煤礦主排水監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用.pdf

1、煤炭行業(yè)是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)。礦井安全是煤礦生產(chǎn)的靈魂，而井下涌水是影響礦井安全的重要因素之一。一旦采掘工作面發(fā)生透水事故，不僅影響產(chǎn)煤量，甚至?xí)蜎](méi)礦井，危及礦工的生命安全。由于井下主要水倉(cāng)和采區(qū)水倉(cāng)擔(dān)負(fù)著整個(gè)礦井積水排除的任務(wù)，其容量和水泵性能直接影響礦井安全生產(chǎn)。目前，部分礦井仍使用傳統(tǒng)的人工操作排水系統(tǒng)，這種系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，應(yīng)急性差，存在很大的安全隱患。雖然一些國(guó)有礦井已實(shí)現(xiàn)中央水泵房的自動(dòng)化改造，但對(duì)于采區(qū)工作面產(chǎn)生透水事故，卻

2、表現(xiàn)出滯后性的弊端。隨著我國(guó)煤礦行業(yè)的發(fā)展，完善煤礦主排水監(jiān)控系統(tǒng)已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
　　 本課題針對(duì)現(xiàn)有排水系統(tǒng)存在的弊病，研究適用于我國(guó)煤礦井下使用的主排水監(jiān)控系統(tǒng)。而主排水監(jiān)控系統(tǒng)的核心技術(shù)是水泵控制裝置。本課題設(shè)計(jì)采用了西門(mén)子S7-300系列PLC作為中央控制單元，并擴(kuò)展了必要的數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量模塊和通訊模塊。本設(shè)計(jì)具有就地自動(dòng)、就地手動(dòng)、遠(yuǎn)程自動(dòng)和遠(yuǎn)程手動(dòng)四種控制方式，可以自由切換。并可在自動(dòng)狀態(tài)下，實(shí)時(shí)測(cè)

3、量水倉(cāng)水位，根據(jù)水位的變化情況，自動(dòng)判斷啟動(dòng)水泵的時(shí)間和臺(tái)數(shù)。考慮到均勻磨損的原則及防止水泵長(zhǎng)期不用因受潮銹死，設(shè)計(jì)有水泵輪換工作機(jī)制，使得每次啟動(dòng)水泵時(shí)，總是開(kāi)啟運(yùn)行時(shí)間最少的水泵。
　　 同時(shí)，系統(tǒng)利用嵌入式和多點(diǎn)接口技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了顯示屏與可編程控制器的可靠通信，觸摸屏支持無(wú)線鼠標(biāo)和鍵盤(pán)的操作功能。在礦井惡劣環(huán)境下，操作人員只需根據(jù)水泵房水倉(cāng)的實(shí)際情況及水泵運(yùn)行參數(shù)，適時(shí)修改顯示屏參數(shù)，就可完成整個(gè)系統(tǒng)的控制功能，從而方便

4、了設(shè)備調(diào)試和維護(hù)，縮短了井下工作時(shí)間。由于系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境是I類爆炸性物質(zhì)(礦井甲烷)存在的場(chǎng)合，因此設(shè)備間必須具備電氣隔離功能。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了隔離保護(hù)電路：光耦隔離板及安全柵，并選用高性能的隔離器件，保證系統(tǒng)在爆炸性環(huán)境中各電氣設(shè)備相互隔離，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。
　　 本課題研究的主排水系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：水位實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與顯示；水泵自動(dòng)啟動(dòng)與停止；支持利用無(wú)線鼠標(biāo)和鍵盤(pán)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試功能；水泵采用輪班制，達(dá)到水泵均衡工作，提高水