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孟庆林
（榆林神华能源有限责任公司青龙寺煤矿，陕西 榆林 719300）
煤矿井下环境及地质情况复杂，井下涌水是非常危险的一项因素。如果发生透水除影响生产外，还可能造成淹井事故发生，对人员生命安全造成危险。因此，井下的排水系统就非常重要，其可靠性、安全性影响着矿井生产的效率、安全。当前，许多矿井水泵房排水自动化水平不高，应急能力差，存在很大的安全隐患。本系统针对目前矿井排水系统存在的问题，利用先进的传感器技术、通讯技术、计算机技术、网络技术实现了排水系统自动化的极大提高。同时具有较高的智能化自动化控制水平、先进完善的检测手段和较高的安全性、可靠性。系统投入使用取得了减员增效的目的，已取得良好的经济效益。 1 项目概况 青龙寺煤矿井底车场设有中央水泵房，西翼盘区设有辅助排水泵房，西翼盘区工作面排水进入西翼水泵房水仓，再由西翼水泵房水仓排水至中央水仓，最后由中央水仓排水至工业场地矿井水处理站。 中央水泵房设有3台MD280-43*4矿用耐磨泵，配套电机220kW、10kV；2台真空泵，配套电机4kW、660V；泵房内设有4套阀门电控箱，主管路上配置8台电动闸阀，真空管路上配置5台电动球阀；布置两趟主排水管路，设有主水仓容积1200m ³、副水仓容积700m ³各1个。 西翼水泵房内设有3台MD155-30*4矿用耐磨泵，配套电机90kW，660V；2台真空泵，配套电机18.5kW、660V；2台加压泵，配套电机110kW、660V；泵房内设有3套阀门电控箱，主管路上配置7台电动闸阀，在真空管路上配置5台电动球阀；布置两趟主排水管路，设有主水仓容积467m ³、副水仓容积124m ³各1个。 中央、盘区两水泵房原有控制系统只能现场手动操作实现各自水泵的开停及对水泵运行状况、数据进行监控。控制系统存在系统老旧不稳定、功能缺陷等问题，另一方面该系统操作程序繁琐，故障率高，且相关设备、备件都难以购买；一旦出现故障无法进行更换修复，系统的安全可靠运行存在隐患。 本次设计对中央水泵房及西翼水泵房电控系统进行改造，实现一键启动运行及远控功能，建设以无人值守为目标的集中控制与监视系统，提高自动控制水平，并纳入矿井生产执行控制系统，减少岗位人员，提高生产效率。 2 系统架构 系统采用分布式控制结构，包括井下控制系统、地面控制系统、视频监控系统及通信系统。井下与地面设网络交换机，通过光纤以太网方式通讯，并留有与矿井综合自动化系统通讯的接口。实现井下排
水系统的全方位集中监控、监视和通信，具有较强的智能化自动化水平。首先在西翼水泵房也设置一套自动控制系统，由1套PLC 控制主站、1套防爆计算机，3台集中操作台及3台就地阀门控制箱组成，可分别对盘区水泵房水泵及配套设备进行监测、控制、运行数据记录、高低水位报警，该系统可将所有监测、控制信息通过通讯口上传至中央水泵房，实现在中央水泵房进行集中控制。同时在中央水泵房设置一套自动控制系统，由1套PLC 控制主站、1套防爆计算机，4台就地电动闸阀控制箱，2台就地真空泵控制箱组成，分别对中央水泵房水泵及配套设备进行监测、控制、显示运行数据、高低水位报警。并通过工业以太网接口与设在矿井污水处理厂、矿井生产调度指挥中心的生产执行控制系统进行通讯，实现在任何地方都可以远程控制，即无人值守，达到管控一体化。现场配置防爆网络交换机，并装设防爆网络摄像机，实现图像监控上传功能。 3 主要设备和检测传感器
