煤礦主排水監(jiān)控系統(tǒng)的設計及應用.pdf

1、煤炭行業(yè)是我國的支柱產業(yè)。礦井安全是煤礦生產的靈魂，而井下涌水是影響礦井安全的重要因素之一。一旦采掘工作面發(fā)生透水事故，不僅影響產煤量，甚至會淹沒礦井，危及礦工的生命安全。由于井下主要水倉和采區(qū)水倉擔負著整個礦井積水排除的任務，其容量和水泵性能直接影響礦井安全生產。目前，部分礦井仍使用傳統(tǒng)的人工操作排水系統(tǒng)，這種系統(tǒng)自動化程度低，應急性差，存在很大的安全隱患。雖然一些國有礦井已實現(xiàn)中央水泵房的自動化改造，但對于采區(qū)工作面產生透水事故，卻

2、表現(xiàn)出滯后性的弊端。隨著我國煤礦行業(yè)的發(fā)展，完善煤礦主排水監(jiān)控系統(tǒng)已成為一種發(fā)展趨勢。
　　 本課題針對現(xiàn)有排水系統(tǒng)存在的弊病，研究適用于我國煤礦井下使用的主排水監(jiān)控系統(tǒng)。而主排水監(jiān)控系統(tǒng)的核心技術是水泵控制裝置。本課題設計采用了西門子S7-300系列PLC作為中央控制單元，并擴展了必要的數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量模塊和通訊模塊。本設計具有就地自動、就地手動、遠程自動和遠程手動四種控制方式，可以自由切換。并可在自動狀態(tài)下，實時測

3、量水倉水位，根據(jù)水位的變化情況，自動判斷啟動水泵的時間和臺數(shù)?？紤]到均勻磨損的原則及防止水泵長期不用因受潮銹死，設計有水泵輪換工作機制，使得每次啟動水泵時，總是開啟運行時間最少的水泵。
　　 同時，系統(tǒng)利用嵌入式和多點接口技術，設計實現(xiàn)了顯示屏與可編程控制器的可靠通信，觸摸屏支持無線鼠標和鍵盤的操作功能。在礦井惡劣環(huán)境下，操作人員只需根據(jù)水泵房水倉的實際情況及水泵運行參數(shù)，適時修改顯示屏參數(shù)，就可完成整個系統(tǒng)的控制功能，從而方便

4、了設備調試和維護，縮短了井下工作時間。由于系統(tǒng)的運行環(huán)境是I類爆炸性物質(礦井甲烷)存在的場合，因此設備間必須具備電氣隔離功能。該系統(tǒng)設計了隔離保護電路：光耦隔離板及安全柵，并選用高性能的隔離器件，保證系統(tǒng)在爆炸性環(huán)境中各電氣設備相互隔離，實現(xiàn)系統(tǒng)安全可靠地運行。
　　 本課題研究的主排水系統(tǒng)具有以下特點：水位實時在線監(jiān)測與顯示；水泵自動啟動與停止；支持利用無線鼠標和鍵盤進行現(xiàn)場調試功能；水泵采用輪班制，達到水泵均衡工作，提高水