矿井排水泵房自动化监测监控系统资料下载.pdf

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六、六、山山西西科科达达自控工程自控工程技技术术有限公司有限公司该产该产品品由由KXJ8/127-Z矿用矿用隔隔爆爆兼本质安兼本质安全全型型水泵自动控制水泵自动控制装置装置用主机、用主机、KGU7投入式液位传感器组成投入式液位传感器组成应有应有安安全全标志。

七、七、宿州宿州科力科力电电器器有限公司有限公司手动启动流程手动启动流程手动启动流程手动启动流程关闭阀门-开启真空阀-开启真空泵（监视真空度）-开高压柜（监视电流出水压力流量）-开启阀门-关闭真空泵真空阀-监视水位-关闭阀门-监视流量-停高压柜手动启动流程手动启动流程手动启动流程手动启动流程手动启动手动启动存存在在的的问题问题:

1.水泵开启的水位点及启动流程不规范2.无法做到水泵的均衡使用3.发生预警时无法及时判断并处理4.浪费人力资源（每泵房需6-8人）5.每台水泵启动时间较长，所以发生涌流等紧急情况时无法处理6.调度中心无法及时了解泵房准确情况7.设备维护无准确可靠的历史数据系统概况系统概况系系统统概概况况系统概述系统概述矿井中央泵房是矿山企业的机电要害场所，直接影响到矿山企业的安全生产，现在国内的矿山企业矿井中央泵房的自动化水平还不是很高，这就影响了生产的安全生和高效性，矿井中央泵房无人值守自动化系统可以有效地解决这些问题。

矿井中央泵房无人值守自动化系统应该具有以下的一些功能和特点：

系统应满足水泵机组起停、故障诊断和数据处理上完全自动化，不需要人工干预；

达到节约能源和人力资源的功能，并能长时间连续稳定地工作。

针对矿井的实际要求，本系统主要实现如下几项内容:

构建井下泵房的主排水自动化系统（就地就地自动自动运行运行）构建地面调度监控中心，可查看水泵实时运行的画面，实时显示水泵运行的各项参数（远端远端自动监自动监视视）可在地面监控工作站进行远程控制水泵的启动、停止，以实现主排水泵房的无人职守，达到节能增效的目的。

（。

（远端远端自动控制自动控制）设计设计依据依据煤矿安全规程和煤矿设计规范爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求GB3836.4-83爆炸性环境用防爆电气设备通用要求GB3836.1-83矿用一般型电气设备GB12173-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT209-90系统概况系统概况系系统统概概况况系统概况系统概况系系统统概概况况系统概况系统概况系统概况系统概况止回阀（D）：

采用微阻缓闭式止回阀电液动闸阀（Y）：

采用AC380V电动闸阀或电液控闸阀阀排真空阀（F）：

采用本质安全型电动球阀，工作电压DC24V。

可手、电动压力表（P）：

采用抗振式压力表与压力传感器配接负压表（Z）：

采用抗振式真空表与真空度传感器配接流量计（Q）：

采用隔爆兼本质安全型超声流流量计手动闸阀（S）：

DN250、DN200PN1.6手动闸阀水射流阀（PB）：

ZPBD水射流阀系统概况系统概况系统概况系统概况系统原理系统原理系统原理系统原理水水位位控制原控制原则则该无人值守系统以水仓水位作为水泵的起停的基本条件，在此条件满足的前提下，然后再根据均匀磨损的原则、电价避峰填谷的原则实现水泵的起停。

首先设定四个水位限值：

H1、H2、H3、H4，及水位差h。

系统特点系统特点系统特点系统特点安安全全可可靠靠性性1.拥有远端控制、就地自动控制及就地手动控制三种控制方式，三种控制模式可随时切换。

当集中控制柜与远端监控平台通讯中断时，自动转入就地控制方式。

就地控制方式又可分为就地集中控制及就地手动控制。

如果水泵监控系统与井下PLC通讯中断，则此时系统处于水泵远端监控的模式下，则系统会自动地转换为PLC自动控制模式。

如果设备运行在远端手动模式或井下PLC自动控制模式的情况下，PLC发生故障，则系统自动转换为现场手动运行模式。

2.可可靠靠的的抽真空方抽真空方式式水泵抽真空方式考虑真空泵及射流两种方式，以“抽真空为主、以射流为辅”。

如果抽真空达到一定时间，而真空度还达不到，则系统会自动地切除真空泵系统，而将射流系统投入。

3.执行执行机机构构的的选择选择根据以往工程实例中电磁阀经常发生故障的情况，所以电动阀门均配置为可靠性非常高的电动球阀或电动闸阀.4.选用可靠的控制原器件，水泵房控制核心选用西门子公司的可编程控制器S7-300，继电原件选用施耐德公司的器件。

