井下主排水泵房自動控制系統技術介紹

ZSK(A)礦用水泵自動化電控裝置

唐山開誠電器有限責任公司為什么水泵控制系統現在比較多？？1、提升系統、通風系統、排水系統是保證礦山生產的最為關鍵的3大系統。2、在全面推廣全礦井自動化時排水系統是非常重要的一個子系統。3、中央水泵房是井下條件最好，體現煤礦形象，領導檢查必去的場所。4、由于以前對自動化的不重視，大部分礦井都采用手動就地控制，比較落后。與現在的形勢不適應。我公司水泵控制系統的優勢1、進入市場推廣比較早，已有成功案例。2、技術上已經比較成熟，設備選型已經比較合理。3、跟我公司的高壓軟啟動裝置配套使用。4、是國內僅有的2家有系統證件的廠家之一。井下泵房概況電動閘閥排真空管路配電設備排真空設備ZSK(A)礦用水泵自動化電控裝置防爆合格證號：10721004煤安標志證號：MAB070412礦用隔爆兼本安型可編程控制器 KXJ-30/1140(660) 本安控制顯示臺 KXA-2 礦用本安型壓力傳感器GPD10 礦用隔爆型高壓軟起動控制器 QBRG-300/6K 投入式液位傳感器KGU7 礦用防爆電動球閥 DFH20/7 壓力變送器KGY50 礦用隔爆兼本質安全型數字超聲波流量計LCZ-803

本安控制顯示臺投入式液位傳感器超聲波流量計電動閘閥礦用本安型壓力傳感器一、系統規范與標準1、遵循的設計原則1）以《煤礦安全規程》為基礎，并結合現場實際情況；2）遵循“五高”建設方針，即高起點、高技術、高質量、高效率、高效益，突出效益優先；3）技術先進，可靠性高，擴展與升級容易，具有故障自診斷功能，做到夠用、適用、好用、易擴展；4）充分利用現有資源，在技術先進的基礎上，做到經濟實用；5）網絡通訊功能強大，易于與其它系統集成。

2、遵循的主要現行標準GB4796《電工電子產品環境條件》GB20062《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》GB50058《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB4720-84《低壓電器電控設備》GB50171-92《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施式及驗收規范》IEC144《低壓開關和控制設備的外殼防護等級》ANSI488《可編程儀器的數字接口》ISA-55.2《過程運算的二進制邏輯圖》ISA-55.3《過程操作的二進制邏輯圖》ISA-55.4《儀表回路圖》

3、系統適應環境

工作溫度0～60℃存儲溫度-40～85℃工作濕度5～95%，無冷凝工作環境無滴水及震動抗干擾性距電子設備1.2m處發出的電磁和射頻干擾(頻率400～500MHz，功率5W)，不影響其正常工作。保護等級IP54、IP33（本安）防爆類型隔爆，本安二、系統方案1、系統要求1.能夠自動采集、顯示水泵的各種運行參數；2.能夠根據水倉水位、生產工作制及負荷情況控制水泵自動工作。3.能夠根據監測到的信號判斷水泵的工作情況，故障時能及時發出報警信號，并根據故障類型停泵。4.可自動、手動控制水泵的啟停及電動閘閥的開、關及開度。5.在礦井地面調度監控中心可完成對水泵控制的各種操作。6.系統應能與礦井綜合調度系統無縫連接，實現數據的共享。

系統的主要監測信號有：各水泵及真空泵的開停信號；各電動閘閥的開關位置信號；排水管路的流量；水倉的水位信號；水泵的真空度、排水壓力；電機溫度及電機軸承溫度信號；水泵電機的工作電流等。系統的控制信號有：主電機的開停控制；真空泵開停控制；液動閘閥控制及真空引水電磁閥的開閉控制。排水管路的流量選用超聲波流量計進行檢測；水倉的水位選用超聲波液位計進行檢測；電機軸承溫度由電機廠家設PT100進行檢測；真空度和壓力傳感器選用精度高、穩定性好的傳感器；

