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煤礦井下壓力變送器系統(tǒng)的運行設(shè)置
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煤礦井下壓力變送器系統(tǒng)的運行設(shè)置

時間:2019-11-18 09:06:37

    摘  要:為了使煤礦井下壓力變送器系統(tǒng)適應(yīng)礦井的實際情況,通過運行設(shè)置實現(xiàn)了壓力變送器自動運行功能。設(shè)置多個啟動水位、警戒水位和停機水位,可實現(xiàn)水泵單臺或多臺自動啟動運行及自動停機;采用記錄水泵累計運行時長的方法,優(yōu)先開啟累計時長#短的水泵,可實現(xiàn)輪機運行;設(shè)置警戒水位和水泵優(yōu)先運行時間,可實現(xiàn)水泵避峰就谷運行。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    1 概述pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    仙亭煤礦位于大田縣城北西方向280°,1989年10月投產(chǎn),年產(chǎn)量0.30Mt,斜井開拓,水文地質(zhì)等級中等;礦井采用二級排水方式,其中一水平+500m水平#大涌水量566.0m3/h,正常涌水量295.0m3/h;二水平+300m水平#大涌水量121.8m3/h,正常涌水量94.7m3/h。一水平中央水泵房共有5臺D500-57×4型水泵,排水管路配備3趟Φ325×9.5mm無縫鋼管,額定揚程228m,單臺額定流量500m3/h,配備電機功率500kW,日常排水為2臺運行、2臺備用、1臺檢修,通過水倉水位調(diào)節(jié)實現(xiàn)避峰就谷、多機交替運行,因水量變化較大,水泵運行臺數(shù)通常為1臺到3臺,雨季部分時段運行數(shù)量可達(dá)4臺。該泵房通過自動化排水改造實現(xiàn)無人值守,主要由內(nèi)置西門子S7-300系列PLC的隔爆型控制主站、就地控制箱、上位機、電動閘閥、真空檢測裝置、超聲波水位傳感器、溫度傳感器、智能型電表、以太網(wǎng)交換機、變送器、耦合器、通訊裝置等設(shè)備,配套WCC組態(tài)軟件建設(shè)人機界面,組成自動化壓力變送器[1]。水泵自動運行流程,見圖1。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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1.jpgpWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    改造過程中,根據(jù)實際需要在自動開停機功能的基礎(chǔ)上,該泵房無人值守系統(tǒng)需要增加根據(jù)水位控制開機數(shù)量、避峰填谷、輪機運行、運行參數(shù)監(jiān)控等功能,以確保礦井可以在水量變化大的情況下,自動監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備狀況、水泵運行情況,出現(xiàn)異常自動報警,實現(xiàn)安全、經(jīng)濟、可靠排水。本文以西門子S7-300系列PLC和SIMATICWINCC視窗監(jiān)視中心為例,淺析自動化排水改造過程中遇到的問題,以及如何通過PLC及相關(guān)組態(tài)軟件,更改相關(guān)參數(shù)設(shè)置,改變控制方式實現(xiàn)相應(yīng)功能。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    2  壓力變送器系統(tǒng)運行設(shè)置pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    泵房無人值守需要通過一系列自動監(jiān)測、預(yù)警、啟停、故障報警功能以實現(xiàn)自動化運行,主要的參數(shù)有水位、水位增長情況、實時時間、水泵累計開機時間等,改造過程中,遇到了多臺水泵如何輪替運行、水位上漲較快時如何使多臺水泵自動運行,如何避峰就谷等問題,利用相關(guān)參數(shù)比對、設(shè)置,可實現(xiàn)水泵根據(jù)水位自動開停、根據(jù)水位控制開機數(shù)量、輪機運行、避峰填谷等功能。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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    2.1  水位及多機運行設(shè)置pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    井下水泵的開停主要根據(jù)水倉水位高低來控制,當(dāng)水倉水位達(dá)到某個高度時,水泵開啟或停止。實際運行時,會遇到水位上漲較快的情況,需要開啟多臺水泵。經(jīng)研究,自動壓力變送器要實現(xiàn)自動增加運行水泵臺數(shù)的功能,可利用水位高差來實現(xiàn),在單臺水泵排水時,水位依然升高至某一個設(shè)置水位時,第二臺泵開啟,兩臺水泵運行水位依然升高至更高的設(shè)置水位,則第三臺水泵開啟。因此需要設(shè)置多個水位,水位到達(dá)設(shè)定的地衣個水位,開啟一臺水泵,到達(dá)第二個水位,開啟第二臺水泵,以此類推;需要同時開啟兩臺水泵時,地衣、第二水位設(shè)置數(shù)值一樣。另外設(shè)置警戒水位,設(shè)定警戒水位差值,在超過警戒水位差值時,無論是否處在峰谷時段,均啟動相應(yīng)水位臺數(shù)的水泵。設(shè)置水泵停機水位,水倉水位低于該水位,所有水泵停機。