泵房自動化排水無人值守系統(tǒng)

一、讓排水變得更安全

我公司為客戶提供一站式服務(wù)，交鑰匙工程

1、數(shù)據(jù)采集分析

2、現(xiàn)場技術(shù)交流

3、整體方案設(shè)計

4、設(shè)備選型生產(chǎn)

5、設(shè)備安裝調(diào)試

6、人員技術(shù)培訓(xùn)

7、遠(yuǎn)程在線支持

8、系統(tǒng)更新升級

9、7*24小時服務(wù)

二、整體方案與非整體方案對比

無自動化的泵房一般通過手動啟動水泵，一般存在的問題有以下幾點：

1、每臺水泵啟動時間較長，發(fā)生涌流透水事故等緊急情況時無法處理

2、調(diào)度中心無法及時了解泵房準(zhǔn)確情況

3、浪費人力資源（每泵房需配備6-8個水泵啟停人員）

4、無法做到水泵均衡使用

5、發(fā)生預(yù)警時無法及時判斷并處理

6、水泵開啟的水位點及啟動流程不規(guī)范

7、設(shè)備維護(hù)無法準(zhǔn)確到歷史數(shù)據(jù)

非整體方案劣勢

1、采購工作量大

2、設(shè)備配置參差不齊，難以達(dá)到一致水平

3、小微產(chǎn)品，售后服務(wù)難以保證

4、搭車采購的正品，質(zhì)量不能保證

5、系統(tǒng)設(shè)備故障高

整體解決方案優(yōu)勢

1、提供系統(tǒng)所有設(shè)備

2、為用戶量身打造一站式服務(wù)

3、專業(yè)選擇提高工作效率

4、服務(wù)保證，系統(tǒng)設(shè)備之間出現(xiàn)問題不會互相推諉

5、減少采購環(huán)節(jié)、整體協(xié)調(diào)好

6、容易調(diào)試，交鑰匙工程

三、公司整體方案實力

1、國內(nèi)首家推出礦山水系統(tǒng)整體解決方案，我們開發(fā)出能夠提高安全性、適應(yīng)性和高效率的定制解決方案

2、我們擁有最具競爭力的技術(shù)團(tuán)隊，擁有10年礦山排水行業(yè)經(jīng)驗，6年礦山排水自動化行業(yè)經(jīng)驗

3、與中南大學(xué)有色冶金自動化教育部工程研究中心強強聯(lián)合，具有強大的技術(shù)性人才作為后盾

4、技術(shù)優(yōu)勢量身定制，一站式服務(wù)

5、獨有的故障專家診斷系統(tǒng)，幫助客戶發(fā)現(xiàn)和分析問題，保證礦山運行安全

四、整體解決方案設(shè)計流程

五、系統(tǒng)概述

1、系統(tǒng)特點

    目前，國內(nèi)大部分的井下泵房采用的是人工根據(jù)水位的高、低，手動開啟水泵的方式，還有一少部分采用的是半自動的方式。由于開啟水泵涉及到關(guān)閉電動閥門、排真空、開啟軟啟動器及高壓開關(guān)柜、開啟電動閥門這一系列過程，在這些過程中還要人為地監(jiān)視壓力、真空度、閥門狀態(tài)、流量、電量等一系列參數(shù)，所以一臺水泵的開啟過程一般需要兩人配合才能夠完成。井下泵房的設(shè)備檢查主要靠檢修人員的經(jīng)驗及簡單的電量參數(shù)來判斷水泵是否有故障，無法做到對系統(tǒng)的整體參數(shù)的了解，這就造成了無法在事故出現(xiàn)的前期發(fā)現(xiàn)事故隱患并排除隱患。

    另外，國內(nèi)大部分的井下泵房依靠人為觀察來發(fā)現(xiàn)透水事故，這只能在透水量已經(jīng)累積到足以讓井下人員發(fā)現(xiàn)的程度時才可以被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)發(fā)生透水事故時，由于人員撤離的需要,往往造成備用的多臺排水泵無法投入，使水位上漲速度加快。  

    本系統(tǒng)正是為了解決現(xiàn)有礦井排水系統(tǒng)開泵程序繁鎖、發(fā)生透水事故時人員撤離無法開啟備用泵、系統(tǒng)故障以及透水事故早期預(yù)警等問題而設(shè)計。

    本系統(tǒng)能夠根據(jù)礦井水倉水位的高、低，自動完成抽真空、排氣閥、出水電動閥、高壓啟動一系列動作及相關(guān)參數(shù)的監(jiān)控，實現(xiàn)礦井自動排水。系統(tǒng)將每臺水泵正常運行時的電流、電壓、真空度、壓力、流量、振動、溫度建立檔案，并與實際運行時的值進(jìn)行比較，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在隱患及故障點。

