排水泵控制系统

排水泵控制系统（精选10篇）

排水泵控制系统 篇1

船闸检修排水泵主要用于船闸排干检修时抽排闸室和输水廊道中的水体及抽排检修过程中的渗漏水, 为检修人员施工提供条件。船闸检修排水泵一般采用深井泵和潜水泵两种泵型, 布置在船闸充、泄水阀门井附近的排水泵房中。由于各泵房距离较远, 为确保检修抽排水的及时和安全, 船闸检修时每个泵房均需安排人员值守, 运行效率较低且存在一定的安全风险。本文设计的船闸检修排水泵自动控制系统基于PLC和工业以太网技术, 实现检修排水泵的远程监控、自动抽排水等功能, 能有效的降低运行人员的劳动强度, 提高船闸检修抽排水的效率。

1 系统总体框架设计

为减少船闸检修排水时现场值守人员, 实现船闸检修排水泵的远程监控, 船闸检修排水泵自动控制系统设计采用分层分布式系统结构形式, 包括现地控制层、网络通讯层和集中监控层。

现地控制层布置在各个泵房, 主要由PLC控制系统、执行元器件和外部传感器组成, 实时采集现场设备信号, 控制检修排水泵的启、停运行, 并提供工业以太网通讯接口连接至网络通讯层。

网络通讯层主要由网络交换机, 通讯光、电缆和光电转换器等设备组成, 实现现地PLC控制系统与远控集中监控系统之间的数据通讯和信息交换功能。

集中监控层布置在船闸集中控制室, 主要由上位机和数据服务器组成, 通过通讯网络获取检修排水泵的运行状态信息、操作记录、故障状态及水位曲线, 从而实现远程监控功能。

2 系统功能设计

2.1 系统控制功能设计

为方便操作人员在船闸集中控制室或泵房都可进行排水泵的启、停操作和状态监控, 系统设计有“远控”和“现地”二种操作方式。考虑到特殊情况下, PLC系统故障时仍可启动排水泵抽水, 系统还设计了“检修”操作方式, 操作人员可以脱开PLC系统, 利用继电器控制回路实现排水泵的应急人工启、停操作。

系统设计有“手动控制”、“周期控制”和“水位控制”三种控制模式。手动控制模式主要用于操作人员根据需要手动启、停单台套排水泵。周期控制模式主要用于排水泵的例行维护动机, 排水泵能按设定好的时间间隔周期和运行时间定时自动运行, 达到设定的运行时间后自动停机。水位控制模式主要用于船闸检修期间排水泵抽排渗漏水, 当集水井水位高于设定的启泵水位时, 排水泵自动启动运行, 当集水井水位低于设定的停泵水位时排水泵自动停止运行。

在“远控”操作方式下, 系统可以选择“手动控制”、“周期控制”或“水位控制”模式, 在“现地”操作方式下, 系统只能选择“手动控制”模式。

2.2 系统保护功能设计

2.2.1 深井泵引水保护

深井泵每次运行之前, 必须启动引水5分钟以上, 以保证泵轴的水润滑效果。为避免无引水时启动深井泵, 在其引水管上设置电磁阀和流量开关, 在启动深井泵前必须先开启电磁阀, 当电磁阀得电且流量开关发讯5分钟后, 才能启动深井泵运行。

2.2.2 排水泵软停机保护

排水泵直接停机时, 因为扬水管中尚有大量的余水, 会产生明显的水锤现象, 严重时甚至会造成泵体损坏。因此, 系统选用软启动器来实现排水泵的软停机, 同时也能减小排水泵启停时对电网的冲击。

2.2.3 无水停车保护

为防止排水泵无水干抽而损坏, 系统设计了两种无水停车保护。一是当排水泵运行力矩小于额定力矩的60%时 (可调) , 系统自动停机。二是当排水泵工作电流小于额定电流的50%时 (可调) , 系统自动停机。前者通过软启动器实现, 后者通过PLC实现。

2.2.4 极限水位保护

为防止排水泵积水井出现溢水和排水泵无水干抽现象, 系统还设计了极限水位保护功能。当水位低于设定的极限低水位时, 系统报警, 同时禁止排水泵启动。当水位高于设定的极限高水位时, 系统报警。极限高/低水位的设定值可调, 当水位计故障或切除时, 此项保护失效。

3 系统硬件组成

排水泵软启动器选择施耐德ATS48系列产品, 根据电机额定电流206A, 选择软启动器型号为ATS48C25Q。ATS48C25Q软启动器具有施耐德专利的转矩控制技术 (TCS技术) , 并自带Modbus接口协议, 提供软启动器与PLC之间的数据通讯功能, 同时可设置电机空转时的欠载保护, 并将欠载报警信号通过触点输出至PLC数字量输入通道。

根据实际使用信号通道统计, 并考虑20%以上的输入/输出信号余量, PLC设备选用施耐德Twdio系列小型一体化PLC产品。本体支持24入/16出数字量信号, 并选配模拟量输入模块 (2通道) , 满足系统I/O信号连接要求。同时, 本体提供一个Modbus接口, 用于PLC与触摸屏之间的通讯连接;选配一个Modbus RS 485通讯适配器, 用于PLC与软启动器之间的数据通讯;PLC提供集成的Modbus TCP/IP以太网通讯接口, 用于连接至网络交换机, 满足深井泵控制系统的各项控制及网络通讯功能要求。

为满足现场操作人员对深井泵设备状态、水泵电机运行数据的监控, 每个子站现地控制柜面板设计装有触摸屏一只, 触摸屏采用施耐德HMIGXO3501工业触摸屏。

网络交换机和光电转换器均采用台湾MOXA公司的工业级产品。同时, 系统还配置有水位计、电磁阀、流量开关等传感器, 共同实现排水泵的自动控制功能。

系统硬件组成结构如图1所示。

4 系统软件设计

上位机监控软件采用施耐德Vijeo Citect组态软件, 监控画面主要内容包括排水泵操作方式、控制模式、运行状态、运行电流、集水井水位、参数设置信息和故障报警信息等。

PLC控制软件采用施耐德Twdio系列PLC专用编程软件Twdio soft V3.1, PLC控制软件包括信号采集、逻辑判断、输出控制等程序段。触摸屏监控软件采用施耐德Vijeo Designer软件开发, 主要画面包括启动画面、主监控画面、参数设置画面和报警画面等。

PLC控制程序主流程图如图2所示。

5 结语

实际使用表明, 该检修排水泵自动控制系统不但可以对排水泵进行远程操作和远程监控, 还有效地实现了排水泵的软停机、无水保护、引水保护、极限水位保护等功能, 提高了排水泵运行的安全性, 大大降低了现场工作人员值守的劳动强度, 为船闸排干检修提供了有力的保障。

摘要：开发和设计了一套以PLC和工业以太网技术为核心的船闸检修排水泵自动控制系统, 介绍了系统的总体框架和功能设计, 详述了系统的硬件组成和软件设计。

关键词：排水泵,可编程逻辑控制器,控制系统

参考文献

[1]佟百青.PLC控制的泵站自动控制系统[J].科技创新与应用, 2012 (15) :79.

[2]王明军.基于PLC的污水泵站自动控制系统[J].自动化技术与应用, 2010, 29 (15) :115-117.

