煤礦用泵站自動(dòng)控制裝置

汪暉淮南礦業(yè)集團(tuán)設(shè)備租賃分公司技術(shù)科

煤礦用泵站自動(dòng)控制裝置

汪暉
淮南礦業(yè)集團(tuán)設(shè)備租賃分公司技術(shù)科

煤礦用泵站自動(dòng)控制裝置，可根據(jù)液箱水位變化情況，自動(dòng)控制進(jìn)水電磁閥啟停，完成自動(dòng)加水和停水；能實(shí)時(shí)監(jiān)測水處理裝置進(jìn)水壓力，判斷比例減壓閥是否完好，具備報(bào)警和自動(dòng)停水功能，起到保護(hù)水處理裝置；實(shí)現(xiàn)乳化泵無人值守功能，提高工作效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,降低生產(chǎn)成本。

自動(dòng)控制；乳化泵站

一、課題的提出

目前，國內(nèi)煤礦井下乳化液泵箱進(jìn)水一般采用手動(dòng)球形截止閥，由人工開啟和關(guān)閉，沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。一般綜采隊(duì)安排1名司機(jī)看守泵站，需加水時(shí)，打開球形截止閥，當(dāng)水箱加滿后，關(guān)閉球形截止閥。這往往會(huì)因司機(jī)疏忽或忙不過來而忘記開關(guān)截止閥。當(dāng)工作面突然炸管或跑冒滴漏嚴(yán)重，工作面用水量增加而司機(jī)沒能及時(shí)加水，乳化液泵箱水位迅速下降，當(dāng)水位低于吸液管時(shí)泵站吸空，將對泵站造成嚴(yán)重?fù)p壞。反之，當(dāng)進(jìn)水球形截止閥未能及時(shí)關(guān)閉，繼續(xù)供水，會(huì)造成水箱漫水，順槽積水，影響工作面環(huán)境，浪費(fèi)水和乳化油。

另外，綜采工作面水處理裝置對進(jìn)水壓力有嚴(yán)格要求，超壓會(huì)造成水處理裝置損壞，所以礦井水進(jìn)入水處理裝置前必須經(jīng)過減壓閥減壓。目前安裝在減壓閥上的都是機(jī)械壓力表，人工讀數(shù)，沒有超壓報(bào)警功能，當(dāng)減壓閥出現(xiàn)故障而泵站司機(jī)沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，容易造成水處理裝置損壞。

所以為了提高綜采工作面供液系統(tǒng)自動(dòng)化程度，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備，我設(shè)計(jì)出一套乳化液泵箱進(jìn)水自動(dòng)控制系統(tǒng)。

二、設(shè)計(jì)目標(biāo)

采用專用PLC控制系統(tǒng)，在礦井進(jìn)水管路上用二位二通電磁閥取代球形截止閥，通過乳化液泵箱內(nèi)的液位傳感器采集液箱水位值，當(dāng)液位達(dá)到下限值，控制系統(tǒng)將電磁閥開啟，向泵箱內(nèi)供水，當(dāng)液位達(dá)到上限值時(shí)，電磁閥關(guān)閉即供水關(guān)閉；同時(shí)在礦井進(jìn)水減壓管路上設(shè)壓力傳感器，根據(jù)監(jiān)測壓力大小，超壓自動(dòng)報(bào)警并關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，從面起到保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備。最終實(shí)現(xiàn)綜采工作面供液系統(tǒng)自動(dòng)控制、實(shí)現(xiàn)無人值守。

三、系統(tǒng)組成

如圖一所示：乳化泵箱進(jìn)水自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由PLC控制器、二位二通電磁閥、液位傳感器、壓力傳感器、蜂鳴器及相關(guān)管路、線纜等組成。

