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一、概述
自动排水装置是根据具体的实际情况，在原来的设施基础上进行自动化改造，以使设备在无人职守的情况下自动运行和自我诊断的一套系统。通过工业计算机的决策控制，对设备的运行状态、运行过程进行自动检测、自动控制，使设备达到最佳工作状态，从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。
基于以上原因实现矿井排水自动化控制和地面远程监控：第一：可依据水仓水位起停水泵，提高水泵有效利用率，大大降低生产成本。第二：可减少看护人员，相应减少工资投入，并可充实设备维护检修队伍，提高维护质量，减少事故发生，变事故发生后的被动检修为主动的定期检修，提高设备的使用率。第三：可以保证安全生产，改善工作环境，提高劳动生产率。第四：可有效的保护水泵电机等设备。延长使用寿命，减少事故停机时间，提高排水能力。第五：通过调整开停时间避开电力负荷高峰期，有效地削峰填谷，节约电费开支。
二、系统组成及工作原理
（一）系统组成
主排水自动控制系统，利用工业以太网环网，将主排水自动控制系统就近原则的接入到矿井工业以太环网中，最终可以在全矿矿井综合自动化调度集成平台对水泵的运行工况进行监测并可以远程控制。
（二）工作原理
工程建设要求最终能够达到减人提效，集中监测、监控矿井排水系统的工序节点，可灵活地设置监控模式，并可进行实时的高质量的数据传输，方便存储数据和检索历史数据。每台水泵放置一台矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，用于完成正压、负压、温度、流量的模拟量采集；完成闸阀开到位、关到位、电机运行状态等开关量的采集；完成闸阀开、关，球阀开、关，电机开启、关闭等控制设备的执行。
在操作工值班处，设置一台矿用隔爆兼本安型显示控制箱，用于与每台可编程控制箱通讯，并把泵房所有数据上传给上位机，完成数据的采集、临时存储及数据交换。自动工作模式下，根据水泵的使用效率，调度每台水泵的开启与关闭；远程工作模式下，接收上位机的开启与关闭指令，下达相应的控制箱，完成水泵的开启与停止操作。
数据采集由PLC自动实现，PLC输入模块经过各种传感器将开关量信号采集变送至PLC中作为逻辑处理条件和依据。连续检测水仓水位，将水位变化信号进行转换处理。检测正压、负压、排水管路流量等、控制水泵启、停。
三、系统功能及特点
具有远程启动、停止、复位和测试功能，并可进行地面远程编程、故障（保护）屏蔽及控制方式转换；具有 “自动”、“手动”、“检修”、“远程”四种工作方式，工作方式可直接在井下控制柜上设定或由地面主机设定。
（一）自动
（1）由液位传感器连续监测水仓水位，根据水仓和吸水井的水位，自动开停水泵及其阀门，在正常水位时，各水泵自动轮换工作，在危险水位时，自动投入必要数量的水泵。
（2）根据所监测的水位信号，设定出低水位、中水位和高水位信号。低水位时停泵；中水位时水泵一台运行、两台备用；高水位时，依据水位上升趋势，依次开启1#、2#、3#、4#水泵。
（3）可根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电负荷等参数，根据避峰填谷的原则自动开启、停止水泵的运转，并能实现泵阀的联锁启动，对运行中的各种参数进行实时监控。
（4）当运行的水泵出现轴承超温（先报警，后报故障）、开关柜故障、流量不够或压力突然降低时自动停止运行，并提示报警。通过接口向上传送数据、画面。
（二）手动
操作人员根据水仓显示水位，人工手动开停水泵及确定开泵台数，电机及其阀门的开、停由PLC自动执行。可现场就地或地面监控中心就地完成，对运行中的各种参数进行实时监测，通过接口向上传送数据。
（三）检修
维修人员用操作按钮可操作任一水泵电机、电动闸阀、电磁阀的开关，解除相互闭锁关系。
（四）远程
由地面监控中心选择“远程控制”界面，该状态下可以进行“手动”和“自动”状态的控制。“参数设置”画面，可进行不同设置，一定要保证闸阀开度不为0，然后选择“循环开泵”，当系统状态在“自动状态”下时，操作员可以进入单台泵界面下，进行“一键启动”或“一键停止”。