圖2中:夜間單泵水位、雙泵水位設(shè)定啟動水位一致,水倉水位到達(dá)1.25m,開啟兩臺水泵;日間水位設(shè)置單泵啟動水位1.4m,電網(wǎng)平谷段開機,高峰段不開機,若設(shè)定警戒水位為1.6m,到達(dá)警戒水位時,即使處在電網(wǎng)高峰時段,仍然開啟水泵排水;水位低于0.3m,所有水泵停機。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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    2.2  水泵輪機運行設(shè)置pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    壓力變送器要實現(xiàn)水泵輪機運行,使每臺水泵運轉(zhuǎn)時間相當(dāng),以保證壓力變送器可靠運行。要實現(xiàn)輪機運行,可以采用記錄水泵累計運行時長的方法,優(yōu)先開啟累計時長#短的水泵。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    shou先通過1S脈沖信號,在水泵運行時計算上升沿,并用遞增計數(shù)器累計運行秒數(shù),用于記錄水泵運行時間,水泵開機時利用運行信號開始累計,停機時接收到運行信號中斷停止計時,見圖3。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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3.jpgpWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    通過DI_R指令轉(zhuǎn)換為實數(shù),除以3600S得出累計運行小時數(shù),#后利用CMP<R比較指令多次比較后,使累計運行時間的#短水泵運行。當(dāng)某臺水泵時間需要清零時,利用實數(shù)傳送指令MOV_R清零[2],見圖4。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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4.jpgpWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    當(dāng)某臺水泵大修后,需要優(yōu)先運行,可通過WCC適當(dāng)調(diào)整該泵累計運行時間,這樣可以讓大修后效率高的水泵優(yōu)先運行,以達(dá)到節(jié)能降耗的目的,見圖5。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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5.jpgpWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    2.3  峰谷設(shè)置pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    壓力變送器是礦井用電大戶,避峰就谷運行可為煤礦企業(yè)節(jié)約大量用電成本,自動化排水改造前,通過規(guī)定時段運行,水泵工通常在谷段開機排水。自動化排水改造過程中,礦井技術(shù)人員也考慮到了這個問題,即要保證安全排水,也要盡量做到避峰填谷運行。技術(shù)人員通過設(shè)置警戒水位和水泵優(yōu)先運行時間,在保證安全排水的前提下,實現(xiàn)水泵避峰就谷運行。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    shou先,通過WCC設(shè)置高峰時段時間,使水泵在水倉水位沒有達(dá)到警戒水位時,避開該時段運行,若圖是水倉水位到達(dá)警戒水位,仍然啟動水泵運行[3]。圖6中高電價時段,若水倉水位未到達(dá)警戒水位,壓力變送器不會開機運行。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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6.jpgpWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    其次,通過設(shè)置水泵啟停時間、運行臺數(shù),使水倉水位未到達(dá)警戒水位時,水泵在設(shè)定時間內(nèi)按照設(shè)定臺數(shù)運行,平段時段設(shè)置雙機運行,加快平段水位降低速度,保證進(jìn)入高峰時段時水倉保持較低水位,既可節(jié)約用電成本,又可保證排水安全,見圖7。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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7.jpgpWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    3  結(jié)語pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
    在自動化排水改造過程中,標(biāo)準(zhǔn)化的自動化排水程序未能完全適應(yīng)礦井的實際情況,礦井技術(shù)人員通過設(shè)置水位、運行時段、運行臺數(shù)等方式,實現(xiàn)了壓力變送器根據(jù)水位一泵或多泵運行、避峰填谷、輪機交替運行功能。該系統(tǒng)運行至今,仍存在系統(tǒng)不夠可靠、運行時間及臺數(shù)不夠靈活等問題,仍需要根據(jù)實際運行不斷改進(jìn)、調(diào)整參數(shù),以達(dá)到壓力變送器自動、安全、可靠、經(jīng)濟運行的目的。pWY壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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