    本系統(tǒng)能夠通過兩臺一用一備的液位傳感器檢測礦井水倉水位變化率，同時考慮正在運行的水泵的數(shù)量，換算出實時的水倉進(jìn)水流量來判定礦井是否發(fā)生透水事故。系統(tǒng)通過礦用通訊總線(光纖環(huán)網(wǎng))將數(shù)據(jù)傳輸至生產(chǎn)調(diào)度中心監(jiān)控平臺。系統(tǒng)預(yù)留有與井下通訊系統(tǒng)的接口，并以此指揮井下人員在發(fā)生透水事故時的緊急撤離。

2、系統(tǒng)分類

3、型號說明

4、安全高效系統(tǒng)最優(yōu)

系統(tǒng)兼容

    整合礦山排水系統(tǒng)的主要設(shè)備資源，包括水泵、電機(jī)、電機(jī)啟動裝置、管路控制閥門、水錘消除裝置、配水閘閥、監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等，保證其整體性、系統(tǒng)性及兼容性，為客戶提供一站式服務(wù)，并承諾提供全方位技術(shù)支持服務(wù)。避免在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，無法由各配套供應(yīng)商快速準(zhǔn)確的判斷故障原因并提供最佳的系統(tǒng)解決方案，耽誤故障排除時間，影響生產(chǎn)及安全

安全可靠

    摒棄傳統(tǒng)的分項招投標(biāo)模式，避免出現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備匹配不合理、接口不兼容等問題（如水泵選型時富余揚程過大，造成實際運行工況偏大流量運行，導(dǎo)致出現(xiàn)水泵汽蝕、電機(jī)超載等異常現(xiàn)象而影響系統(tǒng)安全運行）。而整體解決方案為客戶提供的所有設(shè)備選型均經(jīng)過嚴(yán)格、慎密的設(shè)計計算，確定設(shè)備參數(shù)，并在產(chǎn)品出廠前進(jìn)行系統(tǒng)測試調(diào)試，確保產(chǎn)品交付使用時能安全、可靠、穩(wěn)定、高效地運行。

最優(yōu)匹配

    依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及有效的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，確定系統(tǒng)最佳運行工況點，依此進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備的最佳參數(shù)匹配。避免在系統(tǒng)運行過程中， 出現(xiàn)有些設(shè)備長期超負(fù)載運行， 降低使用壽命， 而有些設(shè)備選型過于保守，長期超輕負(fù)荷運行，而未能發(fā)揮最佳性能。

高效節(jié)能

    采用自平衡型臥式多級離心泵后，取締了傳統(tǒng)的平衡盤、平衡鼓結(jié)構(gòu)，省去了頻繁更換和維護(hù)保養(yǎng)的中間環(huán)節(jié)，為客戶節(jié)約了直接的備件及維護(hù)成本。同時，對系統(tǒng)工況及設(shè)備參數(shù)進(jìn)行分析比較，選定最佳運行方案，確保排水系統(tǒng)長期處于高效區(qū)運行，降低能耗。

5、功能特點

    操作模式多樣化、設(shè)備狀態(tài)設(shè)置多樣化、報表生成格式多樣化等，能滿足不同客戶的多樣化需求。

    系統(tǒng)自動記錄各臺泵組的累計運行時間，并進(jìn)行排序，下次啟動時優(yōu)先啟動無故障、運行時間短的水泵投入使用，這樣就實現(xiàn)了水泵的均勻磨損。避免傳統(tǒng)模式中工作泵使用頻率高造成水泵磨損快、壽命短、而備用泵、檢修泵由于長期的閑置造成銹蝕無法使用。

當(dāng)電網(wǎng)執(zhí)行峰平谷階梯電價時，系統(tǒng)將設(shè)定水位進(jìn)行修正，保證系統(tǒng)在平、谷段低電價時排水，在峰段高電價時蓄水。

設(shè)計原理為：先設(shè)定四個水位限值H1、H2、H3、H4，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定水位時，首先對電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測。若處于用電谷段或平段時，可以立即啟動；若處于用電峰段，則對水位進(jìn)行修正，在保證H1超限水位不變的前提下，把H2、H3向上提升。當(dāng)水位繼續(xù)上升至H1超限水位時，則不論電網(wǎng)負(fù)荷如何，必須立即啟動水泵。若水位繼續(xù)上升，則表明一臺水泵的排水量已不足以排除礦井出水，以礦井的最大排水能力來排除礦井涌水。不論投入幾臺水泵，水位必須下降到停機(jī)水位H4方可停泵。