（五）网络功能
在地面机电监控中心设置上位机，将现场设备运行状态、故障状态、传感器信号等传输到上位机，并入矿井信息化系统。
（六）故障自诊断功能
可准确判断故障类型、位置并能进行图像和语音提示及打印输出，故障自动切换时间小于20秒。
（七）实时报警/报警记录
当被测参数超限、保护动作及设备运行 状态改变后，在井下控制柜及地面上位机均可发出语音、文字告警提示，并进行声、光、语音报警。实时保存信息。
（八）图形曲线显示
在地面上位机上实时显示各设备运行状态图。显示实时曲线，可显示年、月、日各时间段的历史曲线和具体数据表。
（九）水泵运行计量/时间/运行统计
在地面控制站上应可分别对每台水泵的运行电耗、工作时间等进行统计，便于管理人员及时掌握每台水泵的工况。
四、工作方式
（一）启动状态
1.自动。将工作方式选择开关旋在“自动”位置。
当水仓水位高于低水位时，计算机将自动选定待开水泵，按照所设定的运行程序，自动启动待开水泵。
2.检修。工作方式选择开关旋在“检修”位置。此方式远程启动不起作用。控制方式见“手动”。
3.手动。工作方式选择开关旋在“手动”位置；选定待开水泵与潜水泵；首先启动潜水泵，待泵体内充满水后启动主排水泵；打开所启动水泵的出水口电动闸阀，并观察电机、水泵运转情况是否正常。
（二）运行状态
1.水泵在运行期间，应经常进行以下观测，发现问题及时采取措施：
电压不得超过额定值的±5%，电流不得超过额定值。观察压力、真空和流量指示的变化情况。观察模拟量的显示和水仓水位的变化情况。电机和水泵有无异状。检查进、出水管路，泵体、闸门、盘根密封等有无漏水现象。
2.水泵在运行期间出现下列情况之一时，应紧急停泵：
水泵不上水。水泵或电机有异状。电机或电气设备冒火和冒烟。泵体严重漏水。平衡水失常。
（三）正常停泵
1.自动。水泵在“自动”工作方式下运行，当水仓水位低于低水位时，计算机首先停止主排水电动闸阀，依次停止主排水泵、潜水泵。
2.检修。水泵在“检修”工作方式下运行，需要停泵时，司机应按照下列顺序操作：
关闭出水管路电动闸阀；关闭水泵出水口电动闸阀，严禁阀门在开通位置停机；待阀门关闭到位后，停电动机。
自动排水装置是根据具体的实际情况，在原来的设施基础上进行自动化改造，以使设备在无人职守的情况下自动运行和自我诊断的一套系统。通过工业计算机的决策控制，对设备的运行状态、运行过程进行自动检测、自动控制，使设备达到最佳工作状态，从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。
基于以上原因实现矿井排水自动化控制和地面远程监控：第一：可依据水仓水位起停水泵，提高水泵有效利用率，大大降低生产成本。第二：可减少看护人员，相应减少工资投入，并可充实设备维护检修队伍，提高维护质量，减少事故发生，变事故发生后的被动检修为主动的定期检修，提高设备的使用率。第三：可以保证安全生产，改善工作环境，提高劳动生产率。第四：可有效的保护水泵电机等设备。延长使用寿命，减少事故停机时间，提高排水能力。第五：通过调整开停时间避开电力负荷高峰期，有效地削峰填谷，节约电费开支。
二、系统组成及工作原理
（一）系统组成
主排水自动控制系统，利用工业以太网环网，将主排水自动控制系统就近原则的接入到矿井工业以太环网中，最终可以在全矿矿井综合自动化调度集成平台对水泵的运行工况进行监测并可以远程控制。
（二）工作原理
工程建设要求最终能够达到减人提效，集中监测、监控矿井排水系统的工序节点，可灵活地设置监控模式，并可进行实时的高质量的数据传输，方便存储数据和检索历史数据。每台水泵放置一台矿用隔爆兼本安型可编程控制箱，用于完成正压、负压、温度、流量的模拟量采集；完成闸阀开到位、关到位、电机运行状态等开关量的采集；完成闸阀开、关，球阀开、关，电机开启、关闭等控制设备的执行。
在操作工值班处，设置一台矿用隔爆兼本安型显示控制箱，用于与每台可编程控制箱通讯，并把泵房所有数据上传给上位机，完成数据的采集、临时存储及数据交换。自动工作模式下，根据水泵的使用效率，调度每台水泵的开启与关闭；远程工作模式下，接收上位机的开启与关闭指令，下达相应的控制箱，完成水泵的开启与停止操作。
