CN102953757A - 煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，包括吸水井、主井水仓、副井水仓、主排水泵，主井水仓、副井水仓分别连接到两个吸水井，主排水泵分别连接在四个吸水井上，四个吸水井之间通过连接通道连接，主井水仓、副井水仓与两个吸水井之间通过两个连接通道连接，两个连接通道的头端安装电动配水装置，吸水井之间通过连接通道连接，每个连接通道上都安装一个电动配水装置。制造一种电动配水装置，并有远程控制及监测功能，防止现场人员的误操作，达到可靠配水的目的。

Description

煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置

技术领域

本发明涉及一种矿山电气技术领域，尤其涉及一种煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置。

背景技术

煤矿安全规程规定，煤矿井下主要水仓必须有主仓和副仓，因此矿井必须至少有两个水仓，当一个水仓清理时，另外的水仓能正常使用。矿井的排水形式是：水经过大巷水沟流入水仓至吸水井，通过主排水泵排至地面。水仓之间、吸水井与水仓之间、吸水井与吸水井之间是通过连接通道来进行疏导水，由于矿井水含有淤泥等杂物，矿井每年都需对水仓及吸水井进行定期的清挖，当水仓、吸水井进行清挖时，或矿井涌水量发生变化，加大影响矿井安全，需要调配水时，都需要用连接通道间的配水闸门进行调节水流的通断。

一般情况下的配水装置采用现场手动操作，在主排水泵房吸水井上方安装固定横梁，横梁上固定丝杆升降机，丝杆下方固定有配水闸板，采用人力转动圆盘的方式调节闸板高度达到配水的目的。在这种方式下，闸板相对较重，人工操作比较费力，而且闸板下方经常会出现杂物堵塞造成到位情况不明，往往会造成操作不当带来不便，且对人身安全造成一定的隐患，从而不能保证矿井的正常配水、排放水以及清挖工作。因此，对配水装置的控制方式以及监测系统改造尤为重要。

为满足自动化监控系统在矿井各主要岗点的应用的要求，可实现配水装置的就地、集控及遥控操作，以及远程监控。

目前，国内煤矿主排水泵房配水闸门在操作及监控上没有采取可靠、完善的技术方案，也没有成熟的电动配水装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，制造一种电动配水装置，并有远程控制及监测功能，防止现场人员的误操作，达到可靠配水的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，包括吸水井、主井水仓、副井水仓、主排水泵，主井水仓、副井水仓分别连接到两个吸水井，主排水泵分别连接在四个吸水井上，四个吸水井之间通过连接通道连接，主井水仓、副井水仓与两个吸水井之间通过两个连接通道连接，其特征是：两个连接通道的头端安装电动配水装置，吸水井之间通过连接通道连接，每个连接通道上都安装一个电动配水装置。

根据所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述连接通道上安装配水闸板，升降丝杆的下端固定安装在配水闸板，升降丝杆螺接在蜗轮减速机上，升降丝杆上安装蜗轮减速机，蜗轮减速机位于基座的上面，蜗轮减速机上安装电动机，升降丝杆的上端安装在指示指针，升降丝杆的上端套接到位显示器，升降丝杆的上端固定安装探头，上到位传感器、下到位传感器安装在到位显示器上，升降丝杆上安装光电轴编码器。

根据所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述探头通过感应上到位传感器及下到位传感器来发出到位指示信号, 控制中间继电器，由中间继电器控制接触器，实现电动机的正反转，由电动机经过变速通过涡轮蜗杆带动配水闸门，从而实现配水闸门的自动开关。

根据所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述光电轴编码器连接可编程控制器，可编程控制器连接监控主机，提闸按钮、落闸按钮连接在可编程控制器上，正向接触器、反向接触器连接电动机，实现提闸和落闸，实现井下配水装置信号数据的存储、控制。

本发明的优点效果在于：矿井主排水泵房担负着整个矿井的排水任务，是防止矿井水灾的主要保证。而电动配水装置则是这个保证里的重要环节，电动配水装置的作用是矿井水的调度，是联系各环水仓和各台主排水泵吸水井之间联系的枢纽，是水仓、吸水井清挖的重要安全保障。以往泵房的配水闸门是用人力进行操作，既费时又费力，且没有可靠的显示及监视功能，当连接通道内有杂物堵塞时容易造成配水装置关闭不到位，给水仓及吸水井清挖带来一定的安全隐患。同时，可编程控制器、信息技术及自动化控制等技术在各行业的推广应用，我们需要改变人为的经验转变为科技指导生产的理念，建立包含从现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络管控平台，建立以工业控制网络技术为基础的企业信息化系统。该发明是利用电机正反转实现配水闸门的就地控制及远程控制，现场的显示装置及远程的监测装置能实时观察闸门的到位情况，在减少现场操作人员劳动强度的同时，也为矿井的合理配水及日常工作提供了有力的技术保障。

