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  3. 產品中心

    遼源泵業有限責任公司是煤礦裝備制造企業,專業生產MD系列礦用耐磨多級離心水泵、MDP系列礦耐磨多級離心自平衡水泵、自動化控制系統的設計與選型、帶式輸送機、刮板運輸機、礦車及連接鏈等礦山機械產品。,是全國煤炭系統泵類產品重點生產企業,ISO9001:2015國際質量體系認證企業。

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    礦用智能水泵排水系統

    本系統是泵業公司技術人員集多年水泵制造及應用于一體而研制開發的,具有手動控制、自動控制及遠程控制、遠程維護功能。
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    產品描述

      一、系統概述

      本系統是泵業公司技術人員集多年水泵制造及應用于一體而研制開發的,具有手動控制、自動控制及遠程控制、遠程維護功能??墒贡梅肯到y更加可靠,提高排水能力,降低事故率,減少故障處理時間,提高礦井效益。能夠大限度地減少因電控系統故障而造成的事故,提高供電、排水系統的可靠性,節約設備維修費用,延長設備使用壽命。為達到主排水系統可靠運行,系統實現自動化控制。同時,根據現在的技術水平,配備先進的檢測、監控系統,完成水泵的自動開停和工況檢測,實現主排水系統自動化控制。

      采用上位機控制與井下的數據實現實時傳輸,實現全礦井水泵控制系統的地面監測。軟件操作系統具有全礦井的排水控制與監控,實時數據的采集分析功能,并與全礦井自動化平臺實現對接,具有直觀,操作簡單,形象逼真的動態畫面和中文顯示功能,實現實時報警監視、數據采集、處理、顯示及打印功能,并具有確認機制以及歷史數據記錄功能。

      通過局域網與工控機連接的計算機都可以瀏覽各個水泵的運行狀態及歷史信息,以太網接口可以方便的進行擴展升級,建立歷史數據庫,設定不同的權限(用戶、管理員、工程師),便于統一管理。

      實現對現場設備即水泵,電機,閥門等關鍵參數的采集,以光纖的通訊方式傳達到上位機,通過上位機的人機界面,操作員可以準確的、方便的控制電機的起、停,閥門的開、關等基本操作,實現整個水泵排水系統的自動控制。

      上位機操作界面具有閥門的開到位、關到位以及過轉矩信號指示,水泵前后端軸承,電機前后端軸承以及繞組溫度,排水流量,水倉水位,水泵的真空度、出口壓力,電機的電壓、電流、功率,水泵軟啟動的工作狀態,并實現數據的記錄匯總。

      二、系統組成

      礦用智能水泵排水系統主要由調度中心通信平臺、泵房測控設備組成。由于系統控制要求復雜,又考慮到泵房和變電所洞室環境條件,控制部分和控制核心選用高性能可編程序控器。檢測部分分為兩部分:一是模擬量檢測部分。其主要由水倉水位傳感變送器、流量傳感變送器、壓力變送器、負壓變送器、溫度傳感變送器等組成,此部分用于泵房主排水系統運行參數的檢測。二是開關量檢測部分。將電動閥的工作狀態與啟閉位置等開關量信號接入PLC,可檢測系統運行狀態。系統及設備要符合國家相關標準和煤炭行業標準要求。

      水泵控制系統每套主要由以下設備組成:礦用PLC控制臺(含液晶觸摸屏)、控制箱、電動閘閥、電動球閥、傳感器、以太網光纖交換機、攝像儀、電纜、軟件等組成。實現控制水泵啟停、電動閘閥開關、自動排真空設備開關及各類保護、報警、故障診斷等功能。

      系統現場設備配置示意圖:
     

     

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    示意圖1

     

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    示意圖2

     

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    示意圖3

     

      三、控制方式

      礦用智能水泵排水系統具有手動控制、自動控制及遠程控制、控制功能。

      泵房控制部分采用PLC可編程控制箱,并具有以下功能:

      自動啟泵:系統具有水位自動檢測,可根據水位的高低發出開、停泵指令,當水位上升至高位時,立即啟泵,水位上升至高位時,系統根據診斷結果,啟動備用水泵,以大排水能力排水,當水位逐漸下降時,系統依次減少開泵數量。

      選擇及水泵的切換:根據水倉水位信號開停及預選水泵,并能自動換開,當一臺故障時自動切換到另一臺水泵。

      電器保護:所有電氣設備按有關要求具有保護功能。

      系統具有遠程啟動、停止、復位和測試功能,并實時顯示系統監測的所有信息。具有遠程編程(包括系統控制參數修改、監測內容選擇等)、故障(保護)屏蔽、控制方式轉換和“上位機強制”功能。

      上位機能納入全礦局域網,泵房所有設備運行狀態、故障狀態以及監測系統所有信息傳輸到上位機,可便隨時進行網絡查詢。系統具備完善的報警功能,對所有被測參數超限、保護動作及設備運行狀態改變進行報警,并進行語音或文字告警提示。上位機設定操作員、工程師及網絡各級不同的訪問權限,并憑密碼登陸。

      歷史數據保存完整,并根據存儲器剩余容量情況提示操作員進行數據備份。排水量按月累計數據、排水泵按月累計運行時間、每月耗電量等主要數據保存至少3個月,其它數據至少保存1個月,可以根據用戶需要,在軟件內設定時間長短。除監控集控功能外,還具備管理功能,如歷史監測數據綜合分析處理(自動生成統計報表、曲線圖、柱狀圖等)。

     

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      自動控制:

      本著水位優先的原則實現各個水泵的自動控制。

      用電高峰時間段

      當水位達到高位自動啟動“運行泵”,水位達到上限水位時自動啟動“備用泵”,直到水位低于高位時停止“備用泵”,只運行“運行泵”,水位達到低位時自動停止“運行泵”。

      用電低谷時間段

      當水位大于低位時自動啟動“運行泵”,若不能在用電低谷時間段內將水排到下限水位,自動投入“備用泵”,當“運行泵”在用電低谷時間段內滿足排水要求時停止“備用泵”,水位達到下限水位時停止“運行泵”。

      手動控制:

      根據實際需要可以從自動控制方式切換到手動控制方式。此方式下操作人員在操作臺上人工手動控制??蓪蝹€設備進行啟、停操作,但此時操作閉鎖關系投入,仍然對設備設有保護功能。同時具備一鍵控制功能,即操作人員按下水泵啟動按鈕,水泵控制系統按照預設流程排真空、啟動水泵、打開閥門、關閉排真空設備、關閉閥門、停止水泵等自動控制簡化操作流程。

      遠程控制:

      地面控制界面美觀實用實時反映井下設備運行情況,井下集中控制臺在將控制方式選擇為“地面遠程”控制時,地面工控機被授予控制權限可對井下設備進行非檢修操作實現遠程控制。地面遠程操作人員用鼠標可實現一鍵遠程啟動、停止控制。

      控制:

      各設備工作方式打到檢修位置時,可直接在開關上或設備附近的檢修控制箱上人工手動控制。因檢修方式閉鎖不投入報警,故檢修方式只允許在檢修箱上進行操作。

      四、系統功能

      1. PLC控制程序采用模塊化結構,系統可按程序模塊分段調試,分段運行。該程序具有結構清晰、簡捷、易懂,便于模擬調試,運行速度快等特點。

      2. PLC自動檢測水位信號,計算單位時間內水位的上升速率,從而判斷礦井的涌水量,自動投入和退出水泵運行臺數,合理地調度水泵運行。

      3. 系統具有通訊接口功能,PLC可同時與操作屏及地面監測監控主機通訊,傳送數據,交換信息,實現水泵自動監控功能。

      4. 系統可根據投入運行泵組的位置,自動選擇啟動真空泵,若在程序設定的時間內達不到真空度,便有報警輸出。

      5. 在操作屏上動態監控水泵及其附屬設備的運行狀況,實時顯示水位、流量、壓力、溫度、電流、電壓等參數,超限報警,故障點自動閃爍。具有故障記錄,支持歷史數據查詢等功能。