排水泵控制系统 篇2

1、自觉遵守劳动纪律，严格执行各种管理制度，维护正常的安全生产秩序。

2、按时参加有关安全技术培训和安全活动，刻苦钻研业务，不断提高技术素质和业务工作能力，做到应知应会。

3、掌握煤矿安全规程、技术操作规程、作业规程有关规定，熟悉有关管理制度对本工种岗位的要求，并按规定要求操作。

4、熟悉所操作设备性能、操作要求，并正确操作。

5、严格执行巡回检查制度，发现问题及时汇报、处理。

6、如实填写设备运行记录。

7、熟悉现场自救互救常识，发生事故后要立即向现场值班领导或调度室汇报，并积极自救、互救。

8、熟悉避灾路线，发生灾害后能安全撤离。

9、爱护设备、精心保养，经常保持设备和硐室清洁卫生，做到文明生产。

10、严格遵守交接班制度，坚守工作岗位，严禁擅自离岗，时刻注意设备的运行情况。

主排水泵司机操作规程

一、上岗条件

必须了解有关规定和排水设备的构造、性能、工作原理、技术特征。

二、操作准备

1、检查水泵的对轮销子及防护罩是否齐全、各紧固螺钉是否牢固。

2、检查电气设备是否完好，防爆性能是否符合规定。

3、检查水泵安装是否牢固、平稳，电机、泵体和底盘是否紧固，对轮间隙是否符合标准。

4、检查水仓的水位，查看吸水管路是否漏气。

5、检查盘根密封和压盖松紧程度，轴承油量油质是否合格，出水闸阀是否关严。

三、操作顺序

1.启动：先启动潜水泵开关（给离心泵冲水）——再启动离心泵开关——启动离心泵电机——逐渐打开水泵排水阀门——完成水泵启动——正常排水。

2.停机：先关闭水泵出水口阀门——断开离心泵开关——断开潜水泵开关——开关复位。

四、司机应精力集中，注意水窝的储水量变化，随时注意水泵的声音、检查轴承的温度和电机温度是否正常，不得擅自离开工作岗位。

主排水泵交接班制度

一、值班人应遵照规定进行交接，未办理交接班手续，值班人员不得离开岗位。

二、处理事故时，不得进行交接班，由交班人负责处理，接班人协助工作。

三、交接班内容：

1、交班人应详细的把本班运行情况与接班人进行交接。

2、接班人应认真询问交班人水泵的运行情况，并检查工具、材料配件及消防器材是否完好齐全。

3、设备运行、设备缺陷及事故处理等情况。

4、排水泵联轴器是否完好，间隙是否符合规定，防护罩是否牢固可靠。

5、各部件连接螺丝是否完好、紧固、轴承润滑油的油量是否适当，油质是否符合要求，油环转动是否平稳灵活。

6、盘根填料是否适当，压力表指针是否在“0”位。

7、吸水管路是否正常、完好。

四、交接班应仔细检查，全面交接，做到手拉手，口对口，检查后，双方人员还应在记录表上签字交接完毕。

主排水泵司机巡回检查制度

主排水泵正常运行后，司机应定期巡回检查，如发现不正常现象，应及时汇报处理，巡回检查内容如下：

1、巡回检查的时间一般为每小时一次。

2、各紧固件及防松装置应齐全，无松动，传动部位防护装置齐全可靠。

3、各发热部位的温度不超限。

4、盘根松紧应适度，无进气情况，滴水不成线。

5、电动机、水泵无异状、异响或异震。

6、电流不超过规定值；电压波动不超过额定电压值的±5%。

7、压力表，真空表指示应正常。

8、水仓水位不低于规定的最低水位。严禁在底阀露出水面的状况下开泵。

9、巡回检查中发现的问题及处理经过，应填入运行日志，并向有关领导汇报。

10、认真填写泵组开、停的时间、日期、累计的运行时间。

主排水泵司机须知

三知：知设备结构、知设备性能、知安全设施的作用原理。四会：会操作、会维修、会保养、会排除一般故障

排水泵控制系统 篇3

【关键词】主排水泵；作用；选用与安装；效率提升；常见问题处理

煤矿井下主排水系统的作用是排出井下涌水，主要包括水泵、吸水管路和相关附件等。其不仅是确保井下生产安全的固定设备，而且由于煤矿生产的特性，在矿井生产的过程中矿井涌水的排出问题时刻存在。因此，深入探讨和分析井下主排水泵使用中的相关问题具有十发重要的现实意义。

1.煤矿生产对矿井主排水泵的要求

矿井主排水泵房担负着排出井下积水的重要任务，是矿井防治水的重要组成部分，是保证矿井安全的关键环节。《煤矿安全规程》规定主排水设备应满足如下要求：

1.1 必须有工作、备用和检修水泵

工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。

1.2 配电设备应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能同时开动工作和备用水泵

为了确保主排水泵的安全高效运转，应用自动化控制技术很有必要。这种现代工业化控制和监测装置，除能完成水泵的单机控制外，还可通过工业以太网传输接口模块与设置，在井上调度指挥所有排水泵等被控设备，最终实现水泵的自动化控制，提高生产效益和可靠性。

2.矿井主排水泵的选择与安装

2.1矿用主排水泵的选用

矿用排水泵的选用是一项十分重要的工作，如果选择不当，将导致泵在工作中流量偏大或偏小，扬程偏高或偏低，材料不耐磨蚀、腐蚀等，这不仅在使用上不能满足生产要求，而且效率低、寿命短，造成浪费和损失。甚至在紧急状况下，由于无法达到预期工作状态而引发其他事故。

选型主要依据流量和扬程。需要知道装置的最小流量和最大流量，选泵时以最大流量为依据，在没有给出最大流量的情况，通常可以取正常流量的1.1倍。装置系统所需要的扬程，除了考虑最低吸入液面和最高输水高度外，还应考虑管路系统的布置情况，一般选泵时取系统扬程的1.05～1.1倍。确定好流量和扬程这两个性能参数后，再根据装置系统的要求确定采用的具体泵型，并依据具体的矿井生产的实际情况确定采用何种配置。

2.2矿用主排水泵的安装

矿用排水泵一般在下井安装之前应该解体检查，然后重新装配。泵的装配必须严格按照技术说明书进行。

水泵的安装位置应该满足允许吸上真空高度的要求，其安装基础必须水平、稳固，基础上的预留孔要根据水泵的尺寸浇注。管路系统中水泵的进水管口径应该比泵的进口大1～2档，出水管口径不得小于泵的出口，进、出水管的具体规格应通过计算最佳流速并通过严格的经济比较来确定。

水泵进水管必须具有良好的密封性，并尽可能地减短长度（但泵的进口前管路最好有4倍直径长的直管段），以及减少阀门和弯头、变径管等管路部件的数量，如有弯头，还应尽可能加大弯头的弯曲半径。同时，为使运行时进水管内不聚集空气，一般要求进水管略微上斜与水泵的进口相联接，进水管的吸入口应该保证有一定的淹没深度，底阀的入水深度必须大于进水管直径的1.5倍，由于可能会有煤块堆积，吸入口离池底和池壁距离最好大于0.75m，最小不得小于0.5m。另外，进吸入口应设有过滤装置。所有与泵连接的管路应具有独立、牢固的支承，以消减管路的振动和防止管路的重量压在泵上。

矿用排水泵的安装要求矿用排水泵和电动机一般采用联轴器联接，这时要保证轴心在同一直线上，且应以泵的轴线为基准找正，以防机组运行时产生振动及轴承单面磨损。联轴器应该具有一定的间隙，矿用排水泵间隙一般为5～8mm。

3.提升矿井排水泵效率的措施

3.1延长排水泵高效运行的时间

实践表明，由于井下环境复杂，排水泵维持70%以上效率的持续运行时间常无法达到预期，造成效率过快降低的原因主要是气蚀和磨损。这可以通过维修，及减少泵中各种损失来解决。具体措施如下：

（1）定期检修水泵，及时更换损坏严重的叶轮、口环、平衡盘、密封圈等，保持密封良好，间隙合理，以减少泄漏。此外，经大修后的水泵应先经技术性能测定后再下井安装。

（2）将叶轮，特别是一、二级叶轮、口环和平衡盘等易损零部件更换成耐磨损抗气蚀较好的材质，如可用耐磨性更好的铜质叶轮替换传统铸铁叶轮，能有效提高水泵使用寿命。

（3）为了能将效率低的水泵及时升井大修，每一泵房管路的出水口应装置流量测定装置，如标准堰口、喷嘴等，以便经常测定水泵的流量和效率。

3.2使富裕扬程控制在合理范围内

由于设计时将各损失估计过高，水泵选型不当，造成实际扬程过高，电机过载，水泵气蚀现象加剧、效率降低，进而造成能源浪费。调整水泵扬程最简单的方法是车削叶轮外径和拆去一级或几级叶轮。

3.3及时清挖水仓

为了减少吸水阻力，煤矿井下可在拆除吸水底阀，采用射流或真空泵灌水的基础上，还应对水仓和吸水井进行及时清挖，以避免出现水泵笼头堵塞、流量下降，甚至于烧坏水泵的现象。这也是减少水泵零部件气蚀和磨损，延长水泵高效运行时间非常重要的方法。

3.4降低管道阻力、提高管路效率

煤矿井下水质硬度大，易结垢，若管路使用时间长，则管道内壁结垢严重，有效通流面积降低，管道内流速提高，损失扬程增加，管路效率降低。因此，为了降低管道阻力，应及时清除管内结垢，以提高排水泵工作效率。

4.排水泵常见故障的原因及解决

4.1启动时水泵不吸水，压力表及真空表的指针剧烈跳动

原因： 注入水泵的水不够，吸入管与仪表漏气。解决方法： 处理漏气处，确保水泵内注满水。

4.2水泵不吸水，真空表指示高度真空

原因： 底阀没有打开或已被於塞，吸水高度太大。解决方法：检查或更换底阀，降低吸水高度到设计范围。

4.3压力表指示正常，水泵仍不出水

原因： 闸阀、逆止阀未打开，选型不合理。解决方法： 确保闸阀、逆止阀打开，确保水泵理论扬程高于实际扬程。

4.4水泵震动大

原因： 水泵轴线与电机轴线不在同一条中心线上。解决方法： 矫正水泵和电机联轴器外圆同心及端面间隙。

4.5轴承温度高

原因： 轴承润滑不良，轴承质量欠佳。解决方法： 检查或清洗轴承，注入适量的润滑油，更换轴承。

4.6工作泵和备用泵不能同时启动

原因： 配电能力不能满足要求。解决方法： 减少线路负荷，提高供电能力。

5.结语

排水泵的合理、高效运行是事关矿井生产的安全与效率，因此，以具体生产实际情况为依据，正确选择、安装和使用主排水泵，对于保证井下安全和设备经济运行有极大的现实意义。 [科]

【参考文献】

[1]管志胜.提高煤矿井下主排水泵系统效率的途径[J].煤炭技术，2006（7）.

