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[摘 要]现代化建设过程中，矿产资源发挥着重要的作用。主要对矿山井下排水系统自动化控制设计进行详细的研究，以便为矿山施工提供借鉴
[关键词]矿山井下；排水泵房；自动化系统；设计；应用
中图分类号：T772 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0229-01
导言
现有国内矿山井下中心泵房排水自动化体系已经在多家矿山使用运转，因为工况的复杂性，大多数都存在或多或少的问题，致使全自动运转时存在隐患乃至不能自动化运转。我公司在丰海煤矿、小华煤矿的主排水体系及仙亭煤矿生活供水体系中，一起使用了多项新的技能，确保了供排水自动化全自动运转的可靠性，一起也起到了节能降耗的效果。
1 矿山井下排水系统自动化控制的重要性
在采矿过程中排水是要挟安全出产的重要因素，目前国内矿山企业矿井中心泵房的自动化水平还不是很高，井下水泵的发动运行仍依靠人工，工人劳作强度大，并且通常监督不到位，影响了出产的安全性和高效性，而矿井泵房无人值守自动化体系可以有用处理这些疑问。本规划的排水体系选用PLC操控与PC监督相结合的方法，减轻了人力劳作，节省了电费开支，进步了作业可靠性和稳定性。一起确保安全出产，改进作业环境，进步劳作出产率。还能有用维护水泵电机等设备，延伸使用寿命，减少事端停机时刻，进步排水才能。
1.1 主控设备
泵房的排水自动化主要使用分布式结构，在矿山井下的泵房中设立矿用隔爆可编程的主控站，并配置相应的矿用本安型集中控制操作台，进而对泵房中的各个设备集中进行控制[4]。每台泵都要设立矿用隔爆本安型综合接入网关，地面需要设置工程师站，远程监测系统和设备，双机热备，对系统中的数据进行实时展示，并对系统的故障和报警点及时进行播报，保留完整的记录，以便后续查询以及报表的打印等。
1.2 系统数据
井下控制主站是系统核心，能够实时进行通信，并接受工程师站下达的各种命令和各种参数的设置，对现在存在的多余数据及时进行反馈，然后借助井下集中控制平台，主控站发送相关的命令，由主控站对整个程序的流程进行具体执行，还需要在集中操作控制平台对系统的各种信息进行显示[5]。和各个泵网关进行总线的通信，主站和各个泵网间能够对数据进行双向实时传递。此外，系统的供电借助矿用隔爆型设备，不间断的提供电流，进而为整个系统中的主控设备提供持续的电流。
2 系统控制的方式
排水自动化系统控制的主要方式有4种：就地手动、就地自动、远程控制和无人值守。第一：就地手动方式，主要使用手动进行操作，是由井下的相关人员按照生产的需要和设备运行状况，借助对操作平台中的按钮进行操作，进而使设备启动或者停止；第二：就地自动，主要是在操作平台中发布了启动的命令，水泵电动球阀和闸阀以及电机等都会根据预先设定好的流程进行启动，在集中控制操作平台下达停止的命令之后，使闸阀关闭，电机也得到停止；第三：无人值守，这是系统按照水仓中水位的高低和用电的时间，对水泵进行自动化的启动和停止；第四：远程控制，这一方式水泵的启动和停止主要由地面进行控制，能够同时实现远程自动化和无人值守，还可以在远程与手动之间进行切换
3 系统功能
3.1 工作模式
系统控制实现就地手动控制、就地自动控制、远程控制3种工作方式。每套泵组现场控制箱具备“就地/远控”转换功能，采用“就地控制优先，水位控制优先”的控制策略，实现2套系统独立工作。
（1）就地手动控制。主要便用于故障检修和手动试车时，当某台水泵及其附属设备发生故障时，该泵组将自动退出，不影响其他泵组正常运行。
（2）就地自动控制。PLC检测水仓水位、水管压力和峰谷时间段等有关信号，并根据运行时间自动完成各泵组轮换运行，无需人工参与，实现井下排水泵房无人值守。
