抚顺东露天矿防排水泵站自动化改选.pdf

露 大 米 矿 玟 不 2 0 1 1 年第 5期 8 1 抚顺东露天矿防排水泵站自动化改选 崔恒庆 ( 抚顺矿业集团公司东露天煤矿，辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 3 ) 摘要： 对抚顺矿业集团公 司东露天矿泵站防排水的重要性进行论述， 根据排水控制的要 求。 进行 自动 控制方面的设计。 介绍了 设备选型中所要考虑的问题， 以及总体设计， 系统功能等问题。 对自 动化改造工程建 设的必要性及其产生的深远意义进行探讨 。 关键宇： 东露天矿 ； 防排水泵站 ； 自动化 中图分类号： T D 8 2 4 6 * 2 文献标识码： B 文章编号： 1 6 7 19 8 1 6( 2 0 1 1 ) 0 50 0 8 10 3 l 前言 抚顺矿业集团东露天矿位于抚顺煤 田东部 ， 矿 坑东西长 5 7 k m， 南北宽 1 9 k m， 面积 9 2 k m2 。在煤 矿开采的过程中 ， 由于地层中含水的涌出， 雨水和浑 河中水的渗透， 产生大量积水影响矿山生产、 威胁国 家财产和人员安全 ， 需要排水泵站排除积水 。 东露天 矿排水系统是矿 山生产的重要组成部分 ，担负着排 除全矿坑下积水的重要工作 ，是矿山安全生产的重 要保证。 随着矿山的飞速发展 ， 对泵站设备和管理提 出了更高的要求 。所以必需对现有泵站控制和管理 进行改造和完善。 向国外无人化泵站监控管理发展 ， 以达到减员增效和提高管理水平 的目的。该项 目是 以东露天矿西南 、 西北 、 万新 、 月牙湾泵站为实施对 象 ， 进行主要固定泵站的自动化监控和管理的改造。 2 东露天矿防排水泵站的构成及参数 东露天矿防排水系统 主要 由 1 1 座 防排水泵站 构成 。 它们分别是 ： 月牙湾泵站 、 浅水浅排泵站、 西南 泵站、 隧道泵站 、 西北泵站 、 万新泵站、 正负零泵站、 负 2 3西小坑浮船泵站 、东部首采浮船泵站 、 7号泡 子浮船泵站、 金融护卫泵站。这 1 1 座防排水泵站分 布在矿坑周围 ， 担负着整个矿山防排水的重要工作 ， 其中西南泵站、 西北泵站 、 月牙湾泵站、 万新泵站 、 隧 道泵站、 浅排泵站为固定泵站。各泵站参数见表 1 。 3 自动化控制系统总体设计思路 本次自动化改造总体设计以“ 安全、 高效、 经济、 收稿 日期： 2 0 1 1 o 5 3 0 作者简介： 崔恒庆( 1 9 8 3 一 ) ， 男。 助理工程师， 2 0 0 5年毕业 于辽宁石油化工大学工业电气 自动化技术专业，现在东露天 矿从事机电管理工作。 衰 1 各泵站参数 美观” 为原则实现 自动控制。在这 1 1座防排水泵站 中选择 4座固定式泵站即西南 、 西北 、 月牙 湾、 万新 泵站进行 自动化改造 。 根据各泵站工作实际情况 ，正常情况下每座泵 站只有 1 2台设备运行。汛期时 ， 根据天气情况派 人员在泵站用人工启动其它水泵 ，保证防汛工作的 正常进行 。 因此选择各泵站 中部分排水泵进行改造 ， 以节约改造资金 。 其 中西南泵站改造 1 号 、 2号 2台 水泵 ， 西北泵站改造 1 号 、 2号 2台水泵 ， 月牙湾泵 站改造 1 号 、 2号 、 3号 3台水泵 ，万新泵站改造 1 号、 2号 2台水泵。 4 改造方案 自动化泵站控制系统见图 l 。 东露天矿防排水泵站 自动化系统主要功能有 ： ( 1 ) 自动控制功能。 当超声波液位计测定的水位 露天采矿技术 2 0 1 1 年第5 期 8 3 I超声波液位计 可编程逻辑控制器 t - I开真空泵阀门 I 启动真空泵电机 I 压力变送器 一 l 启动排水泵电机 l 开排水阀门 l关真空泵阀门 I关真空泵电机 图 5 泵 站 自动开启 程序 图 6泵站 自动 关闭程序 令 ， 关闭真空泵阀门。待真空泵阀门关闭信号反馈 回 P L C后 ， 向真空泵电机发出指令 ， 关闭真空泵电机。 泵站 自动关闭程序见图 6 。 当超声 波液位计 检测到水 位到达设定 下限值 时 ， 向 P L C发 出信号 ， 由 P L C向排水泵阀门发 出指 令关闭阀门， 得到阀门反馈信号后 1 0 s ， 向排水泵 电 机发出指令 ，关闭排水泵 电机 。整个过程都 由 P L C 内部程序 自动完成。 6自动化设备的选型 自动化设备的选型依 据“ 先进 、 可靠 、 环保 、 美 观” 的原则 ， 以运行成功的西南泵站 自动化工程为基 础加 以优化改进 。 ( 1 ) 可编程逻辑控制器( P L C ) 。考虑到防排水泵 站的长期性和可靠性本系统选用先进的德 国西 门子 公司的 S I MA T I C S 7 3 0 0 S 7 3 0 0系列可编程逻辑 控 制器。 各种单独模块之间可以进行广泛组合和扩展。 ( 2 ) 超声波液位计。考虑到方便设备安装 、 损坏 维修 、 应急更换 、 测量精确度等 因素 ， 选用先进的德 国西门子公司的 7 ML 1 2 0 1 2 E E 0 0型超声波液位计 。 ( 3 ) 电动碟阀。 选择阀门时考虑到规格尺寸与原 手动阀门保持一致 ，以最大限度地降低改造时的安 装工作量 ，选用天津 2达公司的 Z A J w 系列型号 的 电动碟阀。 ( 4 ) 压力变送器 。考虑到运行可靠性 、 精确性等 因素 ，选用先进 的瑞 士 A B B公 司的 7 M L 1 2 0 1 2 E E 0 0 2 6 4 G S型压力变送器 。 ( 5 ) 彩色摄像机 。选用三 星低照度 ， 电动调节 2 0 3 3型。为达到拍摄效果更佳 ， 选用知名 的韩国三 星公司的S C C _ B 2 0 3 3 P型低照度彩色摄像机 。 7 泵站 自动化运行效果 西南泵站 自动化改造工程于 2 0 0 9年 9月 2 6日 全面竣工并投入使用，到目 前为止已安全运行一年 有余 ， 其 中 1 水泵运行 5 7 9 h ， 排水量 6 7 7 4 3 0 m ； 2 s 水 泵运行 9 3 4 h， 排 水量 1 0 9 2 7 8 0 m 3 。总计运行 1 5 1 3 h ， 总排水量 1 7 7 0 2 1 0 m 。在一年多的运行中 经历 了冬季一 3 O 低温 ， 夏季 3 5 高温及一次汛期的 考验。 设备运转情况良 好， 运行数据真实准确， 操作简 单方便 ， 达到了预期设计效果 根据西南泵站 自动化 改造后 良好的运行状态， 于 2 0 1 0年 8月 2 5 日开始对 西北 、 月牙湾、 万新等泵站进行 自动化改造并于 9月 底陆续投人实用 ， 运行状态 良好。取得的效果如下 ： ( 1 ) 提高企业经济效益。 自动化改造后减少 4个 泵站原有员工 3 2名操作人员 ， 以每人每年人均 5 万 元计算 ， 每年可减少人员开支约 1 6 0万元 。 ( 2 ) 减少取暖、 加热等设备。由于 自动化改造后 4个泵站实现无人值守 ， 拆除电暖气 4台、 电磁炉 4 台每年节约电量 7 2 0 0 k Wh ， 节省开支 4 5 3 6 元。 ( 3 ) 有利于安全工作 。 泵站安装 了视频监控设备 及各种传感器设备 ，可 以实时在线监视泵站现场及 设备运行状态 ， 发现问题进行处理。 ( 4 ) 提高生产效率。 泵站实现自动化控制后， 操作 人 员可以在调度室通过计算机直接控制 4 个泵站的设备。 ( 5 ) 提高了管理水平。 通过 自动化改造实现计算 机控制 ， 调节水泵“ 峰、 谷” 启停时间， 显示排水流量、 水位值 、 管道压力等参数 ， 为加强管理提供了基础。 ( 6 ) 为实现矿山的发展提供准备。 泵站 自动化设 备 留有标准的接 口， 可以与其它系统联接 ， 为矿山朝 着现代化发展做好了准备 。 参考文献： 1 郑晟 ， 巩建平 ， 张学 现代可编程序控制器原理与应 用 M 北京： 科学出版社， 1 9 9 9 2 顾永辉 、 范廷瓒 煤矿电工手册 ( 第三分册 ) 修订版 M _J E 京 ： 煤炭工业出版社 ， 1 9 9 7 3 郁有文 ， 常健 ， 程继红 传感器原理及工程应用 M 西 安： 西安电子科技大学出版社， 2 0 0 3 4 李瑞 井下排水系统的监测与控制研究 J 太原理工 大学学报， 2 0 0 6 5 郭宗仁， 吴亦锋 ， 郭永 可编程控制器应用系统设计及 通信网络技术 M 北京， 人民邮电出版社， 2 0 0 2 6 杨斌文P L C控制系统的抗干扰措施 J _ 电气时代 ， 1 9 9 7 ， ( 9 ) 7 张清 P L C控制系统的抗干扰措施 J 江苏电器 ， 2 0 0 2 ， ( 1 ) ： 3 33 5 8 S I E ME N S S I MA C S 7 C o n f i g u r i n g H a r d w e a n d C o mm u n i c a t i o n C o n n t i O n s S T EP 7 V5 0 Ma n u M