煤矿井下排水泵监控系统的设计 篇4

煤矿井下排水系统是煤矿生产中的主要工作系统之一, 它承担排出井下全部涌水的重要任务, 是保证煤矿安全生产的关键设备。排水系统是煤矿生产的耗电大户, 占全部生产用电的13%～18%。因此, 有效地控制排水系统, 使其高效低耗、经济可靠地运行对煤矿安全生产意义重大, 也是降低煤炭生产成本的有效途径。

本文根据煤矿的生产实际情况, 研制了一套井下排水泵监控系统。该系统以AVR单片机ATmega16为核心采集与处理数字信号、实时监测排水系统各项运行参数、自动控制排水泵的运行、监控井下水仓的水位, 并具有水位超限自动报警功能;采用单片机控制与PC监视相结合的方式, 使地面调度室能随时监控排水泵的运行状况, 当排水泵的参数超限时, 可在地面远程操作排水泵[1]。下面给出该系统的硬件和软件设计。

1 系统结构

井下排水泵监控系统包括AVR单片机系统、传感器组、传感器接口电路、电源模块、A/D转换电路、键盘、LCD显示模块、水位报警器、上位机通信模块[2], 如图1所示。

该系统负责测量并显示主排水泵的电压、电流、真空度、润滑油油压、油温等一系列参数, 根据所测量得到的参数进行综合逻辑分析, 判断是否出现异常情况, 并在异常情况出现时自动启动继电器接口来控制相应的节点, 关闭排水泵, 并报警, 达到自动保护排水泵的目的[3];及时自动清理井下排水泵笼头淤积的杂物;当主排水泵的真空度达不到要求时启动保护, 实现电气闭锁, 进行润滑油断油保护, 强行停止排水泵运行;测量、传输、显示水井水位值, 并根据得到的水位值进行判断, 当检测到水位值低于最低水位警戒线或高于高水位警戒线时, 系统会进行相应的报警, 水位的警戒线可人工设置[4]。

该系统采用RS485通信接口与上位机通信, 实现实时监控功能, 并可存储历史数据。

2 系统软件设计

笔者采用的调试和仿真工具为AVR Studio, 编译工具为ICCAVR。根据煤矿井下排水泵监控系统的功能要求, 程序主要完成如下功能[3]:与DS18B20通信, 采集温度信号;对真空度、油压、电压、电流、水位进行A/D采集;实时处理数据, 根据具体情况用按键设置报警标志, 并控制固态继电器的开关及报警电路;将显示数据送至显示面板;将采集到的数据送至上位机。

下面主要介绍数据收发模块的程序设计。数据发送采用查询方式, 其程序流程如图2所示。

数据接收采用中断方式, 如果接收到的一个字节是未接收完的数据包, 则将其添加到数据包缓冲区末尾, 否则根据帧头规则新建数据接收缓冲区。其程序流程如图3所示。

3 单片机与PC通信设计

上位机与下位机数据处理任务分配[5]:

(1) 上位机与下位机在开始通信时, 先进行连通测试, 及设备识别, 即上位机要识别出下位机是本系统的监控器, 而监控器也要识别出上位机是本系统的工作站。

(2) 实时控制的参数及处理措施由上位机设定, 然后将参数发给下位机并存储在下位机上, 下位机根据测量到的各项参数值与预设的参数值的上下限比较, 作出是否过界的判断, 然后按照预先的设定措施进行处理, 并将处理标记及结果一同发送到上位机上。

(3) 上位机接收下位机的各项参数值, 并将参数存储到数据库, 同时, 上位机进行临时操作, 下位机随时执行上位机发送的命令, 例如启停某个部件、设定某项参数等。

4 结语

本文以ATmega16为核心设计的煤矿井下排水泵监控系统, 通过现场应用证明运行可靠、开发成本低。并且AVR单片机开发系统便于软件模拟仿真和在线编程, 比采用51系列单片机开发系统, 缩短了开发周期, 简化了硬件设计, 提高了系统性能, 并预留出充足的扩展空间。

参考文献

[1]姚福强, 李世光, 李晓梅, 等.煤矿井下主排水泵计算机监控系统设计[J].煤矿机械, 2004 (1) :1-2.

[2]丁化成.AVR单片机应用设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2002.

[3]钟远文, 李胜勇.单片机在煤矿井下水泵自动控制中的应用[J].广东自动化与信息工程, 2001 (4) :41-43, 47.

[4]孙大鹏, 金强.矿井主排水泵自动控制的研制[J].矿山机械, 2007 (4) :138-139.

[5]彭澄伟, 徐振栋, 魏岱宁, 等.矿井主排水泵自动控制系统研究[J].煤炭工程, 2008 (6) .

[6]吉爱忠, 王启旺.矿井主排水泵笼头自动清淤装置[J].江苏煤炭, 2004 (3) .

[7]赵玉剑, 范修荣.单片机与PC串行通信的实现[J].机电产品开发与创新, 2008 (5) :96-97, 115.

[8]秦邦振, 秦杰, 王考成.PLC在煤矿水泵自动控制中的应用[J].河北煤炭, 2007 (6) .

[9]卢超.单片机与PC机的通信设计[J].工矿自动化, 2007 (5) .

