泰安市一开电气有限公司

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      泰安市一开电气有限公司是一家专业生产高、精、尖数字化煤矿设备与系统，涵盖通讯、自动化控制、在线监测、井下物联网等领域。根据煤矿行业需求与国家要求，研制开发出多套先进的数字化装备，填补了国内外多项技术与产品的空白，拥有多项国家专利。公司设计研发的煤矿泵房排水自动控制系统实现泵房无人值守自动运行，减员增效，提高泵房运行的安全性和可靠性。地面调度室实时显示泵房的各种运行参数，系统可根据水仓水位高低自动控制水泵启停和水泵“轮换工作”，同时监测水泵的工作状态，系统具有各种故障保护功能（轴承超温保护、流量保护、电动机故障保护、电动闸阀故障保护等）。

系统概述

    KJ565型煤矿井下排水远程自动集控系统是我公司根据煤矿井下排水系统的实际情况，结合先进的PLC技术，开发出的一套自动化控制水泵运行、采集现场数据、提供报警信息、可以在地面生产调度中心实时监控数据的高技术含量产品。该系统以西门子PLC为核心，通过各种先进可靠的传感器、保护装置、电动执行器等监测井下排水系统中各个设备的工作状态，实现井下泵房排水系统的自动控制。紧急情况下可远程操作整个泵房设备，排除水害危险，真正实现泵房无人值守，使泵房排水系统安全可靠、节能高效、经济合理地运行，从而达到减员增效、安全生产的目的。

系统组成原理示意图

地面监控站：

井下监控站：                                光纤

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（1）监控上位机

调度室监控上位机通过环形以太网与井下监控分站通讯，读取现场监测数据并发出控制命令，完成排水系统和主变电所的远程集中控制。

（2）监控分站

分站采用西门子S7-300系列PLC，通过Profibus总线与水泵监控子站通讯完成对5台水泵的监测和管理控制，通过RS485总线读取变电所的电气参数和控制高压柜的合闸、分闸，并通过环形以太网将数据传送至监控上位机，实时监测排水系统和主变电所中各台设备的运行参数。

（3）触摸屏（矿用本安型操作箱）

触摸屏通过Profibus总线与监控分站通讯，可作为就地监控上位机使用，能实时显示排水系统和变电所的所有参数并能控制。

（4）水泵监控子站

水泵监控子站可以完成对每台水泵的一键和单独控制，并将其他监控数据传至监控分站进行分析处理。在水泵出水口处设置压力传感器，检测抽水的压力，判断是否正常抽水；射流管路设置负压传感器，判断射流抽真空时水泵引水是否灌满；电机三相绕组温度和电机前后轴承温度的测量采用电机出厂时预埋的PT100铂电阻，当温度超限时报警，并参与控制；电机电流和电压值与软件内部预定的报警值比较，如果当前检测值大于设定的报警值，则系统输出报警信号，也可设置联锁动作，停止水泵运行，避免水泵损坏。

工作原理

（1）根据水仓水位自动开启、停止水泵的运转，对运行中的各种状态参数进行实时监控，同时通过接口将数据上传至地面服务器。

a．根据所监测的水位信号，可设定出低水位、高水位和上限水位信号及危险水位。低水位时停泵；高水位时水泵运行；上限水位时备用水泵同时运行；危险水位时起动水泵全部运行。同时根据水位变化计算涌水量，当涌水量增大或突变时启动水泵运行，以减少突水事故的发生。

b．每台水泵可设置“一键”、“手动”、“检修”三种工作方式，该方式可直接在分控站上进行设定。

（2）水泵系统采用射流泵和真空泵两种抽真空上水方式启动：

a．选择射流泵方式时，当水位达到高位将自动打开射流泵入水管路阀门。同时打开射流泵真空管路阀门，当射流泵入水管路的水进入射流泵后将变成高压水经射流泵出水管路流出，此高压水会将射流泵真空管路里的空气带走，射流泵真空管路是与水泵及水泵上水管路相通，所以经过一定时间后水泵上水管路及水泵内就形成了相对的真空，此时真空压力表输出信号。系统接收到真空压力表的信号后将自动启动水泵电机，同时关闭射流泵真空管路及射流泵入水管路阀门，阀门关闭后打开水泵出水管路电动闸阀进行排水。若电动闸阀打开后一定时间内水泵压力未达到设定值（一般是因为水泵或上水管路漏气导致）系统将会自动停止水泵运行并关闭电动闸阀同时报警。

b．选择真空泵方式时，当水位达到高位将自动起动真空泵。以下过程与射流方式相同。

（3）水泵系统停止运行：

当水仓水位达到低位时将先自动关闭排水管路电动闸阀，电动闸阀关闭到位后（若一定时间内未关到位则按故障方式停止）停止水泵电机。

（4）系统设置低限水位、高限水位、上限水位和危险水位四种水位线。当水位达到高限水位时，系统自动启动  “运行泵”  ；达到上限水位时，系统自动启动下一个“运行泵”  ；达到危险水位时起动“备用泵”  。水位低于上限水位时自动停止“备用泵”  ；低于高限水位时停止一个“运行泵”  ；当达到低位时自动停止另一个“运行泵”