附图说明

图1为本发明煤矿主排水系统水仓布置图。

图2是本发明的电动配水装置结构图。

图3是本发明的电动配水装置电气原理图。

附图中：1：主井水仓；2：副井水仓；3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5：电动配水装置；4、4.1、4.2、4.3、4.4：吸水井；5、5.1、5.2、5.3、5.4：主排水泵，6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5：连接通道；7：配水闸板；8：电动机；9：升降丝杆；10：基座；11：蜗轮减速机；12：到位显示器；13：指示指针；14：上到位传感器；15：下到位传感器；16：探头；17：光电轴编码器；18：交流变压器；19：可编程控制器；20：正向接触器；21：反向接触器；22：提闸按钮；23：落闸按钮；24：正向中间继电器；25：反向中间继电器；26：提到位指示灯；27：落到位指示灯；28：电源指示灯；29：监控主机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明如图1、2、3所示，一种煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，包括吸水井4、主井水仓1、副井水仓2、主排水泵5，主井水仓1、副井水仓2分别连接到两个吸水井4.2、4.4，主排水泵5分别连接在四个吸水井4上，四个吸水井4之间通过连接通道6连接，主井水仓1、副井水仓2与两个吸水井4.2、4.4之间通过两个连接通道6.4、6.5连接，其特征是：两个连接通道6.4、6.5的头端安装电动配水装置3.4、3.5，吸水井4之间通过连接通道6连接，每个连接通道6上都安装一个电动配水装置3。根据所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述连接通道6上安装配水闸板7，升降丝杆9的下端固定安装在配水闸板7，升降丝杆9螺接在蜗轮减速机11上，升降丝杆9上安装蜗轮减速机11，蜗轮减速机11位于基座10的上面，蜗轮减速机11上安装电动机8，升降丝杆9的上端安装在指示指针13，升降丝杆9的上端套接到位显示器12，升降丝杆9的上端固定安装探头16，上到位传感器14、下到位传感器15安装在到位显示器12上，升降丝杆9上安装光电轴编码器17。根据所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述探头16通过感应上到位传感器14及下到位传感器15来发出到位指示信号, 控制中间继电器，由中间继电器控制接触器，实现电动机8的正反转，由电动机8经过变速通过涡轮蜗杆带动配水闸门7，从而实现配水闸门7的自动开关。根据所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述光电轴编码器17连接可编程控制器19，可编程控制器19连接监控主机29，提闸按钮22、落闸按钮23连接在可编程控制器19上，正向接触器20、反向接触器21连接电动机8，实现提闸和落闸，实现井下配水装置信号数据的存储、控制。

本发明的工作原理如下：图1是煤矿主排水系统水仓布置图，图中1、2分别为矿井的主、副水仓；3为电动配水装置，其中3.1、3.2、3.3为连接吸水井4通断的电动配水装置，3.4、3.5为连接吸水井与水仓通断的电动配水装置；4为吸水井,4.1、4.2、4.3、4.4分别为1#、2#、3#、4#吸水井；5为主排水泵，5.1、5.2、5.3、5.4分别为1#、2#、3#、4#主排水泵，6为连接通道，其中6.1、6.2、6.3为连接吸水井与吸水井的连接通道，6.4、6.5为连接吸水井与水仓的连接通道。矿井的正常排放水及生产用水经大巷水沟汇入水仓1、2内，并流入吸水井4，水仓之间，吸水井与水仓之间时通过连接通道6来进行疏导水，并通过主排水泵5排至地面。矿井每年都需要对水仓及吸水井内的杂物、淤泥进行人工清理，或在水量较大时对水仓进行调节，因此，需要对清挖的地点进行封堵或调节水量时，必须利用电动配水装置3对各水仓与吸水井之间的水流通断进行控制。

图2是本发明的电动配水装置结构图，图2中，6为连接通道，是联系各环水仓、各台主排水泵吸水井之间以及水仓与吸水井之间的通道，7为配水闸板，负责各水仓之间水流的通断，是配水的重要部件，丝杆升降机由升降丝杆9及蜗轮减速机11组成，安装在基座10上，升降丝杆9的下端与配水闸板7固定牢固，利用蜗杆传动的原理带动蜗轮实现减速，蜗轮中心是内螺纹结构，相当于升降丝杆的螺母，和升降丝杆相匹配，从而带动配水闸门的上下运动。电动机8为丝杆升降机提供动力来源。指示指针13固定在升降丝杆9上，随着升降丝杆9的上下移动而移动，到位显示器12采用深度指示器的原理，在刻度板上显示上下到位位置，以及上下行程，达到现场实时显示的目的。升降丝杆9上固定探头16，通过感应上到位传感器14及下到位传感器15来发出到位指示信号, 控制中间继电器，由中间继电器控制接触器，实现电动机8的正反转，由电动机8经过变速通过涡轮蜗杆带动配水闸门7，从而实现配水闸门的自动开关。在升降丝杆主轴上安装光电轴编码器17，与升降丝杆主轴连接，同步旋转，监测配水装置运行的速度差，速度差低于一定值时判断为不到位，同时实现配水装置的开度控制。

图3是本发明的电动配水装置电气原理图，图中18为交流变压器，将交流660V电源变为交流110V控制电源，供PLC工作，19为可编程控制器，选用S7-200（CPU222）型，本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块。其通讯采用RS485通讯/编程口。