矿井主排水泵工复习题 篇5

一、名词解释（每题3分）

1、瓦斯：矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷。

2、串联通风：井下用风地点的回风再次进入其他用风地点的通风方式 3水淹区域：被水淹没的井巷和被水淹的老空区的总称

4、主要运输巷：运输大巷、运输石门和主要绞车的总称。

5、接地装置：各接地极和接地导线、接地引线的总称。

6、安全水头值：隔水层能承受含水层的最大水头压力值。

7、粉尘：煤尘、岩尘和其他有毒有害粉尘的总称。

8、矿井正常涌水量：矿井开采期间，单位时间内流入矿井的水量。二、选择题（每题1 分）

1．煤矿安全生产是指在煤矿生产活动过程中(B)不受到危害，物、财产不受到损失。

A.人的生命

B.人的生命和健康

C.人的健康

2．“安全第一、预防为主”是(A)都必须遵循的安全生产基本方针。A.各行各业

D．高危行业

C．煤矿企业

3．煤矿安全生产要坚持“管理、装备、(B)”并重原则。A.监察

B．培训

C.技术

4．由全国人民代表大会及其常务委员会制定的规范性文件是(A)。A.法律

B．法规

C．规章 5．由国务院制定的规范性文件是(B)。A.法律

B.行政法规

C．规章

6．(C)是由国务院组成部门(部、委、局等)以及省、市、自治区人民政府制定的规范性文件。

A.法律

B．法规

C.规章

7．由地方权力机关制定的规范性文件是(B)。A．法律

B．地方性法规

C．规章 8．法的内容反映的是(A)的意志。A.统治阶级

B．政党

C全体社会成员 9．行政处分的对象只能是(B)。A.单位

B.个人

C部门 10．行政处罚的对象是(B)A.单位

B.单位和(或)个人

C．个人

11．从吸水井水面到排水管出口中心之间的垂直高度，称（C）。A、吸水高度

B、排水高度

C、水泵扬程

12．煤矿安全生产是指在煤矿生产活动过程中（B）不受到危害，物（财产）不受到损失。

A、人的生命

B、人的生命与健康

C、人的健康 13．竖井单水平开采或矿井开采水平不多时，常采用（A）排水系统。A、直接

B、分段

C、多水平同时开采的14．按工作原理分类，离心泵属于（C）。

A、流体作业泵

B、容积式泵

C、叶轮式泵

15．在导致事故发生的各种因素中，（A）占主要地位。

A、人的因素

B、物的因素

C、不可测知的因素 16．两台特性相同的泵并联后，每台泵的排水量要比单独工作时的排水量(B)。A、大

B、小

C、相等 17．矿井一般应用（A）泵作为无底阀泵的灌引水。

A、射流泵

B、气泡泵

C、压气泵 18．单吸多级离心泵的叶轮外圆周上安装导水圈的作用是（A）。A、导向和变压

B、导向

C、变压

19．离心式水泵联合工作的基本方式是(C)。

A、只有并联

B、只有串联

C、并联和串联 20．矿井涌水量随井巷深度增加而（B）。

A、增加

B、减少

C、不变

21．由于水流作用在叶轮前后盘上的力不平衡而产生的轴心推力方向是（B）。A、由吸水侧向排水侧

B、由排水侧向吸水侧

C、不能确定

22．平衡盘法具有自动调节的作用,故广泛应用在(C)离心式水泵上。A、单吸单级

B、双吸单级

C、单吸多级

23．主泵房排水设备，任一台水泵的排水能力，应能在20小时内排出（C）小时的正常涌水量。

A、8

B、20

C、24 24．主泵房排水设备，检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的（C）。

A、75％

B、50％

C、25％ 25．井下新工人接受安全教育培训的时间不得少于（B）小时。

A、120

B、72

C、168 26．从水泵的轴心到排水管出水口的垂直高度,称（B）。

A、吸水高度

B、排水高度

C、水泵扬程

27．水泵工交班过程中发生的问题，由（A）负责。

A、交班者

B、接班者

C、交接班者 28．检修时所用的临时照明，要采用（C）伏以下的安全电压。

A、6B、38

C、24 29．泵房地坪应向吸水井一侧有（A）的下坡。

A、0.003

B、0.03

C、0.3 30．对于铺设在斜井中的排水管路采用（C）。

A、焊接钢管

B、无缝钢管

C、焊接钢管和 31．无缝钢管DA水泵为（A）式离心泵。

A、多级分段

B、单级双吸

C、悬臂式 32．井下（A）使用灯泡取暖和使用电炉。

A、严禁

B、可以

C、寒冷时才能

33．吸水管和排水管的直径不同，管中水流速也不同，吸水管中水流速较（B）。A、大

B、小

C、大或小 34．从水泵的轴心到吸水井水面的垂直高度,称（A）。

A、吸水高度

B、排水高度

C、水泵扬程

35．平衡盘平衡轴向推力的方法是（C）叶轮之后的泵轴上用键固定一个平衡盘。

A、最前一级

B、中间一级

C、最末一级 36．分段式离心泵，随叶轮数量增加而压力（A）。A、增加

B、减少

C、不变 37．出水盘根完好，应以每分钟滴水（B）滴为准。

A、5～10

B、10～20

C、20～25 38．正常排水时，泵房噪音不得大于（A）dB。

A、85

B、90

C、95 39．煤矿职工举报煤矿重大安全生产隐患和行为经调查属实的，应给予最先举报人1000元至（A）的奖励。

A、1万元

B、2万元

C、3万元 40．铺设在深度超过200米的竖井内的排水管多采用（B）。

A、焊接钢管

B、无缝钢管

C、铸铁管 41．多级离心泵的发展方向是（B）。

A、低转速多级数

B、高转速低级数

C、高转速多级数 42．主泵房排水设备，备用水泵的排水能力，应不少于正常水泵能力的（B）%。A、25

B、50

C、75 43．《矿井灾害预防与处理计划》是煤矿企业为了防止事故发生和一旦发生后预先制定的(B)方案，是进行事故救援活动指南。A.人员撤离

B．抢险救灾

C．事故处理

44．《矿井灾害预防与处理计划》由(A)负责组织实施。A.矿长

B．总工程师

C．救护队长

45．矿井(C)必须至少组织1次矿井救灾演习。A.每月

B．每季度

C．每年

46．吸水管的任何部分都不能（A）水泵的进水口。

A、高于

B、低于

C、平于 47．竖井井筒管路安装时，按（B）顺序安装。

A、由井口向井下

B、由井下向井口

C、由两端向中央 48下列哪种阀安装时没有方向性（A）。

A、闸板阀

B、截止阀

C、逆止阀 49．职业病防治工作坚持(A)的方针，实行分类管理、综合治理。A．预防为主、防治结合B．标本兼治、防治结合C．安全第一、预防为主

50．建设项目的职业病防护设施应当与主体工程(C)。A.同时施工，同时投入生产

B．同时设计，同时施工 C．同时设计，同时施工，同时投入生产和使用

三、判断题（每题1分）

1．煤矿安全监察工作属于行业管理的范畴。(×)2．我国的煤矿安全监察机构属于行政执法机构。(√)3．坚持“管理、装备、培训”三并重，是我国煤矿安全生产的基本原则。(√)4．我国在煤矿安全管理工作中，坚持“谁投资、谁受益、谁负责安全”的原则。(√)5．“依法办矿、依法管矿、依法治理安全”是我国煤矿安全治理的基本思路。(√)6．“生产必须安全，安全为了生产”，与“安全第一”的精神是一致的。(√)7．所谓“预防为主”，就是要在事故发生后进行事故调查，查找原因、制定防范措施。(×)8．实行煤矿安全监察制度，是贯彻执行安全生产方针、坚持依法治理安全的一项基本制度。(√)9．法是由国家制定或认可，反映党的意志，并由国家强制力保证实施的行为规范总和。(√)10．法是统治阶级实现阶级统治和执行社会公共职能的工具。(√)11．平衡盘法平衡轴向推力，广泛应用在各种类型的水泵上。（×）12．泵房灭火切断电源时，高压先操作油断路器。（√）

13．煤矿生产中，事故的预防和处理都是较为重要的工作，都必须重点去抓，不能有主次之分。（×）。

14．安全与生产的关系是，生产是目的，安全是前提，安全为了生产，生产必须安全。（√）

15．离心式水泵在工作时的最大吸水高度永远小于10米。（√）16．充水水源和渗水通道是构成矿井充水的不可缺少的两个方面。（√）17．把作业场所和工作岗位存在的危险因素，如实告知从业人员，会有负面影响，增加思想负担，不利于安全生产。（×）18．水泵扬程表示从水泵的轴心到排水管出水口的垂直高度。（×）19．当一台水泵的扬程不够时，可采用两台水泵并联工作（×）。

20．防水闸门应向泵房里面开。（×）

21．酸性水是造成排水管道严重腐蚀的主要因素。（√）22．从业人员有权拒绝违章指挥和强令冒险作业。（√）

23．佩戴自救器脱险时，在未到达安全地点前，严禁取下鼻夹和口具（√）。24．任何泵都可以在一起并联运行。（×）

25．竖井井筒管路安装时，由井口往井下依顺序安装。（×）

26．安全生产责任制是“安全第一，预防为主，综合治理”方针的具体体现，是煤矿企业最基本的安全管理制度（√）。

27．吸水管的任何部分都不能高于水泵的进水口。（√）

28．直接水锤是指水流突变的时间大于水锤波的周期时引起的水击。（×）

29、离心式水泵在工作时的最大吸水高度是10米。（×）30．瓦斯比空气轻，易积聚在巷道顶部。（√）

31．水泵的吸水高度表示从吸水井水面到排水管出口中心的垂直高度。（×）32．在泵站运行中，一般是先关闭闸阀，后停泵（√）。33．快速关闭闸阀能适当减弱水锤现象的作用。（×）

34．泵是用来抽吸液体，输送液体和使液体增加压力的机械。（√）35．单级扬程高于1Mpa的泵属高压泵。（√）

36．排水管内径通常比吸水管内径大25mm，以降低流速。（×）

37．井下发生透水破坏了巷道中的照明和路标时，现场人员应朝着有风流通过的上山巷道方向撤退。（√）

38．在冬季，经领导批准，井下个别硐室可采用灯泡取暖，但不准用电炉取暖。（×）

39．煤矿井下避难硐室是矿工在遇到事故无法撤退时躲避待救的设施。（√）40．轴向推力使水泵转子向水泵的排水口方向窜动（×）。

41．当一台水泵不能满足排水要求时，可以采用两台水泵串联工作。（×）42．泵是一种转换能量的机械。（√）

43．我国煤矿生产安全状况较差的原因较多，但煤矿职工整体素质较差，法律意识淡薄是不可忽视的主观因素。44．多级泵是高压泵。（×）

45．煤矿企业应当向从业人员如实告知作业场所和工作岗位的危险因素、防范措施以及事故应急措施。（√）

46．泵是把原动机的机械能转成被输送液体的能量的机械。（√）47．心肺复苏术是对心跳、呼吸骤停所采用的最初紧急措施。

(√)

