关于煤矿排水系统自动控制技术的研究与应用

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[摘 要]煤矿排水系统的自动化控制技术的发展，有利于提高煤矿的自动化水平，降低劳动力的工作强度，提高公认的工作效率，保证生产的安全。同时人工控制方式存在的工序繁琐、耗能大等问题得到了相应的解决，同时降低了维持排水系统的成本。本文主要探究了煤矿排水系统自动控制技术的特点、工作方式并提出了煤矿排水系统自动控制存在的问题。

[关键词]煤矿 排水系统 自动控制技术

中图分类号：TD636 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0029-01

引言

煤矿排水系统是保护煤矿井下工作环境安全的重要环节，担负着排出地下水的与施用水的任务。现今的电子信息技术越来越发达，多数煤矿企业为了安全性和成本节约都开始了应用排水系统自动控制技术，这项技术主要依赖PLC和传感器的协同工作，使排水设备按照预先设定启动和停止，并且设备能够达到最优的运行状态、提高其运行效率、降低企业的运营成本、实现高水准的管理。

一、 系统技术分析

1.1 系统的组成部分

煤矿排水系统自动控制技术由外部检测器和内部软件共同作用，完成煤矿井下的排水。外部检测器主要包括压力传感器、水流传感器和水位传感器组成，从三方面对井下水源进行监控，并在满足排水条件时，给控制部分发出信号，开启排水系统，对井下水进行排出。

井下一般采用超声波液位计来检测水位的高低，水位高地决定这水泵开启的数量。当到达高水位时，开启多个水泵进行排水;在低水位是为了节约成本，由控制器关闭多余的水泵。对流量的监控可以起到对闸阀开关的幅度控制，以及等待随时自动切换其他水泵。对压力的测试主要安装在闸阀开关部位和水管的关键部位，检测水流对水管的压力来判断是否需要打开其他水泵进行排水。

1.2 控制方式

由于排水对于煤矿非常的重要，随时会影响到井下人员的人身安全，所以对排水系统需要进行多地多种类的监控与控制。控制方式有以下情况：（1）井上控制。只需要打开远程控制开关，排水系统就会按照预设好的程序进行运行。人员只需要对工作情况进行实时的监控，预防自动控制系统通信部分出现问题。（2）井下控制。操作员根据设置好的程序，对控制台进行半自动化的操作，由操作员发出命令，然后由PLC元件对其他设备进行控制。（3）紧急控制。这种控制方法使用在自动控制系统通信出现短路，排水系统无法正常工作的时候，由人工切换到紧急控制开关，之后由操作员对单个设备进行控制，同时一个开关只能控制一台设备，设备之间不会出现自动控制中的连锁效应。

1.3 程序设定

煤矿排水系统自动控制技术能够有效的保障工作人员的安全不仅仅是由于这套能让设备按照既定程序运作，同时也能够智能的分析其遇到的问题，能够根据实际的情况挑选解决的方案。

1.3.1程序智能化

这项技术能够从感应器通过通信设备反馈给PLC的信息，分析出现行状态下排水系统的工作状态，并且根据水位的高低自动调节水泵开关的数量，当水管内压力感应器的电信号不断增强的情况下，控制器会发出继续增加水泵数量的指令，当水压增大到水泵全部打开还是无法及时排水时，系统就会发出警报，提醒操作人员。

当煤矿中长时间水位不高，在一个平稳的状态下不断排水，就会出现有些水泵长期不使用造成设备生锈或者使用频率高造成设备过度使用、磨损情况严重。这两种情况的出现都是不利于水泵长期使用的，所以自动控制系统在设计的过程中充分的考虑到了这点，在排水过程中，控制程序对每台水泵的使用频率进行相应的统计，之后根据统计的结果在排水的过程中，对水泵的使用时间进行合理的分配，可以有效的保护水泵和其他设备。

1.3.2程序标准化

煤矿排水系统自动控制技术可以为企业进行“量身定做”一套完整的应用系统，由主控台、设备独立控制、实时数据显示组成。同时控制程序以标准化的方式，将程序所获得的历史数据汇总、储存、报告，有助于工作人员分析水位对煤矿的影响。预警功能也同样是一项标准化程序，通信中断、排水负载过大、都会使程序不稳定，所以当程序无法完成其所要进行的任务时，预警功能就起到了至关重要的作用。程序标准化对安全性也有所提高，标准化越高的程序，稳定性也就越高，可靠性也就越高。

二、系统的实际应用

2.1 元件的选用

在煤矿排水系统自动控制技术的应用中，首先要对PLC元件进行选取，选取的元件要具备适应性强、便于扩展、基本功能完善的特性，由于控制器的工作环境较为特殊，在选取的过程中，更应该谨慎挑选。之后要对电源模块进行挑选及装配，我国的井下供电电压为660V，照明供电电压为127V，所以控制器的供电电源选用660V井下低压供电，闸阀供电电源就选用127V，而传感器的电压一般由控制器供电。

在实际使用中，通讯部分在整个系统中占据着“举足轻重”的地位，当通讯中断时就意味着控制器与排水系统失去连接，造成严重后果。在选择数据传输电缆时，应选择可靠性高、经过国家审批的数据电缆进行铺设。

2.2 系统在应用中存在的问题

（1）煤矿的井下作业时环境较为恶劣，存在对自动控制系统的影响因素较多，比如在开采过程中的产生的电弧就有可能对控制器产生干扰，导致信号传输中断、控制精度降低、数据丢失等现象发生。

（2）井下工人繁重的工作任务，经常使他们忘记稳定工作部分，由于长时间不进行检查，线路老化、接触不良等问题都会造成系统无法正常运作。所以要定期对系统线路进行排查。

（3）当出现复杂多变的排水情况时，排水自动控制技术就显得有些捉襟见肘了。目前煤矿排水系统自动控制技术中较为常用的水位控制法，就无法应对过于复杂的情况。

三、总结

煤矿的排水系统对于煤矿的井下操作安全来说非常重要，为了减轻工人的劳动负担、增加工人的工作效率、提高设备效率、延长设备的使用周期，应用排水系统的高度自动化就体现出了很重要的意义。同时该系统操作简单，易于维护，有效的降低了人员、设备的花费，对于成本的控制起到了积极的作用。该项技术创造出了较高的社会价值和经济价值，并极大的发展了煤矿企业的自动化水平。

参考文献：

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[3]余婷婷，胡杰.基于PLC 矿井排水系统远程自动化控制[J]工业控制计算机，2011，24（2）：88-91.