煤矿自动排水方案.doc

小港煤矿泵房无人值守系统方案

XX煤矿-50M泵房
无人值守系统

技术方案

目 录

目 录 2
一． 概述 3
二． 改造的必要性 3
三． 改造方案 3
四． 功能及特点 4
1. 功能 4
2. 特点 5
五． 工作原理 6
六． 系统组成 6
七． 信号采集元器件组成 9
八．ZM711智能测控装置控制点数统计 10
九． 主界面显示图 11
十． -50泵房无人值守系统图 13
十一．系统设备报价表 14

15

一． 概述
－50M泵房共有3台型号为MDM280-43×3的水泵，扬程为90米，流量为280立方米/小时，水泵转速为1480r/m；配套电机型号为YBKL1-4功率为160kw，供电电压为6000V，转速：1480r/m；电流：60A。
二． 改造的必要性
1. －50排水系统承担着排出－50M水平所有涌水的重要任务，是保证矿井安全生产的关键环节。排水系统各种设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全。
2. 排水设备不能实现自动开停、避峰填谷、科学调度、节能减排的要求。
3. 不具备无人值守功能，不能在地面上实时查看井下运行情况，达不到国家有关规定要求。
三． 改造方案
1. 在每台水泵出水管路上增加1个电动闸阀执行机构与电动闸阀用电动机（矿用隔爆型）。
2. 每台泵新装2个电磁阀（气用、水用）。增加1个水压传感器，1个负压传感器。
3. 水泵房增加2台真空泵（配防爆电机）。
4. 增加2台流量传感器用于检测水流量。
5. 在水仓设置1台水位传感器，检测水仓水位。
6. 安装矿用隔爆型光纤摄像仪和矿用本安型语音报警箱，做到视频监控和开泵扩音电话预警。安装1台急停开关（带扩音电话），便于在检修或有人工作时闭锁其它操作功能。
7. 将原有的6000V启动柜改造：内置自动排水控制装置和电动阀驱动装置（380V），增加光端机，电量变送器。
8 为今后矿山供电自动化改造预留传输接口和传输通道，以免重复投资。
四． 系统功能及特点
1. 系统功能
（1）具有水位、电流、电压、有功电量、无功电量、有功功率、无功功率、功率因数、馈电状态、设备开停和排水量，水压，负压监测功能、烟雾报警功能。
（2）具有备用电源。当电网停电后，继续监控时间不小于2小时。
（3）具有自检功能。当系统中传感器、分站、主站、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间，故障设备，以供查询及打印。
（4）系统主机双机备份，并具有自动切换功能。当工作主机发生故障时，备份主机投入工作，保证系统的正常工作。
（5）具有实时存储功能。存储功能包括：①水位、温度等主要测点模拟量的实时监测值；② 模拟量统计值（最大值、平均值、最小值）；③ 报警及解除报警时间及状态；④设备开/停时间及状态；⑤设备故障/恢复正常工作时间及状态等。
（6）具有列表显示功能。模拟量及相关显示内容包括地点、名称、单位、报警值、监测值、最大值、最小值、平均值、传感器故障。开关量显示内容包括地点、名称、开/停命令、状态、工作时间、开停次数、传感器状态。
（7）具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。在同一坐标上用不同颜色显示最大值、平均值、最小值3种曲线。在一屏上，同时显示不小于3个模拟量，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量值。在同一屏上显示不小于3个模拟量是为了分析重要监测物理量的变化规律。
（8）具有模拟动画显示功能，以便形象、直观、全面地反映安全生产状况。显示内容包括工艺流程模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。具有漫游、总图加局部放大、分页显示等功能。为便于使用模拟图，除具有一幅显示泵房概况的总图外，一般按使用功能划分多个系统图。
（9）具有系统设备布置图显示功能，以便及时了解系统配置、运行状况、便于管理与维修。显示内容包括传感器、执行机构、分站、电控箱、主站和电缆等设备的设备名称、位置和运行状态等。
（10）具有报表、曲线、柱状图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能（定时打印功能可选），以便于报表分析。
（11）具有人机对话功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用。
（12）具有防雷措施，防止雷电击毁设备。
（13）具有抗干扰措施。
（14）具有初始化参数掉电保护功能，以防停电后，初始化参数丢失。
（15）具有网络通信功能，具有统一校时功能，便于矿领导及上级主管部门对监控信息的利用。
（16）地面设备具有防静电措施。
（17）系统工作稳定，性能可靠，出厂前进行连续7天的稳定性试验，系统软件死机率应小于1次/720小时。
（18）系统调出整幅实时数据画面的响应时间小于5秒。
2. 系统特点
Ø 每台水泵的保护、阀门控制、电参数和模拟量的采集，均采用独立单元，输入输出均进入电磁启动器，每台水泵单元只是从电磁启动器中输出RS485信号。使系统布线简单、运行可靠、独立性强、一台水泵发生故障，其他系统照常运行。
Ø 选用视频、音频、监听、数字控制等多媒体效果，形成了一套完整的多媒体控制系统。
Ø 水泵现场有闭锁性急停开关，无论在设备检修还是人员检查时，只需按下急停开关，无论采用哪种方式的操作都不能开机，确保现场人员不受伤害。
Ø 自动方式时无需人为干预，由下位机自动控制，根据水位自动启、停水泵，自动实现水泵的轮换工作，做出合理调度；
Ø 本系统保留了设备原先手动控制方式，手动控制具有优先控制权，保证了即使系统出现故障，也可以在手动控制下实现水泵的正常工作；
Ø 系统的实时性好，对各设备的运行工况能够实时监测、实时控制；
Ø 可以随时查询、打印实时趋势及任意时间段的历史趋势；
Ø 人机界面显示的内容丰富、形象、直观，操作简单、易懂；
Ø 软件中嵌入了大量的控制策略，可以根据实际情况做出不同的决策，大大提高了系统的自动化程度和智能程度；
Ø 根据不同时期的具体情况，可以对软件的运行参数进行调整，以适应复杂的情况，提高了系统的适应性；
Ø 系统能够进行远距离监控，并可无限扩展。
五． 工作原理
当水位上升时，水位传感器将信号传至起动器，由模块将信号转变为模块识别的数字信号后，送至CPU。CPU对水位做出判断，超过规定水位，先后发出打开气路电磁阀指令、水路电磁阀指令和电动闸阀指令，完成一台水泵的启动过程。如果水位上升较快或水位达到另一规定的数值时，启动另一台水泵，直到水位符合预设的要求。在启用水泵时选择空闲时间最长的一组，实现水泵的合理调度。
水位
测控装置
关闭水泵
打开射流抽真空系统
真空度满足要求
打开水泵
关闭射流系统
上述由采集模块采集的数据，通过光纤传至远端地面控制计算机上，远端计算机同步显示水泵的运行工况。需要远端控制中心控制时（具有控制权限），远端计算机将指令通过光纤发送到现场计算机，由现场计算机控制相应的设备完成预定动作。