48．当病人牙关紧闭不能张口或口腔有严重损伤者可改用口对鼻人工呼吸。

(√)

49．职业病防治法中所称用人单位是指企业、事业单位和政府机关。

(×)50．职业健康检查费用由劳动者个人承担。

(×)

四、填空题（每题1分）

1．煤矿不得因从业人员对本单位安全生产工作提出批评、检举、控告或者拒绝违章指挥、强令冒险作业而降低其工资、福利等待遇或者解除与其订立的(劳动合同)。

2．从业人员发现直接危及人身安全的紧急情况时，(有权)停止作业或者在采取可能的应急措施后撤离作业场所。

3．因生产安全事故受到损害的从业人员，除依法享有工伤社会保险外，依照有关民事法律尚有获得赔偿的权利的，(有权)向本单位提出赔偿要求。

4．煤矿对负有安全生产监督管理职责的部门的监督检查人员依法履行监督检查职责，应当予以(配合)。

5．(任何单位或者个人)对事故隐患或者安全生产违法行为，均有权向负有安全生产监督管理职责的部门报告或者举报。

6．煤矿主要负责人在本单位发生重大生产安全事故时，不立即组织抢救或者在事故调查处理期间(.擅离职守或者逃匿)的，给予降职、撤职的处分，对逃匿的处十五日以下拘留；构成犯罪的，依照刑法有关规定追究刑事责任。

7．为了防止事故，应由(用人单位和工人本身两方面)参与预防工作和担当责任。8．对企业发生的事故，坚持(．四不放过)原则进行处理。9．安全监察是一种带有(.强制性)的监督。

10．“三同时”是指安全设施与主体工程同时设计、同时施工、(.同时投人生产和使用)。

11．两台特性相同的泵并联后，每台泵的排水量要比单独工作时的排水量(小)。12．矿井一般应用（射流泵）泵作为无底阀泵的灌引水。

13．单吸多级离心泵的叶轮外圆周上安装导水圈的作用是（导向和变压）。14．离心式水泵联合工作的基本方式是(并联和串联)。15．轴向推力使水泵转子向水泵的（吸水口）方向窜动。

16．为便于杂质的澄清，水仓中水流的速度一般为（2～5）ｍｍ/ｓ。17．从触电危险角度看，水泵房属于（危险）工作环境。18．叶轮流道被冲蚀的麻窝深度不得超过（2）ｍｍ。19．矿井涌水量随井巷深度增加而（减少）。

20．由于水流作用在叶轮前后盘上的力不平衡而产生的轴心推力方向是（由排水侧向吸水侧）。

21．平衡盘法具有自动调节的作用,故广泛应用在(单吸多级)离心式水泵上。22．主泵房排水设备，任一台水泵的排水能力，应能在20小时内排出（24）小时的正常涌水量。

23．主泵房排水设备，检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的（25％）。24．井下新工人接受安全教育培训的时间不得少于（72）小时。25．从水泵的轴心到排水管出水口的垂直高度,称（排水高度）。26．水泵工交班过程中发生的问题，由（交班者）负责。27．检修时所用的临时照明，要采用（24）伏以下的安全电压。28．泵房地坪应向吸水井一侧有（0.003）的下坡。

29．对于铺设在斜井中的排水管路采用（焊接钢管和无缝钢管）。30． DA水泵为（多级分段）式离心泵。31．正常排水时，泵房噪音不得大于（85）dB。

32．两台特性相同的泵并联后总排水量要比各泵单独工作时的排水量总和(小)。

33．多级离心水泵比单级离心水泵的扬程（高）。

34．年产(60000)t以上的煤矿没有双回路供电系统的，应当立即停止生产，排除隐患。35．年产(60000)t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。36．消除尘肺病的关键是(搞好防尘)

五、问答题（每题5分）

1、煤矿生产的三大规程是什么？

答 指《煤矿安全规程》、《作业规程》和《煤矿工人操作规程》

2、瓦斯爆炸的条件是什么？

答：瓦斯爆炸的必备三个条件是：瓦斯与空气混合成适当的浓度5％-16％，要有高温650-750C的点火源，氧气浓度不低于12％，三者必须同时存在。若能消除、控制其中一个条件，即可防止发生瓦斯爆炸。

3、煤矿职工的义务有哪些？

答：（1）有遵守有关安全生产的法律法规和企业规章制度的义务。（2）有遵守劳动纪律的义务。

（3）有及时报告和处理险情，积极抢救事故的义务。（4）有接受安全生产教育和培训的义务。（5）有正确佩戴和使用劳动用品的义务。

4、入井前的准备工作有哪些? 答：（1）检查作业服，穿着要整齐，严禁穿化纤衣服入井。（2）检查烟火，通过自查、互查、绝对不能带烟火下井。（3）检查个人防护、自救器、瓦斯监测仪及其他仪器。

（4）检查随身物品是否佩戴牢固、以防乘 罐笼和乘人车时坠落和滑下。（5）检查矿灯是否完好，发现不完好矿灯要立即到灯房更换。

5、井通风的基本任务是什么？

答：（1）为井下作业人员提供足够的新鲜空气。

（2）把井下有害气体及矿尘稀释到安全浓度一下并排出矿井。（3）保证井下有适宜的气候条件。以利于工人劳动和机器运转。

6、矿灯检查的内容有哪些？

答：（1）灯头有无裂伤，灯圈是否松动，灯头玻璃有无破裂。（2）电池盒有无破裂，漏液。（3）灯线有无破损，灯头与灯盒的链接是否牢固。（4）灯锁是否完好，有无松动。（5）灯头开关是否完好，可靠。（6）灯光亮度是否足够。

7、防治矿井水害的主要措施? 答：防治矿井水害的主要措施是（查，测，探，放，排，堵，截）

8、采掘工作面透水前有哪些预兆？

排水泵控制系统 篇6

煤矿井下排水系统的重要任务承担排出井下全部涌水, 它是保证煤矿安全生产的关键设备, 是煤矿生产中的主要工作系统之一。排水系统是煤矿生产的耗电大户, 大约占全部生产用电的13%~18%。所以有效地控制排水系统, 使其经济可靠、高效低耗地运行对煤矿安全生产的意义是非常重大的, 同时也是降低煤炭生产成本的有效途径之一。

本文设计了井下主排水泵的远程在线监测系统, 该系统以PLC Siemens7-200为核心采集与处理数字信号、实时监测排水系统各项运行参数;各模块相互独立并通过RS-485总线通讯, 在井下中央变电所、地面运转工区或调度室远程监控计算机随时监控排水泵的运行情况。

1 排水系统的自动控制方案

如果主排水泵进水口为正压, 且仅仅实现泵的启、停功能, 则此时使用继电器可以实现主排水泵的启、停控制。

如果主排水泵进水口为负压, 此时实现主排水泵的远程控制要复杂的多。此时必须采用PLC来实现, 同时可以实现水泵的自动启、停和水泵运行参数如流量、压力以及电机参数的采集。

(1) 启动

主排水泵启动前先决条件就是水位, 其排水水位最高临界值由现场的实际工矿条件确定。主排水泵启动前必备条件就是吸水管及离心式水泵箱体充满液体, 否则将因水泵空转造成水泵损害。由于水泵安装位置高于正常水位, 在正常的条件下无法满足上述要求, 因此只有在吸水管及离心式水泵箱体保持在一定的真空的情况下才能实现液体的上升, 这就是真空度。根据上述两个条件的逻辑关系编程, 由中央处理单元PLC分析和判断来执行是否启动离心式水泵电机。安装在配水井里的水位传感器的在线检测水位信号连续传送到PLC, 其预设定程序判断排水设备 (水泵) 是否需要开启, 以满足控制水仓水位在允许的控制范围内。如果配水井的水位大于或达到者预先设置的最高临界值时, 控制射流泵的电磁阀的线圈就会与中央处理单元PLC接通, 从而射流泵被开启。水泵入口处的真空度在射流泵的作用下会逐渐增加, 在大气压的作用下, 配水井中的水会注入离心泵的腔体直至注满。这时, 安装在水泵入口处的真空压力表传感器反馈的信号会被PLC接收, 来决定水泵机组中的电动机触点是否允许被接通以便于启动水泵。中央处理单元当真空度的数值等于设定的数值通过继电器和接触器接通水泵的常开触头使水泵启动, 水泵的出口处的压力会逐渐增加, 最后会达到某一要求数值而不再增加, PLC接收到反映水泵情况的压力传感器和变送器的信号。PLC将刚才预设定的压力值和接收到的信号值进行比较, 若达到设定值, 电动闸阀被开启, 射流泵被关闭, 进行正常排水工作。