系统特点系统特点系统特点系统特点5.电电源源的备用的备用本系统配置了EPS动力不间断电源，该电源提供三相AC380V、单相AC220V及DC24V三种输出。

三相AC380V为四路变频输出，用于对水泵出口的电动闸阀的开、闭。

即使在掉电的情况下也可以将电动闸阀闭合，避免排水管中的水倒流给设备造成损害。

AC220V输出主要用于维持继电部分及数据传输部分的正常动作。

DC24V用于维护PLC及传感器部分的工作，即使在掉电情况下，控制中心仍然可以了解井下泵房的状态。

6.可可靠靠的的早早期预警期预警系统系统对每台泵正常运行时的电流、电压、压力、流量、真空度、温度、振动、参数变化的时间等等参数形成一套有针对性的“配方”，与运行时参数进行比较，能够早期发现系统中存在的隐患。

例如：

正常运行时发现出口阀门“开到位”正常，但是电机电流降低，出口压力较大，就说明排水管道有阻塞的可能，系统会发出报警，并以预先录制好的语音进行提示。

再例如：

从真空泵启动到具备真空度可以开启主排水泵的过渡时间必须在一定范围内，否则将开启备用的射流系统。

但如果这个时间比预先设置的“工业配方”中的过渡时间长，但还能够达到真空度，这就说明真空系统有密闭不严的可能。

系统特点系统特点系统特点系统特点7、按照累按照累计计运行时间循运行时间循环启动环启动对水泵的运行时间进行累计，每次启动累计运行时间最小的水泵。

这样就实现了水泵的均匀磨损，避免了某台水泵经常使用造成设备疲劳，同时某台水泵长期不使用造成锈蚀。

8、可可靠靠的的信号信号隔离隔离所有现场本质安全型传感器都经过变压器隔离型安全栅接入PLC模拟量输入模块，真正实现了本质安全型电路与非本质安全型电路之间的隔离。

对所有PLC开关量输出的信号均采用继电器进行隔离输出，一方面实现了本质安全型的电路与非本质安全型的电路的隔离，同时也保证了输出的负载能力及可靠性。

系统特点系统特点系统特点系统特点适适用性用性及先进及先进性性1.采用了水仓水位变化率实时监控报警技术，第一时间对透水事故进行预警及报警。

2.由于采用了光纤环网通讯技术取代了原来的总线传输技术使得数据传输更加快捷、可靠。

3.采用了组态软件控制技术取代了VC.net编程技术，不仅使可靠性大为提高而且使程序更加具有通用性，也使系统的二次开发及扩容变得更加规范、容易。

4.本系统遵循矿井综合监控系统标准子系统接口规范使得该系统可以非常容易地并入矿井综合监控系统中，与其它子系统实现数据的共享。

5.水泵前轴预装温度、振动一体化传感器，即保证的测试精度，同时又为设备维护创造了方便的条件。

系统特点系统特点系统特点系统特点5、与电力系统的接口：

本系统除地面监控中心的数据接口外还提供了丰富的与电力系统的接口，例如与高压开关柜及软启动柜之间的开关量报警接口、可以输入0-100V及0-5A的模拟量输入接口。

还提供了可以接入RS485通讯口的智能接口，该接口可以接入高压电机液阻启动器或低压电抗启动器，以实现对电机启动的更加全面的监视，详见下图：

系统特点系统特点系统特点系统特点经济经济性性1.将电价的避峰填谷原则引入水泵启动算法中，使得水泵耗能处于最经济的状态。

2.对水泵的运行时间进行累计，每次启动累计运行时间最小的水泵。

3.通过对水仓水位的启动水位、报警水位、超限水位、停机水位的设定，在保障水仓水位绝对安全的前提下，使水泵的启动次数及达到了最少。

4.由于本系统是按照无人值守的原则进行设计，所以现场无需人员进行值守，这样就节省了大量的人力资源。

防爆设计防爆设计防爆设计防爆设计KJP-660-3矿用矿用隔隔爆爆兼本质安兼本质安全全型型自动排水控制自动排水控制器器矿用隔爆兼本安型主控站适用于有沼气爆炸性混合物，有煤尘的煤矿井下场所。