数据采集由PLC自动实现，PLC输入模块经过各种传感器将开关量信号采集变送至PLC中作为逻辑处理条件和依据。连续检测水仓水位，将水位变化信号进行转换处理。检测正压、负压、排水管路流量等、控制水泵启、停。
三、系统功能及特点
具有远程启动、停止、复位和测试功能，并可进行地面远程编程、故障（保护）屏蔽及控制方式转换；具有 “自动”、“手动”、“检修”、“远程”四种工作方式，工作方式可直接在井下控制柜上设定或由地面主机设定。
（一）自动
（1）由液位传感器连续监测水仓水位，根据水仓和吸水井的水位，自动开停水泵及其阀门，在正常水位时，各水泵自动轮换工作，在危险水位时，自动投入必要数量的水泵。
（2）根据所监测的水位信号，设定出低水位、中水位和高水位信号。低水位时停泵；中水位时水泵一台运行、两台备用；高水位时，依据水位上升趋势，依次开启1#、2#、3#、4#水泵。
（3）可根据工况设定，以及时间、水位、煤矿用电负荷等参数，根据避峰填谷的原则自动开启、停止水泵的运转，并能实现泵阀的联锁启动，对运行中的各种参数进行实时监控。
（4）当运行的水泵出现轴承超温（先报警，后报故障）、开关柜故障、流量不够或压力突然降低时自动停止运行，并提示报警。通过接口向上传送数据、画面。
（二）手动
操作人员根据水仓显示水位，人工手动开停水泵及确定开泵台数，电机及其阀门的开、停由PLC自动执行。可现场就地或地面监控中心就地完成，对运行中的各种参数进行实时监测，通过接口向上传送数据。
（三）检修
维修人员用操作按钮可操作任一水泵电机、电动闸阀、电磁阀的开关，解除相互闭锁关系。
（四）远程
由地面监控中心选择“远程控制”界面，该状态下可以进行“手动”和“自动”状态的控制。“参数设置”画面，可进行不同设置，一定要保证闸阀开度不为0，然后选择“循环开泵”，当系统状态在“自动状态”下时，操作员可以进入单台泵界面下，进行“一键启动”或“一键停止”。
（五）网络功能
在地面机电监控中心设置上位机，将现场设备运行状态、故障状态、传感器信号等传输到上位机，并入矿井信息化系统。
（六）故障自诊断功能
可准确判断故障类型、位置并能进行图像和语音提示及打印输出，故障自动切换时间小于20秒。
（七）实时报警/报警记录
当被测参数超限、保护动作及设备运行 状态改变后，在井下控制柜及地面上位机均可发出语音、文字告警提示，并进行声、光、语音报警。实时保存信息。
（八）图形曲线显示
在地面上位机上实时显示各设备运行状态图。显示实时曲线，可显示年、月、日各时间段的历史曲线和具体数据表。
（九）水泵运行计量/时间/运行统计
在地面控制站上应可分别对每台水泵的运行电耗、工作时间等进行统计，便于管理人员及时掌握每台水泵的工况。
四、工作方式
（一）启动状态
1.自动。将工作方式选择开关旋在“自动”位置。
当水仓水位高于低水位时，计算机将自动选定待开水泵，按照所设定的运行程序，自动启动待开水泵。
2.检修。工作方式选择开关旋在“检修”位置。此方式远程启动不起作用。控制方式见“手动”。
3.手动。工作方式选择开关旋在“手动”位置；选定待开水泵与潜水泵；首先启动潜水泵，待泵体内充满水后启动主排水泵；打开所启动水泵的出水口电动闸阀，并观察电机、水泵运转情况是否正常。
（二）运行状态
1.水泵在运行期间，应经常进行以下观测，发现问题及时采取措施：
电压不得超过额定值的±5%，电流不得超过额定值。观察压力、真空和流量指示的变化情况。观察模拟量的显示和水仓水位的变化情况。电机和水泵有无异状。检查进、出水管路，泵体、闸门、盘根密封等有无漏水现象。
2.水泵在运行期间出现下列情况之一时，应紧急停泵：
水泵不上水。水泵或电机有异状。电机或电气设备冒火和冒烟。泵体严重漏水。平衡水失常。
（三）正常停泵
1.自动。水泵在“自动”工作方式下运行，当水仓水位低于低水位时，计算机首先停止主排水电动闸阀，依次停止主排水泵、潜水泵。
2.检修。水泵在“检修”工作方式下运行，需要停泵时，司机应按照下列顺序操作：
关闭出水管路电动闸阀；关闭水泵出水口电动闸阀，严禁阀门在开通位置停机；待阀门关闭到位后，停电动机。