太平煤矿井下主排水监控系统升级改造.docx

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太平煤矿井下主排水监控系统升级改造

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摘要：KJ518矿井排水监控系统将计算机技术、自动控制技术和传感器技术融为一体，采用PLC可编程控制器对全矿井水泵成套设备的运行状态、运行过程进行实时监测和优化控制，具有远程监控、自动运行、实时报警、故障保护、统计分析等功能，通过智能调度算法根据水仓水位、水泵运行时间、矿井电力负载等信息对泵房内的所有水泵进行集中管理和统一调度。

关键词：太平煤矿；井下主排水；监控系统；升级改造

1系统现状

太平煤矿+900m水平主排水系统和+700m水平主排水系统各有5台主排水泵，1号泵采用灌饮水方式，2-4号泵采用射流方式，目前均已建设有集控系统，可实现现场数据采集及远程控制。但是由于水泵房PLC控制箱老化，频繁死机，地面集控中心监控站硬件性能退化，严重影响主排水泵的正常运行。又因金沙江修建水电站，存在井下水量剧增的风险。为了保证矿井安全生产，太平煤矿对+900m水平主排水监控系统和+700m水平主排水监控系统进行了升级改造。

2设计原则

为了保证煤矿安全生产，高标准、高质量完成该项目，在设计选型过程中始终遵循系统应具备可靠性、安全性、先进性的原则，同时要考虑矿井的近、远期发展，产品的技术更新，以减少不必要的重复投资。系统设计选型原则着重从以下几方面考虑：

2.1安全性

系统经相关部门严格检测，取得合格证、防爆证、安标证。同时系统对相关程序、数据进行加密处理，对操作权限分级管理，保证系统安全、稳定地运行。

2.2可靠性

系统经过相关部门检测，具有较强的抗电磁干扰能力，性能稳定，能够在煤矿恶劣环境下长期工作，保证系统可靠运行。

2.3先进性

采用先进的技术和设备，确保系统功能及性能优质、运行可靠，在技术、管理方面居国内同行业最先进水平。

2.4可扩展性

系统软硬件选型及系统结构具有前瞻性。一方面，为系统今后的完善、提高留有充裕的扩展容量；另一方面，系统必须具有灵活的网络结构，系统扩展时无须变更已有软硬件，只需增加部分设备即可实现，不影响系统的运行。

3系统组成

排水监控系统由远程监控、传输网络、现场控制三部分组成。远程监控部分主要由SCADA监控软件、云数据中心、监控客户端及配套外设组成；传输网络部分采用工业以太网+现场总线的方式实现；现场控制部分主要由可编程控制器、显示操作台、电动阀门、各种传感器等组成。

3.1地面集控中心

（1）更换监控主机2台，一主一备互为冗余；配置音箱，用于语音报警；

（2）监控主机上安装Windows操作系统、组态软件、KJ518煤矿排水监控系统软件，实现水泵房各类监测参数的采集、显示、分析、存储以及远程控制。

3.2传输网络设计

太平煤矿已建立工业以太环网平台，增补设备利用+700m水平主排水泵房、+900m水平主排水泵房现有网络接口即可接入。

3.3现场设备配置

（1）采用矿用隔爆兼本安型PLC控制箱为核心进行集成控制。

+700m水平主排水泵房更换2台KXJ660型PLC可编程控制箱、1台TH15显示控制台。+900m水平主排水泵房更换2台KXJ660型PLC可编程控制箱、1台TH15显示控制台。

可编程控制器选择西门子系列PLC为控制核心，用于泵房数据的集中处理和逻辑控制；显示控制台支持本地组态和触屏操作，可编程控制器与显示控制台配合使用可实现泵房设备的状态显示和集中操作。5台水泵监控所需的所有阀门和传感器统一接入PLC控制箱集中采集、控制。PLC预留了现有的18个电动闸阀更换新闸阀后的点位。

（2）水仓水位监测：在每个吸水井设置1台液位传感器和1对浮球开关，液位传感器用于测量水位的连续变化，用于水泵启停控制和水仓进水量监测；浮球开关用于监测水位高低限，与液位传感器形成双重保护。

（3）排水压力监测：在+700m水平排水泵房新增水泵排水管安装1台压力传感器，用于监测水泵排水压力。

（4）水泵负压监测：在+700m水平排水泵房新增水泵负压侧安装1台负压传感器，用于监测水泵吸水负压。

（5）流量监测：利用2019年新安装的唐山大方的超声波流量计。

（6）电量参数监测：通过矿用隔爆兼本安型多协议网关采集水泵配电开关内综合保护器的电压、电流、合分闸状态、故障等信号。利用现有的KJJ660型多协议网关。

（7）温度参数监测：+700m水平排水泵房接入新增水泵平台Pt100温度探头，以及现有已预埋的温度探头，+900m水平排水泵房新增Pt100温度探头接入温度巡检仪。

（8）水泵运行状态监测：在+700m水平排水泵房新增水泵电机的电源线上安装1台开停传感器，通过感应电流确定水泵运行状态。

（9）水泵电机控制：通过触点控制开关的合/分闸，实现水泵电机的启停控制。

（10）电动