（3）远程控制。由工作人员选择某台或几台泵组投入运行，PLC自动完成泵组的启停和监控工作，且具有一键启停功能。
（4）紧急停泵。在特殊情况下，通过“紧急停泵”按钮实现停泵，并自动关闭阀门。水仓水位优先控制：该系统针对水仓水位设置了3个报警点，分别为高高限、高限和低限。在水仓水位低限、“就地自动控制”状态下，系统默认禁止启动排水泵；“远程控制”状态下，可以短时间启动排水泵，以防水泵空转过热。在水仓水位高限、“就地自动控制”状态下，系统根据排水泵轮换启动顺序，自动启动本次轮换水泵；当水位持续、急速上升时，系统自动增加1台运行水泵，直到水仓水位稳定下降为止。
3.2 实现功能
实现了在地表监控室内操作，可监控井下排水设备的运行状态，改善了操作工的工作环境，减轻了劳动强度，达到了减员增效的目的。
系统根据水仓水位、峰平谷时间段、泵组运行时间自动轮换工作，有利于延长排水设备使用寿命，降低排水单耗。
系统根据检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理调度水泵运行。
显示及报警功能，上位机监控实时显示井下排水设备运行状态，一旦出现设备故障、过电流等情况，系统自动弹出报警界面，报警声响提醒操作人员。
实时记录及趋势查询功能，实现运行状态、故障和报警等数据的记录功能，便于后续考查和分析数据。矿山井下排水系统自动化控制设计方案。
3.3 控制系统总体设计
项目主要内容是在一邓OM、一400M两个泵房安装视频监控，安装流量计、水位监测和温度震动等传感器，更换管道手动闸阀，增加自动上引水装置，改造现有控制柜，增加PLC智能控制系统，并与调度室联网。系统将PLc控制系统、计算机网络通讯和排水系统结合，实现以“集中控制为主，远程监控为辅”的控制模式，具有自动运行、手动运行、半自动运行三种运行方式，实现排水泵房无人值守自动控制运行。在满足水仓水位的条件下，系统能按避峰填谷的原则控制水泵运行，按效率和连续运转的时间长短自动选泵，自动监测设备运行状态，出现异常时报警或停机。
3.4 真空度检测系统优化
现在市场上绝大多数厂家在水泵发动前检查真空度选用以下两种办法：①在进水管安装真空度压力变送器检查负压值，因为检查管道中气水混合且流速很高，负压变送器很难及时反应出当时负压值，经常出现显着管道中气未排净可是压力显现现已到达负压设定值，致使程序判别失误，水泵干抽，特别是不锈钢耐腐多级泵很容易構成叶轮烧死，致使整台水泵需返厂修理或直接作废；②在压力变送器不能精确判别时，大多数厂家选用时间判别，即敞开真空泵或射流泵后，不检查真空度，而是直接选用延时发动水泵的办法，这种办法关于真空度的检查和操控几乎没有，对水泵的维护愈加缺失。
3.5 新采用技术
运用德国进口水流开关合作压力变送器检查选用德国原装进口的水流检查装置完美的处理了水泵真空度难检查的疑问：在水泵进水管添加水流检查管道，装置该水流检查装置，经过检查真空管道水流量的方法准确检查水泵真空度，保证水泵在真空度到达要求后启动。一起以负压变送器检查为辅佐检查手法，对两个数据的一起比较，愈加准确的判别水泵的引水作用。
结语
综上所述，在矿山中，井下排水自动化控制设计具有重要的意义，能够极大提高矿山的数字化、信息化水平，对整个矿山运行的效率有很大的推动作用，有助于矿山的安全生产。因此，需要引起相关人员的重视，不断对其进改进与完善，切实发挥出自动化控制的作用，提升矿山运行的自动化水平，促进整个行业的发展。
参考文献
[1] 陈文胜，潘芳荣.矿山井下排水系统自动化控制设计方案[J].科技经济导刊.2016（09）.
[2] 张宇.矿山排水自动化控制系统设计[J].电子制作.2014（03）.