圖一系統(tǒng)組成

在乳化液泵箱內(nèi)安裝一個(gè)液位傳感器，在礦井水進(jìn)水管路（粗過濾器后面）上安裝二位二通電磁閥，用二位二通電磁閥替代球形截止閥。在比例減壓閥輸出端安裝一個(gè)壓力傳感器，替代機(jī)械壓力表，壓力傳感器設(shè)定壓力為1.5MPa(可調(diào))。液位傳感器、壓力傳感器、電磁閥、超壓報(bào)警蜂鳴器通過電纜連接到PLC控制器。

四、工作原理

礦井水管進(jìn)水壓力為6.3MPa，經(jīng)過比例減壓閥（1：4），壓力降低到1.5MPa，經(jīng)過粗過濾，二位二通電磁閥進(jìn)入水處理裝置，經(jīng)過處理后的礦井水，進(jìn)入乳化液泵箱。首次進(jìn)液需要人工調(diào)節(jié)，當(dāng)液位達(dá)到最低點(diǎn)（下限液位）時(shí)，液位傳感器將液箱內(nèi)低液位信號(hào)傳給PLC控制器。PLC根據(jù)設(shè)定程序，通過繼電器控制電磁閥開啟，向泵箱供水；當(dāng)液位上升到最高點(diǎn)（上限液位）時(shí)，液柆傳感器將高液位信號(hào)傳給PLC控制器，PLC根據(jù)設(shè)定程序，通過繼電器控制電磁閥關(guān)閉即關(guān)閉供水，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)水自動(dòng)控制。

壓力傳感器安裝在比例減壓閥低壓端，壓力傳感器采集壓力信號(hào)，傳給PLC控制器。因設(shè)定壓力傳感器為1.5MPa(可調(diào))，當(dāng)壓力傳感器壓力超過1.5MPa時(shí)，PLC控制器關(guān)閉電磁閥,停止供水,同時(shí),蜂鳴器報(bào)警，提醒用戶比例減壓閥存在故障，需要維修，從而保護(hù)水處理裝置免于受損。

五、成果的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

1、該乳化液箱自動(dòng)控制裝置可根據(jù)液箱水位變化情況，自動(dòng)控制進(jìn)水電磁閥啟停，完成自動(dòng)加水和停水。

2、實(shí)時(shí)監(jiān)測水處理裝置進(jìn)水壓力，判斷比例減壓閥是否完好，具備報(bào)警和自動(dòng)停水功能，起到保護(hù)水處理裝置。

3、實(shí)現(xiàn)無人值守，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

4、解決乳化液泵箱漫水破壞工作環(huán)境及浪費(fèi)水和乳化油的問題。

5、解決或乳化液泵箱缺水造成泵站吸空損壞泵體的問題。

六、效益分析

該套系統(tǒng)已在張集礦1312(1)自動(dòng)化工作面投入使用,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、安裝方面、實(shí)現(xiàn)了乳化泵進(jìn)水自動(dòng)控制、水處理裝置進(jìn)水壓力監(jiān)測報(bào)警，保護(hù)設(shè)備免受損壞，實(shí)現(xiàn)乳化泵無人值守功能，提高工作效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,降低生產(chǎn)成本。

綜采隊(duì)每班因乳化液箱加水漫出而損失乳化液按1噸計(jì)算，乳化液配比按最低3%（重量比）計(jì)算，則1噸乳化液中有0.03t乳化油。水的單價(jià)約2.1元∕t，乳化油的單價(jià)約10000元∕t。

每班損失的水和乳化油價(jià)值：1*2.1+0.03*10000=302.1元；

三八制作業(yè)方式，每天按兩班生產(chǎn)，全年按360天計(jì)算，集團(tuán)公司每天約有38個(gè)綜采工作面生產(chǎn)。則全年因減少水和乳化油的浪費(fèi)而節(jié)約的資金為：

302.1 ×2×360×38=826.5萬元

即年直接經(jīng)濟(jì)效益約為826.5萬元，另外自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)約人力資源成本；對水處理和泵站的保護(hù)，避免設(shè)備損壞，還可節(jié)約大量設(shè)備維修費(fèi)用。