實現功能1、自動控制功能

根據工況設定，以及時間、水位、煤礦用電負荷等參數自動開啟、停止水泵的運轉，并能實現泵閥的聯鎖啟動，對運行中的各種參數進行實時監控，通過接口向上傳送數據。1）地面計算機統計出每天礦井的用電負荷情況，確定用電高峰、低谷時間，并將參數傳給本機；或在本機上根據統計出的時間進行設定。2）根據所監測的水位信號，設定出低水位、高水位和上限水位信號。低水位時停泵；高水位時水泵二臺運行、二臺備用、一臺檢修；上限水位時三臺泵運行，另二臺備用或檢修。3）每臺水泵設置遠控、自動、手動和檢修四種工作方式，工作方式可直接在本機上設定或由地面主機設定。當水位達到高位或不在高位而處在用電低谷時間內，將自動啟動運行泵，當達到低位或不在高位而處在用電高峰時間內時自動停泵。當水位達到上限水位時，自動啟動“運行泵”及“備用泵”，直到水位低于高位時停止“備用泵”只運行“運行泵”，當達到低位或不在高位而處在用電高峰時間內時自動停泵。4）系統可自動或手動選擇以實現備用泵的循環啟動和停止。5）將本機工作方式轉為“地面控制”時，各水泵由地面主機控制。6）當運行的水泵出現軸承超溫、開關柜故障、流量不夠時自動停止運行，并提示、報警。2.手動控制功能：根據實際需要也可以從自動控制方式切換到手動控制方式。此方式下操作人員在操作臺上人工手動控制。3.單機自動控制：地面監控主機將工作方式切轉到單機自動時，可在地面監控主機上單獨控制系統中的各設備。4.就地手動控制：各設備工作方式打到就地位置時，可直接在開關柜上人工手動控制。此方式主要用于設備檢修時。5.現場編程：用戶可在現場通過面板上的鍵盤對程序或參數進行修改。6.組網功能：該分站與水窩排水控制器一起掛接在中央變電所的網絡交換機上，通過交換機與全礦綜合自動化系統連接。7.水泵運行計量/時間/運行統計：在地面控制站上應可分別對每臺水泵的運行電耗、工作時間等進行統計，便于管理人員及時掌握每臺水泵的工況。8.圖形曲線顯示：在地面控制站上應可實時顯示各設備運行圖。并提供開放式的圖形制作軟件，用戶可隨心所欲描繪各種動態圖形、靜態圖形，同時支持多種圖形格式（Bmp、Jpg、Gif、Icon、Avi等等），圖形畫面具有鏈接功能，可以很方便地切換其它畫面顯示。可顯示實時曲線，可顯示年、月、日各時間段的歷史曲線和具體數據表。9.實時報警/報警記錄：在現場PLC控制器上可漢字顯示各故障信息并報警，在地面控制站上可顯示現場單元當前的報警信息以及保存的報警記錄。10、系統具有真空泵和射流引水真空裝置雙套設施控制功能。本監控系統具有以下幾方面特點：1、選用先進的控制器，系統的實時性好，可靠性高，數據處理速度快。2、可擴展性強，便于系統的擴展及管理網絡的發展。3、維護方便，運行費用低。系統擴展方便，可隨時增加節點。本系統可根據生產需要隨時增加控制接點，控制器和網絡可靠性高，維護工作量小。4、總結各礦中央泵房集控系統的經驗教訓，特別采取了增加設備可靠性的措施。系統投入運行時，PLC對軟起動裝置、高壓防爆開關狀態進行掃描分析，運行過程中對傳感器監控，故障時報警。5、根據水位控制原則，自動實現水泵的輪換工作，大大延長了水泵的壽命；6、該監控裝置可根據電網負荷信息，以“移峰填谷”原則確定開、停水泵時間，從而提高了礦井的電網質量；本監控裝置采用超聲水位計連續檢測水倉水位，超聲水位計輸出4～20mA信號送PLC，PLC經運算判別，自動開停水泵。在正常水位時，各臺泵能自動輪換工作，在危險水位時，自動投入必要數量的水泵運行，并自動控制相應管路上的閥門。系統以水倉水位為主，結合分時計費和“移峰填谷”原則，確定開停水泵時間，從而達到節能、節耗目的。系統設備及組成：水泵房監控裝置包括PLC控制箱、井底集中操作臺、LED模擬顯示屏、就地控制箱和外圍傳感器，地面上位工控機等五部分。1、PLC控制箱主要由可編程控制器、信號變送器、中間繼電器等組成，主要完成對信號的變換、放大，并由PLC運算、判斷發出各種控制信號，監控水泵的運行工況。2、井底集中操作臺由指示燈、按鈕、觸摸屏等組成，完成整套系統的控制與監視。3、LED模擬顯示屏，顯示系統主要設備的各個工況。4、就地控制箱主要由按鈕、指示燈等組成；5、傳感器包括超聲水位計、流量傳感器、閘門位置行程開關、閘門過轉矩行程開關、電機電流，傳感器等組成。礦井主排水泵PLC自動化控制系統配置圖控制層設備層管理層DP網絡操作員站工程師站監控中心DP網絡去調度室