[3] 曲德臣.矿井主排水系统全自动化运行模式的关键问题研究[J].矿山机械.2013（10）.
[关键词]矿山井下；排水泵房；自动化系统；设计；应用
中图分类号：T772 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0229-01
导言
现有国内矿山井下中心泵房排水自动化体系已经在多家矿山使用运转，因为工况的复杂性，大多数都存在或多或少的问题，致使全自动运转时存在隐患乃至不能自动化运转。我公司在丰海煤矿、小华煤矿的主排水体系及仙亭煤矿生活供水体系中，一起使用了多项新的技能，确保了供排水自动化全自动运转的可靠性，一起也起到了节能降耗的效果。
1 矿山井下排水系统自动化控制的重要性
在采矿过程中排水是要挟安全出产的重要因素，目前国内矿山企业矿井中心泵房的自动化水平还不是很高，井下水泵的发动运行仍依靠人工，工人劳作强度大，并且通常监督不到位，影响了出产的安全性和高效性，而矿井泵房无人值守自动化体系可以有用处理这些疑问。本规划的排水体系选用PLC操控与PC监督相结合的方法，减轻了人力劳作，节省了电费开支，进步了作业可靠性和稳定性。一起确保安全出产，改进作业环境，进步劳作出产率。还能有用维护水泵电机等设备，延伸使用寿命，减少事端停机时刻，进步排水才能。
1.1 主控设备
泵房的排水自动化主要使用分布式结构，在矿山井下的泵房中设立矿用隔爆可编程的主控站，并配置相应的矿用本安型集中控制操作台，进而对泵房中的各个设备集中进行控制[4]。每台泵都要设立矿用隔爆本安型综合接入网关，地面需要设置工程师站，远程监测系统和设备，双机热备，对系统中的数据进行实时展示，并对系统的故障和报警点及时进行播报，保留完整的记录，以便后续查询以及报表的打印等。
1.2 系统数据
井下控制主站是系统核心，能够实时进行通信，并接受工程师站下达的各种命令和各种参数的设置，对现在存在的多余数据及时进行反馈，然后借助井下集中控制平台，主控站发送相关的命令，由主控站对整个程序的流程进行具体执行，还需要在集中操作控制平台对系统的各种信息进行显示[5]。和各个泵网关进行总线的通信，主站和各个泵网间能够对数据进行双向实时传递。此外，系统的供电借助矿用隔爆型设备，不间断的提供电流，进而为整个系统中的主控设备提供持续的电流。
2 系统控制的方式
排水自动化系统控制的主要方式有4种：就地手动、就地自动、远程控制和无人值守。第一：就地手动方式，主要使用手动进行操作，是由井下的相关人员按照生产的需要和设备运行状况，借助对操作平台中的按钮进行操作，进而使设备启动或者停止；第二：就地自动，主要是在操作平台中发布了启动的命令，水泵电动球阀和闸阀以及电机等都会根据预先设定好的流程进行启动，在集中控制操作平台下达停止的命令之后，使闸阀关闭，电机也得到停止；第三：无人值守，这是系统按照水仓中水位的高低和用电的时间，对水泵进行自动化的启动和停止；第四：远程控制，这一方式水泵的启动和停止主要由地面进行控制，能够同时实现远程自动化和无人值守，还可以在远程与手动之间进行切换
3 系统功能
3.1 工作模式
系统控制实现就地手动控制、就地自动控制、远程控制3种工作方式。每套泵组现场控制箱具备“就地/远控”转换功能，采用“就地控制优先，水位控制优先”的控制策略，实现2套系统独立工作。
（1）就地手动控制。主要便用于故障检修和手动试车时，当某台水泵及其附属设备发生故障时，该泵组将自动退出，不影响其他泵组正常运行。
（2）就地自动控制。PLC检测水仓水位、水管压力和峰谷时间段等有关信号，并根据运行时间自动完成各泵组轮换运行，无需人工参与，实现井下排水泵房无人值守。
（3）远程控制。由工作人员选择某台或几台泵组投入运行，PLC自动完成泵组的启停和监控工作，且具有一键启停功能。
