牛传生
朱仙庄煤矿保运一区 安徽宿州 234111
摘要：排水在整个煤矿生产过程中是非常重要的环节之一，煤矿排水系统是否良好直接影响煤矿安全生产，不利于提高煤矿企业的经济效益。将煤矿主排水控制系统投入运行后，提高了泵房排水系统运行的速率，安全性能更高，可靠性更好，操作起来更为便捷，更重要的是能够有效地延长水泵的使用寿命，促使主排水系统的排水能力得到提高，同时还能够降低故障发生的频率，减少维修故障花费的时间与经济，促使煤矿企业的经济效益和社会效益得到提高。文中，笔者分析了煤矿主排水控制系统的组成以及PLC的主要特点，且探究了煤矿主排水泵集中控制的应用。
关键词：煤矿；主排水泵；集中控制；应用
煤矿排水系统承担着排出矿井下全部涌水的重要任务，是报账煤矿安全生产的重要环节之一，因此我们必须要建立现代化的排水系统，有助于提高煤矿企业的经济效益和安全效益。但是，目前国内仍旧有不少矿井采用的排水系统较为落后，严重影响了煤矿企业的发展。为了将先进的科学技术运用到煤矿企业中，提升矿井机电管理的现代化水平。
1.煤矿主排水控制系统的组成
煤矿主排水控制系统由三个层面组成：现场层（远程IO）、控制层（PLC）、管理层（工业计算机）。远程IO实现了现场数据的采集和上传；PLC作为控制器，完成了逻辑处理和控制任务；工业计算机利于友好人机界面实现了人机对话和远程监控功能。以PLC为基础的煤矿主排水几种控制系统是由PLC、触摸屏、检测部分以及执行部分等组成。
2.PLC的主要特点
2.1灵活、通用。PLC是通过在储存器中的程序实现控制功能。假如控制功能需要进行改变，就单纯的将程序进行相应修改，同时少量接线就可以实现。同一个PLC可以用以控制不同的对象，只要通过改变软件就可以满足不同控制的需求。
2.2可靠性高、抗干扰能力强。通过研究，PLC具有非常高的可靠性，同时还具有很强的抗干扰能力，不会出现其他控制系统中接线老化、触电电弧等现象。换言之，PLC更为适应煤矿矿井下的恶劣环境，同时还能够降低经济投入。
2.3编程简单、使用方便。PLC采取的是面向控制过程、面向问题的“自然语言”的编程，较为容易掌握和理解，且使用起来操作简单。
2.4接线简单。PLC需要的设备较少，需要接线的地方较少，且较为容易，它住需要将输入设备（如按钮、开光等）与输入端子联接，将输出设备（如接触器、电磁阀等）与输出端子联接，需要接的线非常有限，工作人员的工作量极少。如果出现问题，维修起来较为容易。
2.5功能强大。PLC即具有条件控制功能、定时控制功能、计数控制功能等，还具有完成A/D、D/A的转化、数字运算和数据处理以及通信联网、生产过程监控等。
2.6体积小、易于实现机电一体化。PLC是专门为工业控制而设计的计算机，它的结构较为紧凑、切坚固耐用，同时还较为容易实现机电一体化。
3.煤矿主排水泵集中控制应用
3.1节约排水的电费
煤矿排水所花费的电费是煤矿生产成本的重要组成部分，其对煤矿产煤的成本有很大的影响，因此我们要针对实际情况，选用恰当的方式，节约电费。鉴于高峰、平段、低估的三种电价的区别非常大，可以采用“削峰填谷”的分时段排水方式。这就要求，我们研究矿井的涌水量、水仓储水能力、各时段电价、排水能力以及官网特性等之间的关系，使自动化系统做到合理利用水仓，白天多储水，夜间多排水，并及时调正运行水泵的数量，降低最大电力的需求量和管网阻力，从而有效地降低排水的成本。
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矿井的排水系统涉及到的数量都不是恒定不变的，而属于变量，因此我们要建立动态数学模型，确保矿井排水自动化。一是，水仓水位变化与储水容积。由于受到各种因素的影响，水仓、清理斜巷、吸水井等的断面大多数为不规则形状，不便于计算水的体积，因此我们可以将水位传感器装设到吸水井中，确保及时了解水的实际情况。二是，水泵“避峰填谷”运行。根据水仓水位的变化合理调动水泵在用电的平段和谷段工作，避免峰段启动，调度水泵在平段和谷段将水仓水位排降到设定水位，使水仓流出足够的空间容纳矿井的涌水，而在峰段尽可能地减少水泵的开放时间，从而有效地降低电费的支出，确保电的有效利用率。