(2) 停机

正常停机;当水位下降到最底临界值的信号反馈给中央处理单元PLC时, PLC发出指令使排水管的电动闸阀关闭, 水泵电机也接着被关闭。

非正常停机:机组电动机电流, 出口压力值, 水泵温度, 管路流量等参数不满足设计数值要求时, 将自动停机并发出报警信号。

2 排水监控系统框图

中央处理单元PLC的数字量输入信号主要包括排水管电动阀的开关信号和转矩反馈信号、水泵电机的开关反馈信号, 控制方式选择开关信号、射流泵电磁阀的开关状态反馈信号, 控制方式选择来开关信号。半自动控制方式下各台水泵的开关输入信号以及禁止启动开关信号, 故障复位, 急停。模拟量输入信号主要包括:水泵入水口真空度, 水仓水位, 水泵轴温, 排水管流量, 水泵出水口压力, 电机温度等。

3 整个监控系统总体设计

远程监控单元和现场测控单元组成了整个监控系统。因为井下煤矿工作条件非常恶劣, 情况非常复杂, 所以要求系统具有更高的可靠性、更强的抗干扰能力且能够简单维护, 因此现场单元可选择可编程控制器组成, 相互独立的各模块之间通过RS-485总线进行通讯;可以根据需要安装在井下变电所、地面运转区或调度室远程监控计算机。

4 可编程控制器的选型、特点及其控制模式

(1) 可编程控制器的选型

根据该矿的使用情况及参照I/O点数、扫描速度、指令条数、内存容量、内部器件、高功能模块、支持软件、扩展能力等综合性价比的选择方面的考虑, 采用PLC Siemens7-200。

(2) PLCS7-200系列的特点

PLCS7-200系列由两部分组成, 它具有极为广泛的应用领域, 替代无论是简单的继电器控制, 还是复杂的自动控制与自动化控制、自动检测有关的民用及工业领域都可以覆盖到, 主要包括机床、机械、民用设施、电力设施等领域, 性价比相当高。

S7-200系列功能极其强大, 可靠性极高。无论是相连成网络还是独立运行都能实现复杂的控制功能;安装方便, 根据对象的不同以选用不同型号和不同数量的模块, 并可以实现将这些模块安装在同一机架上。此外, S7-200系列还具有丰富的指令集、操作方便, 集成功能以及扩展模块特别丰富、通信能力良好且具有实时特性。

(3) 可编程控制器的控制模式

PLC控制系统按不同要求其模式大致可以分成四种形式。其为单机控制系统、集中控制系统、分散控制系统、远程I/O控制系统。

本系统采用的是PLC与DCS集两者为一体的分散式控制系统。该系统既具有了DCS“控制分散, 管理集中”的特质, 又兼备了传统PLC所具有的灵活性、可靠性和价位比较低等优点, 适用于顺序控制、连续控制及离散控制场合。总之, 该系统是具有成本低廉、技术超群、可靠性极高的自动化控制系统。

5 结论

该系统已经被应用, 实际表明:该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点, 并可以节省水泵费用, 减人提效, 实用性强, 应用前景广阔。

参考文献

[1]李永汉, 葛云启.集中供热管网的监控系统凝[J], 煤气与热力2003, (8) :473—475.

排水泵控制系统 篇7

关键词：PLC,煤矿主排水泵,自动控制,设计分析

0 引言

近年来,我国煤矿产业迅速的发展,开采深度与开采量不断增大。然而在煤矿井下开采的过程中极易发生矿井突水的事故。为了防止发生矿井突水、维持正常的生产、保护工作人员的人身安全,需要用排水泵将矿井中涌出的地下水及时的排到井外。然而传统的排水工作中,要依靠人力对整个排水系统进行检查与监测,面对井下复杂的环境排水系统的故障率极高、检测人员的检测难度也很大。同时由排水电气设备故障所引起的事故也占了煤矿事故很大的比重。这就要求我们不断的进行研发与创新,加强煤矿主排水泵的自动控制系统的建设,基于PLC的煤矿主排水泵的自动控制系统就是在这种背景下发展起来的。

1 PLC 的概念及特点以及水泵工作原理

1.1 PLC 概念及特点

PLC是“可编程逻辑控制器”的简称,由字面意思便可看出这是一种可以编程的存储器。通过预先存储的程序可以自动的进行顺序控制、逻辑运算、定时计数等工作,并通过数字和模拟输出控制煤矿主排水泵的工作。可编程逻辑控制器(PLC)主要由电源、中央处理单元(CPU)、存储器、功能模块、通信模块以及输入输出接口电路等六大部分组成。

PLC具有其特有的优点 :

1) 使用方便,编程简单。PLC在研发的过程中特别注重人机交互功能的设计,更具人性化。

2) 抗干扰的能力强,更加可靠。这主要得益于输入输出电源先进的设计技术,它采用光电隔离的技术保证了系统不同的部分可以独立的运行。

3) 功能强大,体积小安装方便,价格相对较低。

4) 能够适应各种不同的复杂环境,有完善的硬件配套设施。PLC具有一系列不同的产品,能够满足不同环境的需要。同时它对于环境的敏感度较低,因此能够适应较为复杂的环境。

5) 故障率低,维修方便。PLC技术有着严格的实时监测和报警系统,工作人员可以在故障发现的初期及时的做出反应。

6) 系统设计简单,调试工作量小。在调试的过程中可以通过分模块调试的方法,同步的进行调试,大大节约了调试时间。

1.2 主排水泵工作原理

排水泵本质上是离心泵的一种,高速旋转的叶轮能够为水提供巨大的离心力,水在快速的旋转过程中通过离心力的作用从叶轮中飞出去。排水泵内的水被抛出去后,叶轮中间部分从新变为真空管状态,通过真空压力将水管内的水吸入水泵内,这样循环往复达到排水的目的。

自动控制系统的排水泵是依据地下水位的检测结果来确定启动或者停机,在水泵开启之前要先启动真空系统,向水管以及泵壳内充满水排除空气。否则因为空气密度较低会导致离心力不足,进而无法达到排水的目的,甚至会损坏水泵。同时为了防止长时间运行导致水泵过热而出现故障,自动控制系统会根据水位以及水泵的运行时间自动调整水泵的开启与停止,在一个水泵运行时间过长之后会自动关闭,然后开启另一个水泵。

2 基于 PLC 的煤矿主排水泵自动控制系统的设计原理

2.1 基于 PLC 的煤矿主排水泵自动控制系统的功能设计

总得来说,基于PLC的煤矿主排水泵的自动控制系统主要具有控制功能、保护功能、信号显示功能、通讯与监控功能以及调度功能。各种功能相互协调,实现监测、通讯、处理、反馈、实施等一系列自动化控制工作。

1) 真空度实时监测与处理。在每一台水泵的入口处安装专用的压力传感器,严格检测水泵入口处的真空度。通过严格的真空自动检测使得水泵只有在达到运行所需要的真空条件时才能正常启动,防止水泵由于为达到真空度而抽不上水,甚至是发生故障。

2) 水位实时监测与处理。水位是控制排水泵是否开启的直接因素,因此在抽水井出可以配置超声波液位仪,通过超声波液位仪实时的检测抽水井内的水位,然后将检测结果以模拟信号的形式传输到PLC控制器中,经过数据的处理与反馈,在电脑显示屏上显示监测数据并做出相应的处理措施。

3) 系统故障的实时监测与处理。由于主排水泵的工作环境较为复杂极易发生故障,单纯的通过人工检查难度很大。因此要通过实时故障监测系统来及时的发现故障,可编程逻辑控制器的控制柜可以通过多条线路得到各种系统的数据信息,通过与预先设计好的正常值进行比较,及时的发现系统故障,并启动故障警报系统,及时的停止主排水泵的运行。

4) 对水闸阀门的实时监测与处理。在闸门上配置监测装置,其中行程开关能够及时的获取并通过总线像可编程逻辑控制器反馈闸门的开启和关闭信息。在信息的传递过程中数据信息要先通过数字处理模块进行处理,然后再传递到远程扩展的控制模块中。

5) 对设备温度的实时检测与处理。排水泵在长时间运行之后会产生大量的热量,一旦过热就很可能导致设备损坏,因此排水泵的电机通常都会使用阻值较高的电阻。同时电机、轴承等温度较高的部位还有装有温度测量装置,实时的测量该部位的温度并通过处理之后将温度信号传输到PLC控制柜中,通过计算机屏幕反映出来。系统就可以根据预先编写好的程序,针对不同的温度做出不同的控制指令。

