矿井排水泵房自动化监测监控系统

矿井排水泵房自动化监测监控系统矿井排水泵房自动化监测监控系统湖南立佳机械制造有限公司HunanPerfectIndustryCo.,Ltd.目录目录一、市场概述二、手动启动流程三、系统概况四、系统原理五、系统特点六、防爆设计七、控制主界面八、爆炸性环境用防爆电气设备分类九、现场情况调查表市场概述市场概述一、江西省煤炭工业局2009年工作重点二、关于切实做好全省煤矿雨季三防工作的通知三、关于全省煤矿雨季“三防”和应急预案管理与演练调度审查情况的通报四、目前国内仅江西省强制执行矿井排水泵房自动化监测监控系统。国内其它省矿山管理部门还没有强制执行，但随着数字化矿井建设的进行，这种趋势将在全国普及。五、目前国内现有矿山有近80%没有安装泵房自动化系统，其中的大、中型矿山及大水量矿山将陆续进行排水泵房自动化改造。六、数字化矿井的概念数字化矿井就是指在矿井范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿井信息构建成一个矿井信息模型。描述矿井中每一点的全部信息。按三维坐标组织，存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段。市场概述市场概述市场概述市场概述国内同类设备生产厂家：一、唐山开诚电控设备集团有限公司该装置由KXJ-30/1140(660)矿用隔爆兼本安型可编程控制器、KXA-2本安控制显示台、GPD10矿用本安型压力传感器、QBRG－300/6K矿用隔爆型高压软起动控制器、KGU7投入式液位传感器、BDF-20-127矿用防爆电磁阀、KGY50压力变送器、LCZ-803矿用隔爆兼本质安全型数字超声波流量计组成，应有安全标志。二、太原市博世通机电液工程有限公司配套用KXH18（原KHJ6.4）(60mA)声光报警器、DTBZ-37FYC矿用隔爆型液压阀用直流电磁铁、DF4/7.5防爆电磁阀、GPD5000F(原KGY4)负压（压力）传感器、GUY5(原KGU7)投入式液位传感器应在安全标志有效期内使用。内部使用CSTI-I输出本质安全型电源、MB8047隔离式安全栅。三、成都高根科技有限公司该装置由ZB-0.3/380K矿用隔爆兼本质安全型自动排水控制器、KGU13矿用投入式液位传感器、GYD10本质安全型压力变送器、GYD1本质安全型压力变送器、BDF-20-36矿用隔爆电磁阀、矿用控制电缆组成，所有产品应在安全标志有效期内使用。市场概述市场概述国内同类设备生产厂家：四、长治市安可自控工程有限公司该装置由ZPZ0.3/127-Z矿用自动排水装置主机、GUC1.2矿用本安型水位传感器、GKD0.1矿用本安型断流传感器、XJH127(A)矿用隔爆兼本质安全型声光报警箱、QBZ-80/1140(660)矿用隔爆型真空电磁起动器组成，应在安全标志有效期内使用。五、山西慧达感测技术有限公司配套用煤矿用聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套通信电缆、KXJ1-36B(Z)矿用隔爆兼本质安全型水泵自动控制装置主控箱、CGHC1-15矿用本质安全型磁感数字传感器应有安全标志。六、山西科达自控工程技术有限公司该产品由KXJ8/127-Z矿用隔爆兼本质安全型水泵自动控制装置用主机、KGU7投入式液位传感器组成应有安全标志。七、宿州科力电器有限公司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存在的问题: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Ø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:①构建井下泵房的主排水自动化系统（就地自动运行）②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（远端自动监视）③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。（远端自动控制）Ø设计依据①《煤矿安全规程》和《煤矿设计规范》②《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》GB3836.4-83③《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB3836.1-83④《矿用一般型电气设备》GB12173-90⑤《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原理系统原理水位控制原则Ø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。Ø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Ø安全可靠性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.可靠的抽真空方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.执行机构的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5.电源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.可靠的早期预警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7、按照累计运行时间循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、可靠的信号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Ø适用性及先进性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Ø经济性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。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。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KJP-660-3矿用隔爆兼本质安全型自动排水控制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。本安电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KJK5矿用控制显示屏海拔高度不超过2000米；环境温度：0℃～+40℃；平均相对湿度：不大于95%（+25℃）;大气压力：80kPa～106kPa;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；¬执行标准编号：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一、分类1.1爆炸性物质的分类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