      6. 系統保護功能有以下幾種:(見圖)
     

     

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      超溫保護:水泵長期運行,當軸承溫度或定子溫度超出允許值時,通過溫度保護裝置及PLC 實現超限報警。

      流量保護:當水泵啟動后或正常運行時,如流量達不到正常值實現報警,通過流量保護功能使本臺水泵停止運行,自動轉換為啟動另一臺水泵。

      電動機故障:利用PLC及觸摸屏監視水泵電機過電流、漏電、低電壓等電氣故障,實現報警,具有參與控制功能。

      電動閘閥故障:由閘閥的限位、開度指示檢測故障,并參與水泵的聯鎖控制。

      控制離不開齊全的監測。礦用智能水泵排水系統監測信號齊全為設備的控制提供了可靠的保障,本控制系統在井下泵房集控室設PLC集中控制站,采集各種信號,按照工藝流程控制各臺水泵及相應的電動閘閥,顯示各種工作狀態。

      主要監測的信號有

      被動反饋類:

      由高壓開關提供的各主水泵、潛水泵的開停信號。

      由高壓開關提供的電機電壓、電流信號

      由高壓開關提供的真空泵的開停信號

      各電動閘閥的開關位置和開關過位信號

      各個電動球閥的開關到位信號

      主動監測類:

      排水管路的流量

      采用電磁流量傳感器監測流量,誤差小、測量精度高。

      水倉的水位信號

      采用超聲波監測能隨時顯示水倉水位的具體高度,傳送到PLC同時在觸摸屏和地面上位機顯示。

      泵體內的真空度

      采用負壓傳感器監測泵體內部的真空度,將數據傳到PLC內,此數據為啟動水泵的重要依據。

      排水口壓力

      采用正壓傳感器監測泵出口壓力,達到泵理論產生的壓力后方可開啟排水閘閥進行排水,在泵運行過程中壓力過低為故障停泵的依據之一。

      電機繞組溫度及電機軸承溫度

      電機前、后軸承、三項繞組及水泵前、后軸承預埋溫度傳感器,數據將采集到PLC內進行溫度監測,在溫度過高時成為故障停泵的依據之一,并在操作臺上顯示實時溫度數據。

      五、系統特點

      硬件特點:

      采用PLC可編程控制器為核心

      PLC是工業生產中常見的控制器,其可靠的性能已經被各個使用單位認可,本系統對于PLC的應用非常靈活,可靠性提高一個數量級,該系統不會因PLC故障而無法排水,大大提高了礦方日常生產的可靠性,和應急預案提出的前瞻性。

      外圍設備性能可靠

      經過多年的實踐和摸索傳感器選用有煤安許可、品牌、可靠穩定的產品。

      應急措施齊全

      井下環境惡劣經常發生電力設備故障,低壓供電尤為突出,經常造成故障斷電或檢修斷電,致使控制設備無法正常運行。為我公司設備供電的低壓電源斷電后將不能打開排真空的電動球閥,無法排真空使得離心泵無法排水,為解決此問題,將電動球閥并聯一個手動球閥解決因低壓電源故障、高壓電源正常時造成無法排水問題。

      模塊化靈活性高

      無排風扇結構,易于實現分布,易于用戶掌握等特點,使得它成為各種從小規模到中等性能要求控制任務的方便又經濟的解決方案。且易于維護和更換大大提高了靈活性。

      組網功能強大

      本系統PLC控制器提供接口,可掛接在變電所的網絡交換機上,通過交換機與全礦綜合自動化系統連接,通過與上位機通訊,完成遠程控制功能以實現“無人值守”。

      液晶顯示屏人機界面直觀

      方便的人機界面服務已經集成在PLC 操作系統內。按用戶指定的刷新速度傳送這些數據。PLC操作系統自動地處理數據的傳送。

      診斷功能

      智能化診斷系統連續監控系統的功能是否正常、記錄錯誤系統事件,例如:超時,模塊更換,等等。

      口令保護

      多級口令保護可以使用戶高度、保護其技術機密,防止未經允許的復制和修改,對于操作口令加密分級保護不同的用戶有不同的權限。

      PLC具有多種不同的通訊接口

      多種通訊處理器用來連接MPI接口、PROFIBUS 和工業以太網總線系統,通訊處理器用來連接點到點的通訊系統;多點接口(MPI和PROFIBUS) 集成在CPU中,用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統。