六． 系统组成
1． 数据采集与检测
数据采集由装在启动柜中的DCS模块完成，模块检测传感器状态，并将数据通过通讯模块传送至控制计算机。主要采集的模拟量数据有：水位、主电机电流、排水管流量等；数字量数据有：真空接触器状态、水泵工作状态、电动阀门状态、水泵出水口压力等。
2. 现场监测与控制
现场监测与控制部分由控制CPU、管理控制软件、手动集中操作面板组成。控制计算机和管理控制软件组成自动监控系统，负责将模块传输来的数据整理分析，根据控制策略做出决策，并将数据记录存储。手动集中操作面板与自动监控系统平行实现控制功能。
3． 远端监控指挥
远端监控指挥部分由计算机、管理软件、网络传输部分组成，通过计算机网络，同步显示现场工况。远端监控具有开放的接口，可以扩展功能或接入其他系统。
4． 视频监控
在井下安装3台摄像机，管理人员可实时了解现场情况；
6． ZM711测控装置
用于控制水泵电机的开停及电动阀、电磁阀的供电。
用于将各检测的传感器数据进行采集、整理、输出。通过可编辑的逻辑关系、各传感器的动作返回信号，将采集的数据记录、存储。输出控制信号用于控制电磁阀开启、关闭；电动闸阀的开启、关闭。
内置阀门开关驱动装置用于电动闸阀开启时的供电。
电磁阀驱动装置用于水、气电磁阀开启时的供电。
具有电量计量功能。
ZM711型智能测控装置是以新型微控制器为核心的智能化矿用电子设备，能方便地与多种传感器、执行器配接，构成矿用监控子系统，完成数据采集处理、信息编码传输、超限报警断电、远方控制、就地控制、自检测试、就地显示、就地设备检修等功能，它可以与多种型号的综合监控系统配套使用。
主要技术参数
传输速度 19200bps
传输距离 不小于45km
传输信道 两芯矿用屏蔽低频通信电缆或光缆
传输方式 异步时分制基带传输
转换误差 不大于0.5%（相当于1bit）
容 量 20路模拟或开关量输入，10路开关量输出，
10路模拟量输入
模拟量输入信号 4～20Ma/0～10V
开关量输入信号 无电位接点或高低电平，高电平不小于3V，低电平不大于1V
开关量输出信号 输出电流大于2mA时，输出电压不小于6V
输入电流为2mA时，输出端电压应不大于1V
供电电源 12V,0.5A
地面主机通过传输接口的放大和隔离向测控器发送初始化、测试命令，测控器则根据主机的命令类型回送相应的信息，根据主机的初始化信息对各有关的输入口进行采集和处理，并将所有的信息放入发送缓冲区等待发送。发送给地面主机的信息在CRT上或模拟盘上进行显示。
7. 传感器
水位传感器采用投入式液位传感器。传感器采用一用一备的运行方式，确保系统正常运行。
七． 主要信号采集元器件组成
序号
名称
型号
数量
单位
生产厂家
1
流量传感器
GLY1
2
台
楠江集团
2
水位传感器
GUY5
2
台
楠江集团
3
压力传感器
GPD200
3
台
楠江集团
4
负压传感器
GPD80G
3
台
淮北安全仪器厂
5