（4）紧急停泵。在特殊情况下，通过“紧急停泵”按钮实现停泵，并自动关闭阀门。水仓水位优先控制：该系统针对水仓水位设置了3个报警点，分别为高高限、高限和低限。在水仓水位低限、“就地自动控制”状态下，系统默认禁止启动排水泵；“远程控制”状态下，可以短时间启动排水泵，以防水泵空转过热。在水仓水位高限、“就地自动控制”状态下，系统根据排水泵轮换启动顺序，自动启动本次轮换水泵；当水位持续、急速上升时，系统自动增加1台运行水泵，直到水仓水位稳定下降为止。
3.2 实现功能
实现了在地表监控室内操作，可监控井下排水设备的运行状态，改善了操作工的工作环境，减轻了劳动强度，达到了减员增效的目的。
系统根据水仓水位、峰平谷时间段、泵组运行时间自动轮换工作，有利于延长排水设备使用寿命，降低排水单耗。
系统根据检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理调度水泵运行。
显示及报警功能，上位机监控实时显示井下排水设备运行状态，一旦出现设备故障、过电流等情况，系统自动弹出报警界面，报警声响提醒操作人员。
实时记录及趋势查询功能，实现运行状态、故障和报警等数据的记录功能，便于后续考查和分析数据。矿山井下排水系统自动化控制设计方案。
3.3 控制系统总体设计
项目主要内容是在一邓OM、一400M两个泵房安装视频监控，安装流量计、水位监测和温度震动等传感器，更换管道手动闸阀，增加自动上引水装置，改造现有控制柜，增加PLC智能控制系统，并与调度室联网。系统将PLc控制系统、计算机网络通讯和排水系统结合，实现以“集中控制为主，远程监控为辅”的控制模式，具有自动运行、手动运行、半自动运行三种运行方式，实现排水泵房无人值守自动控制运行。在满足水仓水位的条件下，系统能按避峰填谷的原则控制水泵运行，按效率和连续运转的时间长短自动选泵，自动监测设备运行状态，出现异常时报警或停机。
3.4 真空度检测系统优化
现在市场上绝大多数厂家在水泵发动前检查真空度选用以下两种办法：①在进水管安装真空度压力变送器检查负压值，因为检查管道中气水混合且流速很高，负压变送器很难及时反应出当时负压值，经常出现显着管道中气未排净可是压力显现现已到达负压设定值，致使程序判别失误，水泵干抽，特别是不锈钢耐腐多级泵很容易構成叶轮烧死，致使整台水泵需返厂修理或直接作废；②在压力变送器不能精确判别时，大多数厂家选用时间判别，即敞开真空泵或射流泵后，不检查真空度，而是直接选用延时发动水泵的办法，这种办法关于真空度的检查和操控几乎没有，对水泵的维护愈加缺失。
3.5 新采用技术
运用德国进口水流开关合作压力变送器检查选用德国原装进口的水流检查装置完美的处理了水泵真空度难检查的疑问：在水泵进水管添加水流检查管道，装置该水流检查装置，经过检查真空管道水流量的方法准确检查水泵真空度，保证水泵在真空度到达要求后启动。一起以负压变送器检查为辅佐检查手法，对两个数据的一起比较，愈加准确的判别水泵的引水作用。
结语
综上所述，在矿山中，井下排水自动化控制设计具有重要的意义，能够极大提高矿山的数字化、信息化水平，对整个矿山运行的效率有很大的推动作用，有助于矿山的安全生产。因此，需要引起相关人员的重视，不断对其进改进与完善，切实发挥出自动化控制的作用，提升矿山运行的自动化水平，促进整个行业的发展。
参考文献
[1] 陈文胜，潘芳荣.矿山井下排水系统自动化控制设计方案[J].科技经济导刊.2016（09）.
[2] 张宇.矿山排水自动化控制系统设计[J].电子制作.2014（03）.
[3] 曲德臣.矿井主排水系统全自动化运行模式的关键问题研究[J].矿山机械.2013（10）.