3.2减少工作人员的工作量
传统的模式下，矿井的排水主要依靠工作人员进行，而由于矿井排水涉及的方面众多，需要工作人员之间相互协调，共同合作才可以完成，往往会造成工作人员跑前跑后，取得的成效非常不理想，导致工作人员的积极性不高，长此以往会对煤矿企业有很大影响。概括来讲就是，由于煤矿主排水系统存在的问题，导致工作人员的工作量巨大，导致工作人员的积极性，导致煤矿企业的生产效益受到影响。
集中控制排水，其实就是自动化排水系统。自动化系统以各种现场数据作为控制依据，其中数据的采集较为重要。如，水位检测一般会采用压力检测法。选用四个压力传感器，分别安装在四个吸水井中。当水仓水位上升时，导管中的空气就会受到压缩，使传感器的压力增大，而传感器输出电流与压力呈线性关系。因此，该压力值就可以在仪表上显示出来，并通过PLC上传至上位计算机。在吸水井的上水位和下水位的位置上安装一个水位开关，可以完成开停水泵这项工作，这无疑就减少了工作人员的工作量，使工作人员有更多的精力投入到其他工作中，从而提高煤矿企业的经济效益。另外，现场PLC控制器上可以用汉字显示各种故障的信息，且及时地发出报警的讯息，而在地面控制站上可以显示现场单元当前的报警信息以及保存报警的纪录，便于维修人员进行维修，减少维修人员的工作量。
3.3避免安全事故的发生
排水系统能否满足煤矿的需求，直接影响着煤矿的生产和工作人员的生命安全。煤矿安全事故对煤矿企业的经济效益和社会效益有很大的影响，而传统的排水系统，一般需要工作人员动手操作，存在很多造成故障的因素。自动化排水系统，减少了工作人员操作不当造成故障发生的几率，同时还减少了维修人员的维修量，保障了排水系统正常工作的时间，为煤矿正常生产提供了可靠的保障。煤矿主排水泵集中控制具有保护功能：一是，超温保护。水泵是排水系统中较为重要的设备，煤矿企业的排水系统需要长时间运行，也就是说水泵需要长期运行。摩擦产生热，水泵轴承温度或者定子温度超出允许值时，可以通过超温保护装置和PLC实现超额报警，提示工作人员及时做出处理，避免出现故障。二是，流量保护。当水泵启动后或者正常运行时，水流量达不到正常值时，就可以通过流量保护装置停止水泵的运行，自动转化为启动另一台水泵，提高时间的利用率。三是，电动机故障。利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制。四是，电动闸阀故障。由电动机综保监视闸阀电机的过载、短路、漏电、断相等故障，参与水泵的连锁控制，避免故障的出现，提高煤矿的安全生产效率。
4.结语
水泵是矿井排水系统中最为主要的设备之一，而将煤矿主排水控制系统投入运行后，提高了泵房排水系统运行的速率，安全性能更高，可靠性更好，操作起来更为便捷，更重要的是能够有效地延长水泵的使用寿命，促使主排水系统的排水能力得到提高，同时还能够降低故障发生的频率，减少维修故障花费的时间与经济，促使煤矿企业的经济效益和社会效益得到提高。
参考文献：
[1] 李震.煤矿井下水泵性能分析状态监控与故障诊断系统研究与应用[D].中国矿业大学 2014.
[2] 尹文波，张鲁花，张惠民.煤矿井下中央水泵房自动化控制系统设计[J].煤矿机电.2010（02）：13-17.
[3] 朱本超.引力场的能量、动量、角动量及其规范相关性的研究[D].华中科技大学 2013.
论文作者:牛传生
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/21
标签：煤矿论文; 水泵论文; 矿井论文; 排水系统论文; 水位论文; 工作人员论文; 故障论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;