    當(dāng)執(zhí)行多臺泵組多趟排水管聯(lián)合運行時，通過水泵特性曲線與管路特性曲線的比較，選擇最佳匹配水泵與排水管數(shù)量，保證水泵在最佳效率點運行。

    依照“安全第一、效率優(yōu)先”的原則，運行模式的自動切換、機(jī)組自動切換及啟停、冗余設(shè)計、設(shè)計系統(tǒng)的故障報警等功能，最大限度的保障系統(tǒng)整體運行。在系統(tǒng)達(dá)到最大涌水量或發(fā)生透水等緊急情況時，系統(tǒng)做出判斷且聲光語音報警，投入所有可運行泵組進(jìn)行排水，保證井下排水要求。

實時監(jiān)測每臺泵組的運行電流、電壓、壓力、流量等數(shù)據(jù)、與設(shè)定值進(jìn)行比較，及早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的安全隱患。

6、系統(tǒng)特點

●根據(jù)水倉水位的變化，自動完成排水泵啟、停全過程的控制。

●根據(jù)水倉水位的變化率、水倉容積、開啟水泵的排水流量等自動計算出涌水量變化率，對透水事故進(jìn)行早期預(yù)警，并在監(jiān)控中心顯示。

●具備與井下通訊系統(tǒng)的接口,能夠?qū)⑼杆c信息及時通知井下。

●將每臺排水泵正常運行時的十幾種參數(shù)建立檔案，并與排水泵每次運行的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，及時發(fā)現(xiàn)事故的隱患。

●取消電磁閥，采用電動球閥對引水系統(tǒng)進(jìn)行控制，保證了可靠性。

●可靠的本安電路與非本安電路的隔離，測試電壓為AC2000V。

●依次輪換啟動排水泵,保證水泵的均勻磨損。

7、故障專家診斷系統(tǒng)

8、基于安全的四種控制模式

井下自動模式：包括液位監(jiān)測、水泵啟停、水泵輪換、故障判斷報警等所有功能，此模式可完全實現(xiàn)完全無人干預(yù)。

遠(yuǎn)程操控模式：操作人員可在控制室遠(yuǎn)程選擇控制水泵機(jī)組的啟停，其余動作仍由PLC自動執(zhí)行，即PLC完成單臺水泵真空引水、水泵啟停、閥門啟閉等動作。

    井下手動：又稱為檢修模式，井下每臺泵組配置一臺就地控制柜，選擇此模式的泵組，完全脫離PLC的自動控制，系統(tǒng)不受監(jiān)測信號控制，需要手動操作真空射流引水及水泵電機(jī)、閘閥、球閥的開關(guān)，相互動作互不閉鎖。

    井下一鍵啟動模式：操作人員可在觀察到涌水量很大的情況下一鍵啟動井下水泵，其余動作仍由PLC自動執(zhí)行，即PLC完成泵房水泵自動真空引水等一系列動作。

六、工作原理

自動運行狀態(tài)時，控制器首先要檢測所有的閥門是否在關(guān)閉狀態(tài)，如果閥門不處于關(guān)閉狀態(tài)，PLC就會發(fā)出指令將閥門關(guān)閉，使裝置處于初始狀態(tài)。

    液位傳感器將水倉中的水位信息傳送至控制中PLC的模擬量輸入模塊，PLC檢測到水位信息后與預(yù)先設(shè)置的開啟水位進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到開啟一臺水泵的水位時就發(fā)出開泵指令。

    開泵指令首先要開啟真空泵對水泵的吸水管及葉輪腔體進(jìn)行抽真空，只有當(dāng)葉輪腔體達(dá)到一定的真空度并將水倉中的水吸入腔體，使葉輪完全浸入水中時，水泵才能啟動。負(fù)壓傳感器可以對真空度進(jìn)行檢測，并將檢測的信息傳入PLC的模擬量輸入模塊，PLC檢測到真空度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值后就會發(fā)出指令，通過真空磁力啟動器開啟排水泵。

    排水泵啟動后水泵出水口的壓力會上升，設(shè)置在水泵出水口的壓力傳感器會將壓力值通過控制器的模擬量輸入模塊傳送至PLC。

    當(dāng)PLC檢測到排水泵出水口的壓力達(dá)到一定值后，就會發(fā)出指令開啟水泵出水口上方的排水電動閥。排水電動閥開到位后會將到位信息返回PLC進(jìn)行動作確認(rèn)。至此，整個開泵的過程就結(jié)束了。