井下2#控制分站

動力柜監視器（電視墻）等離子屏或背投監視屏DP網絡

動力柜

井下1#控制分站PLC系統介紹1、主控元件：西門子S7-300S7-2002、網絡：PROFIBUS

或以太網3、組態軟件：WINCC設備主要技術參數1、主電機型號為：Y450-4630KW/6KV（3臺）2、水泵型號：MD280-65*7（3臺）；3、電動閘閥型號：Z941H-64DN2501.5KW/660V（9臺）4、配水閘閥型號：Z945T-2.5DN8002.2KW/660V（3臺）5、采用真空泵吸水方式，真空泵型號：SZ-27.5KW/660V（2臺）6、現場供電電壓等級：高壓6kV；低壓660V。工程案例：龍口北皂海域泵房集控系統1、配電及拖動系統?兩臺軟起動柜的高壓AC6kV電源及2#、3#水泵起動柜和饋電柜用于1~3#主排水泵的供電。AC660V電源。?實現1#排水泵的一拖一軟起動控制系統及2#、3#兩臺排水泵的一拖二軟起動控制系統。?對9臺電動閘閥、3臺配水閘閥、5臺電磁閥進行配電及控制，同時提供相應的配電設備。?高壓軟起動技術參數：AC6KV，額定電流：180A。?軟起動設備必須設有完善的保護功能：過壓、欠壓、失壓、過流、短路、過負荷、缺相、接地、功率元件過熱和晶閘管短路、CPU故障等保護功能。控制系統：?PLC選用ROCKWELLAB品牌的SLC500系列PLC。?PLC作為網關：兩臺軟起動器本身與PLC形成RIO網絡，43面高低壓開關柜與PLC形成PROFIBUSDP的設備層網絡，同時PLC提供以太網接口通過井下工業以太網將所有的信息上傳到地面集控室，實現地面集控室泵控系統和配電系統的集中監控。?通過RIO網絡將軟起動的參數(如：電流、電壓、功率、功率因數)傳輸到PLC，經以太網傳輸到地面集控室。PLC配置及網絡圖系統配置：1、PLC控制柜，負責整個系統的控制程序，采用ROCKWELLAB品牌的SLC500系列的PLC。本PLC帶有以太網口可直接與交換機相連。具體連接方式可參考該系統圖紙。該控制柜內有一以太網交換機與PLC、DP主站模塊、操作臺觸摸式平板電腦、井下環網交換機相連。2、閘閥控制柜，負責12臺閘閥的低壓配電，它與PLC控制柜相連實現對閘閥的各種控制。3、操作臺，實現對系統的各種設備操作及各種控制方式的轉換，顯示各種設備運行狀態及參數，各設備故障狀態的報警。操作臺除各種控制按鈕和顯示燈外還設有一觸