      遠程和現場編程

      用戶在地面調度室和井下現場都可通過筆記本對程序或參數進行修改。

      軟件特點:

      無人值守減員增效

      將本機工作方式轉為“地面控制”或“自動控制”時,各水泵由地面主機或PLC根據自身程序進行控制,終達到無人值守。

      削峰填谷降低成本

      地面計算機根據每天礦井的用電負荷情況,確定用電高峰、低谷時間,并將參數傳給本機,使水泵運行在經濟的時間。

      水位自動控制

      水位監測一直是礦井排水參數中重要的參數之一,往常把水倉水位分為五檔下限水位、低水位、高水位、上限水位、危險水位,通過水位傳感器的監測反饋判斷水位所處于哪個檔,然后執行相應的控制動作。

      涌水量增大早預警

      根據水倉加裝的水位傳感器實時監測水倉水位,以時間、容積、水位相結合的方式測算出單位時間的涌水量,達到突發事故早發現、早預警、早排水的目的。

      設有涌水量監測

      通過水位傳感器監測單位時間內的上漲速度,測算出礦井的涌水量并結合水位高度確定泵控制動作,可提前了解事故情況,為緊急事故提前預知提前進入緊急排水狀態。

      一鍵起停操作簡單

      在井下操作臺和地面調度室可以實現一鍵起停功能,系統將按設備順序自動啟動自動監測各個設備數值后達到自動排水。大大降低了操作難度減小了誤操作的發生概率

      故障直觀易于維護

      在現場觸摸屏上可漢字顯示各故障信息并報警,在地面控制站上可顯示現場單元當前的報警信息以及保存的報警記錄。當運行的水泵出現軸承超溫、高壓開關故障、流量不夠、正壓過低、電流不正常時自動停止運行,并能確切的顯示故障位置和類型,且有聲光報警。

      六、設計規范

      遵循的設計原則:

      以《煤礦規程》為基礎,并結合現場實際情況;

      遵循“五高”建設方針,即高起點、高技術、高質量、突出效益優先;

      技術先進,可靠性高,擴展與升級容易,具有故障自診斷功能,做到夠用、適用、好用、易擴展;

      充分利用現有資源,在技術先進的基礎上,做到經濟實用;

      網絡通訊功能強大,易于與其它系統集成。

      遵守的主要現行標準:

      GB4796 《電工電子產品環境條件》

      GB20062 《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》

      GB50058 《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》

      GB4720-84 《低壓電器電控設備》

      GB50171-92 《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施式及驗收規范》

      IEC144 《低壓開關和控制設備的外殼防護等級》

      ANSI488 《可編程儀器的數字接口》

      ISA-55.2 《過程運算的二進制邏輯圖》

      ISA-55.3 《過程操作的二進制邏輯圖》

      ISA-55.4 《儀表回路圖》

      系統適用環境:

      工作溫度 -10~60℃

      存儲溫度 -40~85℃

      工作濕度 5~95%,無冷凝

      工作環境 無滴水及震動

      抗干擾性 距電子設備1.2m處發出的電磁和射頻干擾(頻率400~500MHz,功率5W),不影響其正常工作。

      保護等級 IP54(本安)傳感器IP65

      防爆類型 隔爆兼本安

    關鍵詞:
    控制
    水泵
    水位
    系統
    運行
    功能
    設備
    監測
    plc
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    遼源泵業有限責任公司是煤礦裝備制造企業,專業生產礦用系列水泵和帶式輸送機、刮板運輸機、礦車及連接鏈等礦山機械產品,是全國煤炭系統泵類產品重點生產企業,ISO9001-2008國際質量體系認證企業。

    地  址:吉林省遼源市西安區東梅街西福路20號

    電  話:0437-3713011

    郵  箱:ly3713759@163.com

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