    當(dāng)排水泵運行一段時間后，水倉中的水位就會下降，當(dāng)PLC檢測到水位下降到停泵水位時，就會發(fā)出停泵指令。

停泵的程序與開泵相反，首先要關(guān)閉水泵出水口的電動閥，這主要是為了防止突然停泵后，主排水管水柱反沖，造成水錘現(xiàn)象。

本系統(tǒng)以水倉水位作為水泵的起停的基本條件，在此條件滿足的前提下，然后再根據(jù)均勻磨損的原則、電價避峰填谷的原則實現(xiàn)水泵的起停。

    首先設(shè)定四個水位限值：H1、H2、H3、H4，及水位修正值△h。

    對于一個有三臺主排水泵的系統(tǒng)而言,H1、H2、H3、H4分別對應(yīng)著三臺泵啟動水位、兩臺泵啟動水位、一臺泵啟動水位、停機(jī)水位。水位修正值△h是考慮礦山用電分時計價的情況采用辟峰填谷的運行方法，對H2、H3進(jìn)行修正，即在高電價時間段將啟動水位值提升△h,這樣就減少了在高電價區(qū)段運行的時間。

這種避峰填谷的應(yīng)用也可以通過分時間段運行來實現(xiàn)。

說明:

1、本示意圖采用真空泵及水射流兩種方式對主排水泵進(jìn)行抽真空引水，兩種方式互為備用。

2、本示意圖在兩條主出水管道各安裝一臺流量計，也可以在每臺水泵的出水管道上進(jìn)行安裝。

3、水泵的抽真空引水點應(yīng)為水泵的排氣口。

4、液位計應(yīng)用在煤礦時一般選用投入式液位計或浮球液位計。非煤礦井可選用超聲波液位計。

5、配水閥（S）如果經(jīng)常動作,可選用電動閘閥,否則可選用手動閥閘。

6、水射流的水源可以選擇消防灑水，也可以選用主排水管內(nèi)的高壓水。

7、電動閘閥（Y）也可以選用電液控閥或電動蝶閥。

8、如果水泵的吸程較高，LW建議不用底閥,而只用濾網(wǎng)以免增加水阻。

9、系統(tǒng)所有壓力及真空度變送器配接耐震型顯示儀表。

七、系統(tǒng)設(shè)備

八、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

九、選型調(diào)查表

礦山排水自動化系統(tǒng)整體解決方案現(xiàn)場情況調(diào)查表

客戶名稱：                        水平泵房

項目性質(zhì)：□改造項目          □新建項目

控制器類型：□隔爆兼本質(zhì)安全型            □礦用一般型

電機(jī)泵共     臺，水泵揚程       米，流量     m3/h，電機(jī)功率      KW，電壓        V。

水泵型號：                   ；主排水管路共      條

電機(jī)預(yù)埋PT100，每套（電機(jī)+水泵）共需要檢測      路溫度信號；

未預(yù)埋PT100：每套需加裝          路PT100溫度傳感器；

由我公司提供電動閘閥，

管徑DN       ，工作壓力       MPa，電動控制閥電壓          V

提供的反饋：□開到位  □關(guān)到位  □開過力矩  □關(guān)過力矩   □開度指示；

真空方式：□真空泵  □水射流    □風(fēng)射流   □注水式

排真空管路直徑：1英寸或      1英寸      

電流二次側(cè)提供信號；□AC0-5A，□4-20mA，□485接口 □自配

電壓二次側(cè)提供信號；□AC0-100V，□4-20mA，□485接口 □自配

水位檢測：□投入式傳感器   □超聲波式傳感器，水倉數(shù)量      個深度    米，

□有就地檢測控制箱

有地面控制部份：□工控機(jī)    □光口交換機(jī)   □光纖          米，

需配組態(tài)軟件品牌：□WINCC   □組態(tài)王      □其他品牌

□ 礦井現(xiàn)有光纖環(huán)網(wǎng)不需要配備光纖和光電模塊

PLC選型：□西門子S7-200    □西門子S7-300，其他品牌                     

啟動方式：□軟起動    □電抗器    □變頻器生產(chǎn)廠家                 

增加視頻監(jiān)控系統(tǒng)：攝像頭       臺

□ 無其他特殊要求

□需與井下通迅系統(tǒng)接口：

□ 井下通迅系統(tǒng)生產(chǎn)廠家：            設(shè)備型號：               

有特殊要求請在下方注明：