控制排水泵的开停，达到经济运 行的效果。 ②具有防灾变应急处理系统，实现远程监控管理。 ③实现矿井透水“四自动”应急控制功能。 ３解决的实际问题 ⑨组网功能。通过ＰＬＣ（可编程逻辑控制器）提供的 以太网接口接人全矿综合自动化系统工业以太网，水泵 主电机开停实现远控（要设定权限和密码）。 ⑩实现多级水泵的联合控制，使排水系统运行效率最 高、安全系数最高。 ５设计思路 ①传统单一水平排水，自动化排水运行功能差的问 题。 ②由于各级泵房联系不及时自行排水，造成的各类生 产难题。 ③由于单级排水对于水位监测不及时而造成满仓事 了成本。 多水平节能排水自动系统设计思路是基于数字化、自 ④使用锚杆支护收尾多开采了煤炭，增加了收入。 ⑤使用锚杆支护在综采工作面收尾技术可行，经济 合理，安全可靠，效益显著。 作者简介： 周艳国（１９６７一），男，河北唐山人，本科，采煤工程师，现任 开滦钱家营矿业分公司生产副经理。 收稿日期：２０Ｉ１—０４—２６ ５９ ２０１１年ｌ２月 水力采煤与管道运输 第４期 动化、网络化和信息化等先进技术，采用“多ＰＬＣ网络控 制＋上位机诊断与监控＋局域网信息互联”的控制思路 进行总体设计。 ６基本组成 ＰＬＣ，监控系统实时监测运行状态。 ６．５执行部分 由就地控制柜、集控柜的外围电控机构组成，完成对 水泵、液压闸阀、配水阀、电动球阀、防水门等的控制。 ７创新功能 。 控制系统由ＰＬＣ、触摸屏、检测部分（模拟量和开关 量）、执行部分等组成。硬件结构如图１所示。 提出了基于煤矿井下多水平涌水量、水仓容积以及水 泵效率渐变过程、矿井供电峰谷时段的矿井多水平排水 优化节能控制模式。 提出并实现了矿井透水灾变“四自动”应急控制技 术。该技术根据矿井涌水量变化趋势，对矿井透水灾变 自动预警；矿井透水后，自动检测巷道及排水泵房的水 位；超过规定水位后，自动关闭防水闸门；矿井透水灾变 时，自动控制所有水泵联合运转。 ８应用的实际意义 开滦（集团）有限责任公司是中国特大型煤炭企业， ２０１０年开滦集团原煤产量达到６０８７万ｔ，随着生产规模 的不断扩大，所属各个分公司的煤炭生产水平已不断延 图１ ＰＬＣ、传感器及执行机构硬件结构图 伸，形成了多个水平开拓准备、生产延伸的布局。矿井多 水平综合自动化排水系统能实现多级水泵的联合控制， ６．１ ＰＬＣ模块 使排水系统运行效率最高、安全系数最高。并具备灾害 系统的核心部分，完成对监测量的处理、运算和存 运行模式，具备透水灾害的自动处理预案，最大限度降低 储，并根据监测结果进行逻辑处理，控制水泵及附属设备 灾害损失。 启停。系统选用德国西门子生产的ｓ７—３００系列ＰＬＣ，各 个水平排水控制分系统采用相同硬件配置。 参考文献 ６．２触摸屏 ［１］ 王振平．矿井通风、排水及压风设备．徐州：中国矿业大学 ＰＬＣ的延伸外围设备，实时生动地显示水泵当前状 出版社．２０１０ 态，并为用户提供水泵井下控制的平台。 ［２］ 曹挥，霍罡．可编程控制器过程控制技术．北京：机械工业 ６．３模拟量检测部分 ‘ 出版社．２００６ 模拟量检测部分主要完成对监控需要模拟量的采集 和处理，并送入ＰＬＣ。主要包括以下几类传感器：水仓水 作者简介： 位传感变送器；流量传感变送器；压力传感变送器；负压 袁志金（１９７９一），河北唐山人，机电工程师，２００３年毕业于 传感变送器；温度巡检仪及传感器。 湖北工学院（现湖北工业大学）自动化专业，现在开滦集团公司 ６．４开关量检测部分 从事自动化工作。 将液压闸阀、电动球阀、真空泵、防水门、配水阀等的 工作状态与位置状态以及浮球水位等开关量信号接入 收稿日期：２０１１—０５—１１ ６０