6) 对压力的实时监测与处理。在吸水管和排水管中分别配置负压力传感器和压力传感器,实时的监测水管内的压力,压力信号在处理器中经过处理并与预先设定的保准数据进行对比后,可以准确的判断水泵的真空程度。避免了水泵由于未达到真空标准便开启所可能造成的事故。

2.2 基于 PLC 的煤矿主排水自动控制系统的结构设计

PLC在自动控制系统中主要分为三个结构层次,地面监控主站层、控制及通讯管理层、机械设备层。

1)地面监控主站层。该层主要是通过PLC负责对井下环境的实时监测,通常由自动控制系统、监控软件以及显示系统组成。利用这些设备工作人员就可以看到井下的实时情况,并在地面上就完成相关操作,提高了信息的传输速度以及处理速度。同时在地面进行操作还能够保证工作人员的安全。

2)控制及通讯管理层。该层主要负责处理信号、诊断故障,通常由信号处理设备、电气控制设备以及信号收集设备组成。对井下监控设备传递过来的信号进行处理,自动的与预先设定好的标准数据进行比较,并根据编程的内容做出正确的反应,同时将采集到的信息传送到地面控制层。

3)机械设备层。该层也是整个自动控制系统的末端,主要负责执行控制系统的命令,通常由吸水管、排水管、电机以及水闸阀门组成。通过改装使井下设备具有信息采集和自动运行的功能,需要注意的是在改装的过程中要保留原本人工操作的方式,以防自动控制系统出现故障。

3 基于 PLC 的煤矿主排水泵自动控制系统的程序设计

自动控制系统的程序设计要根据实际的需要以及控制方案来进行,包括了PLC程序设计和组态软件设计两大部分。

3.1 PLC 程序设计

PLC程序设计又叫做组态硬件设计,在程序编制的过程中通常采用模块式结构,目前在程序设计的过程中通常选用西门子S7-200PLC编程软件,这也是目前标准化程度较高的逻辑编程软件之一,同时它还具有多种常用的辅助编程程序。在设计的过程中首先要在专业的编程软件中生成一个完完全全相同的硬件系统,然后进行相关参数信息的设置。完成上述工作后才能编制顺序控制程序,将相关数据进行初始化,根据实际需要选择适合的程序流程。

需要注意的是水位检测、压力检测、故障检测以及报警等功能是存在于不同模块中的,可以单独的进行标准化设计,设计完成之后再将其连接起来。这样能够大大缩减编制程序以及调试的时间。

3.2 组态软件设计

为了方便实时监控工作的进行必须要通过组态软件程序的设计以及变成生成合理的人机交互界面。目前,西门子WINV4.0是最常用的自动监控软件设计组态软件程序。它可以自动的生成各种图形,在保证了动态可视化功能的同时能够提供报警系统和集成信息给煤矿的主排水泵的自动控制系统。

在实际的操作过程中,故障报警能够引起操作员的注意,然后操作员利用画面控制和画面显示的功能查看相关设备的运行情况,并且可以通过触摸屏获取实时的数据信息,根据反馈的信息下达相应的指令。可以说组态软件设计提供了一条可视化控制的途径,既保证了处理措施的准确性,又避免了操作人员下井操作所带来的风险。

4 结语

排水泵控制系统 篇8

1 硬件系统组成及其基本原理

井下排水泵监控系统的硬件组成如下:西门子S7-200系列PLC CPU224一套;12位4通道A/D模块EM231两套;台达DOP-B系列10英寸触摸屏一套;蜂鸣报警器一个;各种传感器, 包括温度传感器、压力传感器、电压变压器、电流互感器、液位传感器等。硬件连接结构如图1所示。系统基本工作原理如下:触摸屏作为人机界面可进行参数设置 (如水位阈值) 和主排水泵的运行参数及实时水位的显示。主排水泵的运行参数有工作电压, 工作电流, 真空度, 泵油的温度, 润滑油的油压等。系统的主控制器 (CPU224) 根据测得的各种运行参数进行全面的逻辑分析, 通过与触摸屏设置的相关参数进行比较, 判断是否有异常情况发生, 并能在异常情况下自动启动继电器控制相应节点主排水泵的开关。当主排水泵的真空度不能满足相应要求时启动保护, 润滑油断油保护, 实现电气闭锁, 排水泵的运行将自动停止。系统触摸屏的醒目位置显示最低水位警戒线、最高水位警戒线和井下实时水位线。主控制器通过比较当前水位和设定值进行判断, 即当前水位小于最低水位警戒线或当前水位高于最高水位警戒线时, 系统会给出报警信息, 并关闭或启动相应的主排水泵和富辅助排水泵。

2 系统软件设计

监控系统的软件系统主要包括两个部分, 第一部分是触摸屏的人机界面交互设计, 第二部分为PLC的软件设计。本文仅对PLC部分的软件设计进行阐述。

PLC软件设计主要由主程序, 初始化子程序, 扩展模块检查子程序, 数据采集子程序等构成。各程序的框图如图2-图5所示。

3 结语

本文根据实际的地下生产环境, 设计了基于西门子S7-200系列PLC和台达DOP-B系列 (HM1) 10英寸触摸屏的井下排水泵监测和控制系统。系统以S7-200系列CPU224PLC和EM231A/D为核心模块, 实时采集地下排水泵的运行参数并显示, 自动控制排水泵启动和停止, 实时监控地下水仓水位情况, 当水位过高超限时给出警报。本文设计的系统工作可靠, 性价比较高, 具有一定的工程应用价值。

摘要：井下排水系统在煤矿地下开采过程中承担着井下积水排出的重要任务, 是保证煤矿安全开采的重要系统。而对地下排水泵的监测和控制则是井下排水系统的重要环节。本文根据实际的地下生产环境, 设计了基于西门子S7-200系列PLC和台达DOP-B系列 (HM1) 10英寸触摸屏的井下排水泵监测和控制系统。系统以S7-200系列CPU224PLC和EM231A/D为核心模块, 实时采集地下排水泵的运行参数并显示, 自动控制排水泵启动和停止, 实时监控地下水仓水位情况, 当水位过高超限时给出警报。本系统工作可靠, 性价比较高, 具有一定的工程应用价值。

关键词：PLC,地下排水水泵,触摸屏 (HM1)

参考文献

[1]陈维仁.煤矿井下排水自动控制系统的研究与实现[J].中小企业管理与科技 (上旬) , 2010 (2) :163-164.

[2]李宁, 魏传勇.煤矿井下排水自动控制系统关键技术分析[J].现代商贸工业, 2010 (3) :318.

[3]杨金香.PLC控制系统抗干扰措施探讨[J].科技促进发展 (应用版) , 2010 (6) .

[4]袁小东, 邓先明, 王冬冬, 卢佳, 张敏.基于以太网的煤矿排水综合自动化系统[J].工矿自动化.2009 (07) .

[5]植海深, 卢德明, 张应红, 徐晋勇, 侯原亮.矿井自动排水系统综述[J].大众科技.2012 (06) .

排水泵控制系统 篇9

1 管路振动的危害

(1)管路振动使管路和水泵的机械连接部件承担额外负荷,对其损伤特别大,尤其是共振,可能使这些部件变弯、折损。

(2)管路振动会引起测试时采集到的数据产生波动,降低了测试系统的精度。

(3)管路振动严重影响测试系统的稳定性。

(4)管路振动产生噪音,影响水泵测试环境。

2 管路振动原因分析

水泵性能测试管路系统如图1所示。通过对管路系统的分析,得出引起管路振动的主要因素如下。

(1)水泵自身发生气蚀引起管路振动。

(2)管路连接法兰没有拧紧或周围螺丝松紧程度不均,产生抖动;没有调好轴承连接横向水平度,引起水泵管路产生振动。

(3)管路中高速流体流过电磁闸阀时形成节流,前后产生压差,当压差达到一定值时,混入液体中的气泡体积增大并聚合。当电磁闸阀的下游压力低于空气分离压时,溶解于液体中的气体迅速从液体中分离出来产生大量气泡,形成严重气穴。当电磁闸阀的下游压力低于该温度下液体的饱和蒸气压时,液体沸腾汽化产生大量气泡,形成强烈气穴。当气泡被流体带到高压区时,体积急剧缩小或溃灭,产生局部压力冲击,引起管路强烈振动。这是引起管路振动的主要原因[1,2,3,4]。