6
烟雾传感器
GQL0.1(A)
2
台
焦作科诚
7
阀门电动装置
YBDF2-321-4
3
台
南阳微特
8
电磁阀
DF4/7.5
6
台
枣庄远大
八． ZM711智能测控装置控制点数统计
根据主要输入输出设备，统计控制点数如下：
序号
控制点名称
控制点类型
DI
DO
AI
AO
1
电动闸阀开到位
3

2
电动闸阀关到位
3

3
电磁阀开到位
6

4
电磁阀关到位
6

5
打开电动闸阀

3

6
关闭电动闸阀

3

7
打开电磁阀

6

8
电磁阀返回
6

9
电动闸阀返回

3

10
轴承温度

6

11
水仓水位

2

12
气口真空度

3

13
水口压力

3

14
管道流量

2

15
水泵电机电压

3

16
水泵电机电流

3

17
泵房温度

2

18
泵房烟雾

2

九．

十． -50泵房无人值守系统图

十一． 系统设备报价表

序号
设备名称
型号
单位
数量
单价
总价
厂家
安标证号
备注
一． 现场传感器部分
1
流量传感器
GLY1
台
2
13000
26000

安装在总出水管路
2
水位传感器
GUY5
台
2
19000
38000

投入式
3
压力传感器
GPD200
台
3
9000
27000

4
负压传感器
GPD80G(0～80)
台
3
3900
11700
淮北煤矿安全仪器厂
MFB080082
气路真空度
5
温度传感器
GWD40
台

轴承温度与泵房温度
6
烟雾传感器
GQL0.1(A)
台
2
3100
6200
焦作科诚

泵房烟雾
二.阀门控制部分
1
智能测控装置
Zm711
台
3
19000
57000

2
智能保护器
Zm711-1
台
3
3200
9600

3
阀门开关驱动装置
Zm711-3
台
3
1000
3000

闸阀供电
4
电磁阀驱动装置
Zm711-4
台
3
800
2400

电磁阀供电
5
电量变送器
YD2300
支
3
9200
27600

6
电磁阀
DF4/7.5
台
6
3500
21000
枣庄远大
20033281

7
阀门电动装置
ZB45
台
3
22000
66000

8
真空泵
SK-3
台
2
21000
42000

不含启动器
三．集中控制及数据传输部分
(二)
矿用本安电源
KDW28
台
2
4500
9000
宜兴三恒

(三)
隔爆型接线箱
4口
台
3
2000
6000
浙江电光

(四)
多媒体光端机
ZMD485
对
1
18000
18000
山东中煤电器

四.音视频监控部分
(一)
矿用隔爆型光纤摄像仪
KQB-127J
台
2
8000
16000
山东中煤电器
20069680

(三)
扩音电话
Ktc11.3
台
2
5900
11800
济南知顺
20043516

五.地面监控及软件部分
(一)
监控主机
1GB/80G/DVD
套
1
12000
12000
台湾研华

(二)
视频卡
HC08
个
3
1500
4500
山东中煤电器

(三)
传输接口
KJ233-J
台
1
4100
4100
山东中煤电器

(四)
矿井排水监控软件
KJ233
套
1
49000
49000
山东中煤电器

1
通讯采集部分
KJ233-CJ
套
1
15000
15000

井上/下数据通讯
2
数据存储部分
KJ233-CC
套
1
15000
15000

数据存储数据库
3
局域网浏览部分
KJ233-CS
套
1
19000
15000

局域网内用户查看
(五)
Sql Server
Sql 2000
套
1

20000
微软

数据库
六.附件
(一)
控制电缆、信号电缆
4芯
米
1500
10
15000
扬州电缆

甲供
(二)
矿用光缆
铠装6芯
米
500
15
7500
扬州电缆

甲供

合计
536900

安装费6%
32214

总计
569114