疲劳驾驶预警系统3.1系统主站采用一般型可编程控制箱，内置AB1756系列PLC，电源、输入、输出、模拟量采集、通讯等模块，接受水泵就地控制箱内部的PLC 信号。
3.2本安型操作台做为集中控制系统的集控操作台，其面板上镶嵌真彩触摸屏，可以手动、半自动及全自动方式操控水泵及配套设备，可以直观的了解水泵运行情况及各个设备工作状态、各
类仪表实时数据，同时记录水泵运行参数。 3.3每台水泵的启动柜都可以实现停电、闭锁、上锁功能，就地阀门控制箱安装在每合水泵旁，箱体面板上布置有电动闸阀打开、关闭、停止，电动闸阀打
开、关闭等操作按钮和指示灯，方便检修人员就地安全检修水泵及附属设备。 3.4每台水泵吸水管位置安装矿用本安型负压力传感，出水管位置安装矿用本安型正压力传感器用于检测水泵真空度和出水压力。每台真空泵排真空管路安装两台矿用隔爆型电动球阀，用于实现远程排真空控制。每个水仓安装一台超声波水位传感器，用于检测水仓水位。每条主管路安装一台矿用本安型超声波流量传
感器，用于检测主管路水流量。 4 系统功能 系统采集中央水泵房及盘区水泵房数据。在集控台上可实时监测水仓水位、流量、压力、真空度、电机绕组、电机及水泵轴承温度等一系列参数及水泵、闸阀等设备工况；可手动、自动启
动或停止水泵的运行，开、关闸阀；具有短路过载等各种保护。系统配带光接口交换机及工业以态网TCP/P 协议模块，可与矿井生产执行系统联网，在矿井调度中心相应工作站上对系统工艺及电气参数、设备工况、各类故障实现集中监视。系统具有实时动态显示系统工艺流程画面、设备工况、工艺及电气参数等，实现
各参数及设备开停工况的实时及历史趋势显示。控制系统设置远程、集中、就地控制方式，每台水泵设置工作、备用和检修三种工作方式。 5 系统特点 5.1本系统PLC 控制器提供TCP/IP 的RJ 45接口可挂接在矿井
螺钉连接
的网络交换机上，通过交换机与全矿生产执行系统连接，并通过登录生产执行系统进行远程控制功能，
以实现“无人值守”。 5.2在生产执行系统上进行中央水泵房、西翼水泵房排水远程控制需要设置权限，防止未经允许的操控设备和修改技术参数，根据不同的用户设置不同的权限。
阀门试压装置>烫金膜5.3根据水仓内的水位传感器实时监测水仓水位，以时间、容积、水位相结合的方式测算出单位时间的涌水量，达到高水位及时进行远程控制或自动排水，并根据水泵使用的频次进行轮换工作水泵。
直角单向阀
5.4井下操作台、地面调度均能实现一键开停，系统根据PLC 系统的程序自动启动监测各设备数值最后达到自动排水的效果，操作难度下降并减少误操作发生的概率。 5.5在现场PLC 屏故障栏上可显示各种故障信息并报警，在地面生产执行控制系统上可显示现场单元当前的报警信息以及保存的报警记录。当运行的水泵出现轴承超温、高压开关故障、流量不够、正压过低、电流不正常时自动停止运行，并能确切的显示故障位置和类型且有声光报警。 6 结束语 矿井排水系统遵循高起点、高技术、高质量、高效率和高效益原则。做到技术先进，可靠性高，扩展与升级容易，具有故障自诊断功能；并充分利用现有资源，在技术先进的基础上，做到经济实用。系统具有较高的自动控制、自动监测水平。通过智能化监测控制手段，达到了自动控制，减员增效的目的。与其他未投入本系统工程相比，本系统的投入及运行，减少了运行维护人员，可以做到井下无人值守；自动化方式运行，提高了生产效率和可靠性，降低生产成本，长期运行更能显示出其显著的经济效益。
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