泵房自动化及机器人巡检系统的研究与应用.pdf

泵房自动化及机器人巡检系统的研究与应用 完成单位：冀中能源峰峰集团有限公司梧桐庄矿 中信重工开诚电气有限公司 一、项目承建单位基本状况 冀中能源峰峰集团梧桐庄矿位于河北省邯郸市磁县境内，井田面积 39.6km2，地质储煤 4.36 亿吨，可采储量 1.4 亿吨，主采煤层为低灰、低硫、 低磷、高挥发分、高发热量、高粘结度的优质肥煤。矿井于 1989 年 4 月始建 至 2003 年 10 月 1 日正式投产，设计年生产能力 120 万吨，扩建后核定年产 300 万吨。该矿以科学发展观为指导，坚持“数字化、智能化”矿山研究与建 设，先后建成地面压风系统自动化控制、矿井主通风系统自动化控制、矿井 井下供电网络自动化控制、立井提升系统自动化控制等远程监控自动化控制 系统，并建有地面集控中心。 二、项目实施概况 1、项目背景 随着工业自动化技术和信息化技术的发展，两化融合已成为推动企业发 展的重要战略之一。 “机械化减人、自动化换人”成为了煤矿机电发展的重要 方向之一。推行无人值守的自动化控制，不仅能够将职工从井下高温度、高 湿度、高噪声的工作环境中解放出来，而且也是使煤炭企业减少从业人员数 量、改善安全生产条件、节约人工成本的主要途径之一。 梧桐庄矿属于水文地质极复杂矿井，井田内煤层埋深较大，煤系地层基 底的中奥陶系灰岩含水层，富水性强，且局部与开采煤层间的隔水岩层完整 性差，严重威胁着矿井安全生产。井田内奥灰含水层与外界的循环交替很微 弱，处于一种相对封闭和滞流的水文地质环境，矿井排水是井田内奥灰含水 层的主要排泄方式。 梧桐庄矿中央泵房始建于 2001 年 5 月，共安装有 7 台型号为 MDF450-90*8 的离心式卧泵，水泵流量为 450m3/h，扬程为 720m，配套电机功率为 1400kW。 有内外两个水仓，采用射流＋真空两种灌泵装置进行取水。采用集中控制和 人工巡检相配合的方式来保证排水泵房的正常运行。 近年来我矿结合生产厂家对井下主排水泵房实现无人值守的自动化控制 系统进行了大量的调查研究。由于煤矿主排水泵房均承担着全矿井的排水任 务，对设备安全、稳定运行的要求很高。传统的水泵监控系统存在不能直观 获取水泵运行机械数据、设备安装繁琐、系统复杂容错率低、系统稳定性差 等问题，并不能真正实现可靠的无人值守。且所有数据的获得均需要安设传 感器和摄像装置，施工量、维护量都很大。 2 、项目目的和意义 （1）通过立项寻求一种结构相对简单，安装、使用方便，能够代替巡检 人员对泵房内设备进行巡检的装置。 （2 ）巡检装置除了能够通过传感器完全取代巡检人员的视觉、触觉、听 觉、嗅觉的功能外，巡检装置必须能够实现自动行走、自动充电、门限报警 等功能以便于地面监视人员操作，真正实现“自动化换人”的目的。 （3 ）所有的监视、控制、调整、数据采集均能在地面远程控制，以便在 事故发生后能够快速定位故障原因并尽快排除故障恢复排水系统的运行。 （4 ）研究一种可与现有排水泵房远程监控系统相结合、互补的自动巡检 装置，切实实现减人提效的目的，实现安全效益和经济效益双丰收。同时， 1 对现场安装条件要求的，具有实用性、推广性，以便于应用于其他需要巡检 的固定机房硐室，有利于提升梧桐庄矿乃至整个峰峰矿区矿井在自动化控制 方面的科技水平。 3、项目基本情况 矿井正常涌水量 738 m3/h ，最大涌水量 1362 m3/h ，根据 2001 年 5 月首 采工作面开采至今涌水量观测， 矿井正常涌水量为 330 m3/h，最大涌水量 1050 m3/h。井下采用直接排水方式， 副井底设有内、外 2 个水仓，内水仓容积 3424m3， 外水仓容积 3705m3，合计水仓容积 7129 m3。 现矿一 470 m 水平安装有两套排水系统，即中央泵房排水系统和潜水泵 排