該文簡單介紹了礦井智能化主排水泵的工作原理。礦井智能化主排水泵可以實(shí)現(xiàn)智能化控制水泵的開啟和停止、遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控主排水泵的工作狀況，并且可以根據(jù)水位自動確定需同時運(yùn)行的主排水泵的臺數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)主排水泵高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

　　國內(nèi)煤礦約90% 都是地下開采，煤礦生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生廢水，包括井下自然涌水、生產(chǎn)廢水等。為保證礦井的安全生產(chǎn)，必須將井下的廢水排到地面，即礦井廢水的安全排放是保證礦井安全生產(chǎn)的必要條件。一個簡單的排水系統(tǒng)必須包括污水水源、水泵、排水管路和排放地點(diǎn)。就煤礦而言，水從井下中央水泵房經(jīng)過主排水泵，從主排水管道排到地面溝渠中。

1、自動控制

　　自動控制是指完全以PLC 設(shè)定程序自動執(zhí)行一系列操作，完成排水工作，不需要人為干涉，通過檢測水倉水位、電力波峰段和其它參數(shù)，時啟動水泵，合理調(diào)度水泵運(yùn)行的臺數(shù)，從而提高水泵的工作效率和安全性。下面以水倉水位為例來說明水泵自動控制的全過程。

　　假設(shè)，原礦井每小時排出廢水的流量為Q1，中央水泵房的水位為H1，由于礦井正常生產(chǎn)，礦井水位在Q1的排放流量下，水位變成了H2，此時通過水位監(jiān)測傳感器，將實(shí)時水位H2傳輸給PLC 控制臺，因?yàn)镻LC控制臺設(shè)有程序，該程序內(nèi)設(shè)有選擇語句，設(shè)有m 個臨界值，分別為m1、m2…mm，此時可以通過程序控制，當(dāng)H2 < m1時，PLC 會控制關(guān)閉所有排水泵，當(dāng)H2在m1和m2之間時，PLC 控制開啟1 臺水泵，當(dāng)H2在mk和mn之間時，PLC 會控制a 臺排水泵開啟進(jìn)行排水，這些數(shù)據(jù)根據(jù)每個礦井廢水水位和涌入量的不同可以自己設(shè)定。這樣可以實(shí)時自動控制，既節(jié)省人力又經(jīng)濟(jì)高效。其控制流程圖如圖1 所示。

圖1 水位控制水泵臺數(shù)工作原理示意圖

2、遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　所謂遠(yuǎn)程監(jiān)控，就是在地面上就可以對主排水泵進(jìn)行性能監(jiān)測和控制。通過光纜以及相應(yīng)信號交換設(shè)備，將井下PLC 與井上的計(jì)算機(jī)相連，采用WINCC 自動化監(jiān)控軟件建立綜合自動化網(wǎng)絡(luò)平臺，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動、半自動控制，實(shí)時顯示、記錄各泵組運(yùn)行情況和相關(guān)參數(shù)，支持歷史數(shù)據(jù)查詢。同時，井下裝設(shè)防爆型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過光纖將圖像傳送到地面系統(tǒng)，地面調(diào)度中心通過硬盤錄像機(jī)將畫面發(fā)送到地面工業(yè)電視上。主排水泵控制系統(tǒng)如圖2 所示。

圖2 主排水泵控制系統(tǒng)

3、實(shí)施維護(hù)

　　3.1、水泵輪換工作

　　水泵輪換是排水設(shè)備綜合自動化控制系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)。它由PLC、中間繼電器、接觸器等組成，以上環(huán)節(jié)最終都要與本環(huán)節(jié)配合，根據(jù)水位情況自動開停水泵。為了防止因備用泵長期不用而使電機(jī)受潮或有其它故障而未被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)緊急情況需要投入而不能投入以至影響礦井安全，系統(tǒng)根據(jù)水泵的開啟次數(shù)自動按一定順序輪換開啟水泵。當(dāng)某臺或其所屬閥門故障或檢修時，該泵退出輪換，其余各泵仍按輪換工作制運(yùn)行。

　　3.2、障礙報(bào)修

　　不論是原始的手動控制，還是采用PLC 實(shí)現(xiàn)的智能控制，都無法避免主排水泵出現(xiàn)，如主排水泵發(fā)生汽蝕損傷、主排水泵平衡盤異常磨損、主排水泵葉輪空蝕磨損、電動機(jī)短路等。這些問題都會導(dǎo)致主排水泵工作異常。這些異�？梢酝ㄟ^相應(yīng)的傳感器，將數(shù)據(jù)傳輸給PLC 控制臺，然后PLC 控制臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將有問題的主排水泵組傳輸給地面計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)警信號。這樣檢修人員可以及時的采取措施。

　　3.3、管路監(jiān)測

　　因?yàn)榈V井廢水的排放，主要通過管路由主排水泵排至地面，所以管路出現(xiàn)問題也會引起排水系統(tǒng)的崩潰，因?yàn)榕潘�管路較長，不可能每處都設(shè)監(jiān)測站，所以，礦井一般都有備用管路，當(dāng)一個管路出現(xiàn)問題，PLC 控制臺會發(fā)出命令，自動切換到另一條管路，不用停機(jī)切換。

4、結(jié)語

　　(1) 本文通過介紹水泵的工作原理，對水泵進(jìn)行了分類，并對單級、單吸離心式水泵具體工作原理做了說明。

　　(2) 針對礦井開采這一行業(yè)的特殊性，描述了礦井主排水系統(tǒng)，并繪制了礦井主排水系統(tǒng)示意圖。

　　(3) 闡述了以PLC 為核心的水泵自動控制系統(tǒng)，通過合理的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)水倉水位的高度自動啟動水泵進(jìn)行排水，減輕工人勞動強(qiáng)度，增強(qiáng)井下排水的可靠性。同時也實(shí)現(xiàn)了水泵運(yùn)行的合理調(diào)度，提高設(shè)備利用率，節(jié)能增效。

　　(4) 通過PLC 與地面計(jì)算機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)對井下主排水泵的遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時維護(hù)功能。