执行标准编号：

Q/320303MT007-2005最大工作电流：

0.3A；

容量：

42路本安开关量、12路本安模拟量，18路非本安开关量输出口，6路本安门按钮。

本安本安电电源输出源输出本安电源输出电压：

DC.18V本安电源额定电流：

200mA过流保护整定值：

290mA最高开路电压：

18.6V最大短路电流:

1A防爆设计防爆设计防爆设计防爆设计KJK5矿用控制矿用控制显示显示屏屏海拔高度不超过2000米；

环境温度：

0+40；

平均相对湿度：

不大于95%（+25）;

大气压力：

80kPa106kPa;

无显著振动和冲击的场合；

煤矿井下有爆炸性混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合；

Q/320303MT006-2003技术参数a.额定电压：

DC24Vb.最大工作电流：

0.3Ac.允许通过的最大电能量：

7.2VAd.通讯距离500m防爆设计防爆设计防防爆爆设设计计控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面控制主界面爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类一、分类一、分类1.1爆炸性爆炸性物物质质的分类的分类I类：

矿井甲烷；

II类：

爆炸性气体混合物（含蒸气、薄雾）；

根据温度分为IIAIIBIICIII类：

爆炸性粉尘（纤维或飞絮物）。

1.2危险危险场分类场分类0区：

爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所。

1区：

在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所。

2区：

在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。

20区：

在正常运行过程中可燃性粉尘连续出现或经常出现，其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物和或可能形成无法控制和极厚的粉尘层的场所及容器内部。

21区：

在正常运行过程中，可能出现粉尘数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物但未划入20区的场所。

22区：

在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔出现堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘空气混合物的场所。

如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区。

爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类1.3隔隔爆爆型式型式分类分类

（1）隔爆型“”把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内，其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙隔爆型“”按其允许使用爆炸性气体环境的种类分为I类和IIA、IIB、IIC类。

该防爆型式设备适用于1、2区场所。

（2）增安型“”增安型防爆型式是一种对在正常运行条件下不会产生电弧、火花的电气设备采取一些附加措施以提高其安全程度该类型设备主要用于2区危险场所，部分种类可以用于1区（3）本质安全型“”在设备内部的所有电路都是由在标准规定条件（包括故障条件）下，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的本质安全电路。

该防爆型式只能应用于弱电设备中，该类型设备适用于0、1、2区（）或1、2区（）。

（4）正压型“”它是一种通过保持设备外壳内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境压力的措施来达到安全的电气设备该类设备按照保护方法可以用于1区或2区危险场所。

爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类（5）油浸型“”将整个设备或设备的部件浸在油内（保护液），使之不能点燃油面以上或外壳外面的爆炸性气体环境该类型设备适用于1区或2区危险场所。

（6）充砂型“”该类型设备适用于1区或2区危险场所。

（7）“”型防爆电气设备该类型电气设备在正常运行时，不能够点燃周围的爆炸性气体环境，也不大可能发生引起燃的故障“”型电气设备正常运行时，即指设备在电气和机械上符合设计规范并在制造厂规定的范围内使用，不可能产生火花、电弧和危险温度。

该类型电气设备仅适用于2区危险场所。

（8）浇封型“”浇封型防爆型式是将可能产生引起爆炸性混合物爆炸的火花、电弧或危险温度部分的电气部件，浇封在浇封剂（复合物）中，使它不能点燃周围爆炸性混合物该类设备适用于1、2区危险场所。

（9）气密型“”该类防爆设备型式采用气密外壳。

即环境中的爆炸性气体混合物不能进入设备外壳内部。

该防爆措施属于“”型防爆措施范畴，GB383611已被GB383682003代替。

爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类（10）特殊型防爆电气设备“”指国家标准未包括的防爆类型式，该型式可暂由主管部门制定暂行规定，并经指定的防爆检验单位检验认可能够具有防爆性能的电气设备。

该类设备是根据实际使用开发研制，可适用于相应的危险场所。

（11）可燃性粉尘环境用电设备粉尘防爆电气设备是采用限制外壳最高表面温度和采用“尘密”或“防尘”外壳来限制粉尘进入，以防止可燃性粉尘点燃（参见GB124761标准）。

该类型设备按照等级适用于20、21或22区粉尘危险场所。

爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类二、标准简介GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：

通用要求GB3836.2-2000爆炸性气体环境用电气设备第2部分：

隔爆型dGB3836.3-2000爆炸性气体环境用电气设备第3部分：

增安型eGB3836.4-2000爆炸性环境用防爆电气设备第4部分:

本质安全型iGB3836.5-2004爆炸性环境用防爆电气设备第5部分正压型电气设备pGB3836.6-2004爆炸性环境用防爆电气设备第6部分充油型电气设备oGB3836.8-2003爆炸性环境用防爆电气设备无火花型电气设备nGB3836.9-2006爆炸性气体环境用电气设备第9部分：

浇封型“m”GB3836.10-1991爆炸性环境用防爆电气设备气密型电气设备hGB3836.11-1991爆炸性环境用防爆电气设备最大试验安全间隙测定方法GB3836.12-1991爆炸性环境用防爆电气设备气体或蒸气混合物按照其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级GB3836.13-1997爆炸性气体环境用电气设备第13部分：

爆炸性气体环境用电气设备的检修GB3836.14-2000爆炸性气体环境用电气设备第14部分：

危险场所分类GB3836.15-2000爆炸性气体环境用电气设备第15部分：

危险场所电气安装（煤矿除外）爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类爆炸性环境用防爆电气设备分类Exdib的意义:

Ex:

是防爆Explosionp-roof的缩写d:

隔爆型i:

本安型b:

本安等级为b级:

适用于类场所现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表一、排一、排真空方真空方式式排水装置投入运转前必须首先排出水泵壳体和进水系统中的空气并充满水，而后才能启动。

无水启动是危险的，不仅不能形成足够的真空度，而且由于无密封水，在填料与轴，以及转子与定子相对运动面之间将发生干摩擦，引起热咬合，烧毁水泵。

目前，排水装置采用的离心式水泵自身没有驱气充水的功能。

因此，必须采用另外的充水措施。

现用的充水方式较多，分述如下。

1.1底底阀阀优优点点：

结构简单结构简单，安装，安装方便方便缺缺点点：

易泄露易泄露，可，可靠靠性性差差现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表1.2水水射射流、流、风射风射流流作作为能为能源源的的高压高压流流体体由由泵泵进口进口“A”进进入，入，并经喷并经喷嘴喷嘴喷出。

出。

原原来来的的高压高压流流体经体经喷嘴喷喷嘴喷出出后后，其其压力压力能降低能降低了了，动动能增加了能增加了，动动能增加能增加后后的的高高速速流流体给周围体给周围流流体增体增加加动动能能，从而从而在在周围周围流流体所体所在在空间空间造造成成一一定真空定真空度，使度，使外外部部流流体经体经管管进进入入泵泵腔腔，被被能能源源流流体体带带入入混合室混合室，经经扩扩散散管由出管由出口口排排出出优优点点：

可：

可靠靠性性较较高高缺缺点点：

结构结构复杂复杂，真空真空度度代代现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表1.3真空真空泵泵优优点点：

可靠靠性性高高、真空真空度高度高、结构简单结构简单缺缺点点：

成本：

成本较较高高、需要需要动动力力电电源源现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表一、一、基基本本情况情况客户名称：

矿水平泵房改造项目新建项目隔爆兼本质安全型矿用一般型水泵电机共台，功率KW，电压V。

说明：

井下设备交流电源有36V/127V/380V/660V/1140V二、电机二、电机及及水泵水泵电机预埋PT100每套（电机+水泵）共需要检测路温度信号。

未预埋PT100每套需加装路PT100温度传感器。

水泵扬程，流量。

是否需要采集振动信号每套（电机+水泵）共需要检测路振动信号。

启动方式：

软启动，电抗器，变频器，生产厂家。

现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表说明说明：

可采采集集温温度度、振振动的点动的点如下图如下图现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表现场情况调查表三、三、管管路路、阀阀门门及抽真空方及抽真空方式式主排水管路条，共电动闸阀。

由我公司提供防爆电动闸阀管径，电动闸阀控制电压。

非我公司提供电动闸阀提供的反馈：

开到位、关到位、开过转矩、关过转矩、开度指示闸阀配电部分由我公司提供，电压。

排真空方式：

真空泵、水射流、风射流、注水式。

排真空管路直径：

1寸或。

四、电四、电信号信号采采集集电流二次侧提供信号：

AC0-5A，4-20mA，485接口。

电压二次侧提供信号：

AC0-100V，4-20mA，485接口。

五、水五、水位位信号信号采采集集水位监测：

投入式传感器，超声波式传感器，水仓数量深度。

现场情况调查表现