摘要：离心泵排水控制的启动和停止操作步骤与潜水泵相比比较复杂，离心泵实现自动化控制，要解决很多难题。通过对离心泵控制的研究，创新了一套智能化的控制系统，并成功在矿井排水中应用，达到无人值守自动智能控制的要求。
关键词：离心泵；自动启停；智能切换；无人值守；监控
《离心泵无人值守自动智能控制系统》项目根据集团公司科技兴企的指导思想，矿井转型发展的需要，在梧桐庄矿党政领导的大力支持下，进行的一项科技创新成果。《离心泵无人值守自动智能控制系统》的发明，为矿井的减人提效创造了条件。
该系统具有自动功能，能够在无人员干预的情况下依据水仓水位或供水压力自动控制水泵的运行，实现离心泵的自动灌泵、排气、高、低水位启动与停止等功能。该系统同时具有智能功能，能够根据不同的运行状态进行判断，实现智能切换，故障报警等多种功能。并能根据水量大小，启动不同的台数，保证了无人值守的水泵可靠运行。 本系统依据离心泵的工作原理，创造性的利用硬件及PLC软件技术实现了离心泵的自动控制。本装置功能强大，成本低廉，并能够适应多种工况条件下的自动运行。此项发明攻克了多项技术难题，为实现矿井减人提效创造了很好的条件。
一、系统组成
1、系统采用三菱公司生产的型号为FX2N系列PLC作为主控单元。
2、输入为127V，输出为24V的电源模块1个。
3、24V小型继电器8个。
4、24V电动球阀4个。
5、流量开关2个。
6、煤位传感器6个
7、隔爆兼本安控制箱1个。
二、传统离心泵的开停泵流程
1、打开水泵放气阀门。
2、打开灌泵阀门（灌泵水可用排水管路水、或压力水）
3、灌好泵后，关闭放气阀，关闭灌泵阀。
4、启动水泵。
5、压力正常后，开管路排水阀门。
6、停泵先关闭排水阀门，再停泵。
三、自动控制离心泵开、停泵流程
1、PLC控制装置得到高水位信号。
2、控制装置打开放气电动阀，同时打开灌泵电动阀。
3、放气阀门处传感器得到灌好泵的信号。
4、自动控制先关放气电动阀，延时关闭灌泵电动阀。
5、启动水泵。
6、待水排至低水位时，控制装置得到低水位信号。
7、控制装置打开放气电动阀。
8、水流量开关断流。
9、停止水泵运行。
10、关闭放气阀。
11、水位涨到高水位自动按上述流程循环运行。
四、实现功能
4.1离心泵基本功能的实现，下面以控制两台泵为例。一号泵为主，二号泵为辅。
水仓内安装有高水位、低水位、报警水位，三个探头，当水仓水位到达高水位时，主控单元PLC得到高水位信号，控制灌泵电动阀、放气电动阀同时动作对泵体进行排空气操作，当吸水管及泵体内空气排净后，安装在排气电动阀管路口的传感器得到泵已灌好信号，此信号传到PLC控制单元，PLC做出判断后，先关闭放气电动阀，延时关闭灌泵电动阀（保证启动泵之前，泵体内没有空气），然后启动水泵。排水管路上安装有水流量电子开关，可显示水流量的大小，及是否上水的判断。如果水流量开关显示上水正常，水泵将正常运行，水仓水位到达低水位时，按自动停泵程序停止水泵的运行。如果水泵没能正常上水，5秒后将停止水泵的运行，并允许水泵自动进行第二次灌泵操作，灌好泵后启动水泵，如果水泵存在问题，还没能上水，程序将自动切换到另一台泵，进行启动另一台泵的程序。同时报警指示灯发出一秒的闪烁故障信号。由于水泵底阀漏水严重，超过了正常灌泵所需时间，放气口得不到灌好泵信号，PLC控制关闭灌泵、放气电动阀同时直接切换到另一台泵进行相关的起泵程序操作，并发出一秒的闪烁报警信号。如果水泵正常运行后，由于盘根磨损及其它情况导致水泵运行中出现“丢水”现象，水泵将停止运行。并自动切换到另一台泵进行相关的起泵程序操作。如果另一台泵也有故障，将发出急促的报警信号。如果水仓水位到达超高报警水位，将发出常亮的红灯信号，并允许进行多台水泵的依次启动。如果是两台泵系统，可以选择任意一台泵为主泵，另一台泵为辅，当主泵有故障时，可以自动跳转到辅泵运行。也可设置自动定时进行两台泵的切换。
4.2方便的维修试验功能。
在控制箱上有六个按钮，第一个按钮为复位及1#泵选择，故障排除后按下复位按钮，系统恢复初始状态，同时默认1#泵为主2#泵为辅运行方式，如果此时是高水位，1#泵将按自动启泵程序运行，如果没在高水位，想试验运行，可按下此按钮持续3秒，1#泵将按程序自动运行。同理如果按下第二个按钮，即选择了2#泵如果此时是高水位，2#泵将按自动启泵程序运行，如果没在高水位，想试验运行，可按下此按钮持续3秒，2#泵将按程序自动运行。第三个按钮为自动停泵按钮，按下此按钮水泵将按自动停泵程序进行停泵。
4.3保留原有功能。
当水泵自动控制系统出现故障时，可以直接按手动操作方式进行水泵的正常操作。操作箱下排三个按钮为1#泵手动启动、2#泵手动启动，第三个为手动停止以及急停按钮，当水泵自动运行状态下如果遇到紧急情况，也可按下此按钮，水泵将立即停止。
五、安全提示
5.1报警红灯为间隔1秒闪烁信号时，为水泵故障信号；报警灯为常亮时，为超高水位警戒信号。发现报警信号后，值班室要立即安排人员前往维修，以保证排水系统安全。
5.2在自动水泵排水无人值守情况下，为确保安全可靠，利用环网将水仓处摄像头信号传至值班室。也可通过矿环网实现地面的操控。
5.3为保证水泵安全运行，水泵维护人员要定期对水泵进行维护保养。
六、特别说明
本系统最大的特点不仅能够实现水泵房的无人值守自动智能排水功能，并且摒弃了传统自动水泵控制当中的电动闸门环节，节省了成本，并且颠覆了以往的停泵必须先关闸门的步骤，本系统利用软件控制技术实现了平稳停泵，没有停泵时的水锤现象，使逆止门平稳下落，得到了停泵满意效果。
七、总结
本控制系统已在梧桐庄矿井四采泵房成功运行二个多月，效果良好，真正实现了无人值守的全自动化智能控制。本系统结构简单，成本底，容易实现，是值得推广的好项目。
参考文献
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[3]刘学梅，孙志坚.微机自动化检测系统在水泵性能综合实验台中的应用[J].青岛理工大学，2005.
论文作者:张玉芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/9
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