通常用气穴系数k表征气穴发生的倾向,系数k定义如下:

undefined

由 ρVundefined/2=P1-P2 (2)

则undefined

式中,P2为阀门下游压力;Pg为某温度下的空气分离压;ρ为流体密度;V2为阀门下游处的流体平均流速;P1为阀门上游压力。

当以绝对压力表示各压力时,Pg≈0。

此时,undefined

由此可以看出,P1/P2值越大,k值越小,越易发生气穴。

(4)高速流体流经电磁闸阀时,形成射流,冲击变径弯头,引起管路振动。

(5)管路内流动的脉动液体,在遇到变径弯头时产生激振力,造成管路振动。

3 管路减振的措施

解决主排水泵性能测试系统管路振动的有效措施是削减激振力。由于主排水泵和周围机械设备所产生的振动难以消除,故削减激振力主要是削减管路系统内的压力脉动激振强度。

3.1 合理布置管路系统

(1)缩短水泵吸入管路,并避免有较长的水平吸入管段,以减小吸入管路阻力,降低水泵发生气蚀的可能性。

(2)水泵出口管路略向上倾斜,以免管内积存空气。

(3)把电动闸阀、整流栅等节流装置放在靠近泵的出口处安装,减少产生压力脉动的危险。

(4)在出水口短节中间部位安装2个阻尼孔板,增加出水阻力,增大电动闸阀阀口开启度。

(5)在过渡短节中间部位安装2个阻尼孔板,减小电动闸阀出口射流速度。阻尼孔板厚度应尽量大,孔径要小。

3.2 使用弹性支撑

把用于支撑管路的普通支撑改为弹性支撑,弹性支撑是在普通支撑上端安装弹性装置(图2)。弧形金属套起限位和保护橡胶垫的作用。橡胶垫的选用取决于所承载的管路质量,其压缩量不宜过大,否则起不到良好的抗振效果。

4 试验效果

2011年4月,焦作某水泵厂主排水泵性能测试系统采取了以上减振措施。试验时水泵运行状况良好,管路振动大大下降,所测试的流量值(表1)均在正常范围内且波动很小,现场噪音明显减弱。

m3/h

5 结语

通过合理布置管路,使用弹性装置,削减了管路振动的激振力,管路振动明显减小,系统的稳定性大大提高。该措施的实施有效提高了主排水泵性能测试系统的精度,降低了环境噪声。该方法简单易行,且减振效果良好。

摘要：阐述了主排水泵在性能测试时管路振动所造成的危害,分析了管路振动产生的原因,提出通过合理布置管路系统和增加弹性支撑来解决振动问题,并进行了试验。试验结果表明:采取措施后,管路振动明显减小,系统稳定性大大提高。

关键词：主排水泵,性能测试,管路振动

参考文献

[1]何川,郭立君.泵与风机[M].北京:中国电力出版社,2008.

[2]梁向东.节流对管路振动特性的影响[J].噪声与振动控制,2001(4):8-10.

[3]梁向东.船舶管路中高频振动成因分析及控制策略研究[J].噪声与振动控制,2009(3):101-102.

排水泵控制系统 篇10

一、煤矿井下排水泵控制的现状与问题

当前大部分大型煤矿企业已经全面实现了自动化控制理论应用, 但是就目前煤矿开采的实际情况来看机械自动化控制的实践运用仍然存在较大的发展空间, 存在实际状况与理论研究严重不对称的情况。自动化控制设备出现汇总大安全事故、长时间闲置等情况使得煤矿企业浪费了大量的资源[1]。并且我国煤矿企业的井下排水泵系统仍然是传统的模式, 发展速度十分缓慢。煤矿井下排水泵的运行设备还是依靠最为传统的人工手动控制, 长时间的设备落后、实践经验不足等问题严重制约了煤矿企业生产发展的需求, 更为煤矿企业安全生产运营埋下了安全隐患。选择排水泵的型号是保证矿井下的水及时彻底排出的基本条件, 如果选择错误不仅会影响到煤矿开采的效率, 还会引发安全事故[2]。

二、PLC技术在煤矿主排水泵自动控制系统中的功能

在矿井挖掘过程中时刻都会出现水流涌入的情况, 这对矿井的安全生产构成了严重的威胁, 因此煤矿的排水设备一定要满足能够彻底抽出水流的需求, 并且更加应该满足当矿井遇到水流突然大量涌入矿井的情况下作出紧急处理措施的要求。

(一) 控制功能。

排水泵的自动控制系统一般包括手动、半手动以及自动化的控制方式。手动控制与人工控制相似, 都是通过操作控制箱来实现系统的排水功能;而半手动主要就是依靠人工打开排水泵, 启动暂停排水泵都是按照PLC设置好的程序来实现的。自动化控制模式则是完全摒弃了人工操作, 完全以PLC所设置的程序来进行排水工作[3]。

(二) 保护功能。

PLC技术下的排水泵自动控制系统能够自主对故障进行诊断, 并且对各项指标的数据进行自动检测。如每一项指标的数据异常PLC就会发出警报提醒, 同时暂停出现异常的泵运行。

(三) 显示参数。

PLC技术下的主排水泵自动控制系统能够对排水泵轴承的温度、水位、水温等各种数据进行实时监控, 在发现异常情况后立即处理, 第一时间避免了意外事故的发生。

(四) 远程监控。

PLC技术下的主排水泵自动控制系统可以通过通讯设备来实现控制连接。矿井下的PLC与煤矿上的控制设备可以进行实时通讯, 从而实现了远程监管控制的目的。准确检测各项质保数据, 对泵的工作情况进行检测, 还能够拍摄记录下矿井内的情况并将信息传递至矿上。

(五) 合理调度。

PLC技术下的煤矿主排水泵自动控制系统不仅可以实现自动开启暂停水泵外, 还能够根据水位的变化来控制工作排水泵的数量。这一功能不仅延长了排水泵的使用年限, 还降低了煤矿企业在电力上的消耗, 降低了运营成本。

三、PLC技术下的煤矿主排水泵自动控制系统设计

(一) PLC程序设计。

PLC程序设计首先要进行硬件组态, 其主要目的就是要构建形成一个与硬件系统相匹配的系统, 进而将网络与其中规定各个模块实现生产, 对组成部分的参数进行相应的设置, 使得硬件组态固定输入与输出的变量地址, 从而开始进行编制程序。在PLC程序设计中使用的是STEP7软件编制, 其能够实现梯形逻辑图、语句编辑等功能。PLC技术在不同的工作环境下会调整I/O模块以及相应的设备。在该系统中安装了能够进行人机对话的接口模块, 从而进一步强化实际操作性能, 让通讯操作更加便捷。在工业局部网络中还增添了网络接口模块, 以便进一步保证通讯的稳定性与畅通性。各个I/O模块的介入给PLC的应用提供了巨大的便捷[4]。另外在输入接口要注意隔离与防护措施, 为了避免电磁对输入端口产生干扰或辐射对其造成影响的情况发生, 可以采用光电耦合器作为其输入端口。应用RC滤波器能够有效地改善触电震动这一问题。在PLC的输出接口有三种输出模式, 每一种模式的线路上都应该采取一定的隔离保护措施来保证系统的正常运行。

(二) 组态软件程序设计。

组态软件程序一般是应用于人机操作界面的, 其能够对系统进行实时的监督控制。在系统中应用WINCC自动监控系统来进行程序设计可以形成标准化的矢量图, 并且添加报警功能, 将矿井排水的功能实时显示在界面上。在人机界面上相关工作人员还能够监测实时数据并且对报警信息进行处理。在人机操作界面上使用触摸屏的方式对其进行控制, 实现了控制过程的全场可视化。另外, 该系统还存在一些实用的功能, 可以将矿井下的信息传递至矿上, 实现远程在线信息互动。

四、结语

煤矿主排水泵自动控制系统中应用PLC技术的程度也在日渐完善, 该自动控制系统操作性能稳定, 安全系数高, 而且在实际的应用过程中鲜有发生故障的情况, 同时具备了故障诊断与处理的功能, 保证了煤矿生产的安全。PLC技术下的煤矿主排水泵能够自动启动或关闭水泵进行排水, 在提高排水效率上的优势十分明显, 同时还大大降低了人工成本, 增加了矿井排水的安全性, 给企业带来了一定的经济效益。

参考文献

[1].季振华.基于PLC的煤矿井下排水自动控制系统设计研究[J].煤炭技术, 2013, 9:86~88

[2].袁媛, 张然, 李英辉.基于PLC的煤矿主排水泵自动控制系统设计作[J].煤矿机械, 2014, 2:206~208

[3].张利.基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现[D].西安电子科技大学, 2012