控制原理：送上交流660v电源，控制变压器18带电，可编程控制器19（PLC S7-200）有电，开始执行输入采样及用户程序。提闸过程：在“提到位”指示灯26不亮的情况下， 按下 “提闸”按钮22，继电器J1通电，J1继电器常开点闭合，交流0V-→J1-→CX-→CS-→交流110V ,正向接触器20（CS）吸合，交流660v电动机8带电工作，带动蜗轮减速机11进行提闸操作， 当升降丝杆9运行到接近顶端时，提到位磁控开关动作，继电器J1断电，正向接触器20断电，继电器J3动作，J1继电器常开点闭合“提到位”指示灯26点亮，完成提闸过程。落闸过程：在“落到位”指示灯27不亮的情况下， 按下 “落闸”按钮23，继电器J2通电，J2继电器常开点闭合，  交流0V-→J2-→CS -→CX -→交流110V 反向接触器21（CX）吸合，交流660v电动机8有电工作，带动蜗轮减速机11进行落闸操作，当升降丝杆9运行到接近低端时，提到位磁控开关动作，继电器J2断电，反向接触器21断电，继电器J4动作，J4继电器常开点闭合“落到位”指示灯27点亮，完成提闸过程。图中28为电源指示灯，当电动装置带点时，指示灯亮，显示电动装置的工作状态。图中29为地面集控中心的监控主机，实现井下配水装置信号数据的存储、控制等功能。通讯原理为:光电编码器将配水装置开关信号输入到可编程控制器19（ PLC S7-200）中进行处理，利用可编程控制器内部的30KHz高速计数器，由S7-200可编程控制器换算为配水装置的提升行程与到位指示，通过可编程控制器通讯端子A（+）B（-），经485通讯电缆，经信号打包，并通过光端机转换，经过光纤传输到地面集控中心的监控主机29里面，通过编程，二者实现通讯，实时显示电动配水装置的开关状况、并由监控主机发出信号对其进行提闸或者落闸操作。

矿井主排水泵房担负着整个矿井的排水任务，是防止矿井水灾的主要保证。而电动配水装置则是这个保证里的重要环节，电动配水装置的作用是矿井水的调度，是联系各环水仓和各台主排水泵吸水井之间联系的枢纽，是水仓、吸水井清挖的重要安全保障。以往泵房的配水闸门是用人力进行操作，既费时又费力，且没有可靠的显示及监视功能，当连接通道内有杂物堵塞时容易造成配水装置关闭不到位，给水仓及吸水井清挖带来一定的安全隐患。同时，可编程控制器、信息技术及自动化控制等技术在各行业的推广应用，我们需要改变人为的经验转变为科技指导生产的理念，建立包含从现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化网络管控平台，建立以工业控制网络技术为基础的企业信息化系统。该发明是利用电机正反转实现配水闸门的就地控制及远程控制，现场的显示装置及远程的监测装置能实时观察闸门的到位情况，在减少现场操作人员劳动强度的同时，也为矿井的合理配水及日常工作提供了有力的技术保障。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，包括吸水井（4）、主井水仓（1）、副井水仓（2）、主排水泵（5），主井水仓（1）、副井水仓（2）分别连接到两个吸水井（4.2、4.4），主排水泵（5）分别连接在四个吸水井（4）上，四个吸水井（4）之间通过连接通道（6）连接，主井水仓（1）、副井水仓（2）与两个吸水井（4.2、4.4）之间通过两个连接通道（6.4、6.5）连接，其特征是：两个连接通道（6.4、6.5）的头端安装电动配水装置（3.4、3.5），吸水井（4）之间通过连接通道（6）连接，每个连接通道（6）上都安装一个电动配水装置（3）。

2.根据权利要求1所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述连接通道（6）上安装配水闸板（7），升降丝杆（9）的下端固定安装在配水闸板（7），升降丝杆（9）螺接在蜗轮减速机（11）上，升降丝杆（9）上安装蜗轮减速机（11），蜗轮减速机（11）位于基座（10）的上面，蜗轮减速机（11）上安装电动机（8），升降丝杆（9）的上端安装在指示指针（13），升降丝杆（9）的上端套接到位显示器（12），升降丝杆（9）的上端固定安装探头（16），上到位传感器（14）、下到位传感器（15）安装在到位显示器（12）上，升降丝杆（9）上安装光电轴编码器（17）。

3.根据权利要求1或2所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述探头（16）通过感应上到位传感器（14）及下到位传感器（15）来发出到位指示信号, 控制中间继电器，由中间继电器控制接触器，实现电动机（8）的正反转，由电动机（8）经过变速通过涡轮蜗杆带动配水闸门（7），从而实现配水闸门（7）的自动开关。

4.根据权利要求2所述的煤矿主排水泵房吸水井电动配水装置，其特征是：所述光电轴编码器（17）连接可编程控制器（19），可编程控制器（19）连接监控主机（29），提闸按钮（22）、落闸按钮（23）连接在可编程控制器（19）上，正向接触器（20）、反向接触器（21）连接电动机（8），实现提闸和落闸，实现井下配水装置信号数据的存储、控制。

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