CN106321146A - 矿井自动排水系统 - Google Patents

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张海峰
罗明华
张先锋
周斌
佘影
朱兴林
张长伍
胡闯
程玉龙
徐敏
向兆军
沈莉
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    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F16/00—Drainage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity

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Abstract

本发明公开了一种矿井自动排水系统，包括上位机系统、通信网络、PAC控制器、电源箱、水泵控制器、温度巡检仪；所述水泵控制器可接收所述控制器的控制信号用于对单台水泵及其附属设备进行控制，所述温度巡检仪用于采集反映水泵运行状态的温度参数并能将该温度参数发送至所述控制器，所述上位机系统安装于地面并与所述控制器信号连接用于对井下泵房进行远程监控；所述水位开关用于采集矿井水仓水位的高低限并将水位信号发送至控制器；所述电源箱用于对所述控制器供电，本系统通过本质安全设计和设备集成，缩小了设备体积、减轻了设备重量；通过总线方式组网，简化了系统结构，减少了线缆用量；通过水泵控制器实现了单台水泵的独立控制，实现了模块化组网，有效提高了系统可靠性。

Description

矿井自动排水系统
技术领域
本发明涉及矿井排水领域，具体是一种矿井自动排水系统。
背景技术
矿井排水系统负责将矿井水排至地面，排水系统的性能直接关系到矿井的安全和生产,目前，矿井自动排水系统是主要是基于隔爆兼本质安全型PLC控制箱的自动排水系统,这种排水系统所采用的PLC控制箱为隔爆兼本质安全型，体积大，重量大，且需要配备专用操作台才能实现本地显示和控制，不便于运输和安装；同时，泵房内的所有设备都接入一台PLC控制箱，泵房内的电缆用量较多，不利于质量标准化建设；另外，当PLC控制箱断电或内部IO模块出现故障时，会导致泵房内的所有水泵无法运行，不利于提高排水系统的可靠性。
为解决以上问题，需要一种矿井自动排水系统，用于解决现有矿井自动排水系统控制箱占用空间大、不便于安装，线缆用量大、不便于质量标准化，可靠性不高等问题，实现矿井排水系统的无人值守、可靠运行。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种矿井自动排水系统，用于解决现有矿井自动排水系统控制箱占用空间大、不便于安装，线缆用量大、不便于质量标准化，可靠性不高等问题，实现矿井排水系统的无人值守、可靠运行。
本发明的矿井自动排水系统，包括上位机系统、控制器、水位开关、电源箱、水泵控制器和温度巡检仪；所述水泵控制器可接收所述控制器的控制信号用于对单台水泵及其附属设备进行控制，所述温度巡检仪用于采集反映水泵运行状态的温度参数并能将该温度参数发送至所述控制器，所述上位机系统安装于地面并与所述控制器信号连接用于对井下泵房进行远程监控；所述水位开关用于采集矿井水仓水位的高低限并将水位信号发送至控制器；所述电源箱用于对所述控制器供电；
进一步，所述上位机系统包括监控计算机和声光报警装置；
进一步，所述控制器包括PAC逻辑控制器和触摸屏；
进一步，所述温度巡检仪通过水泵轴承温度探头、电机轴承温度探头和电机定子温度探头分别对应巡检水泵轴承、电机轴承和电机定子的温度；
本发明的矿井自动排水系统还包括设置于水仓排水口的电动闸阀以及用于对水泵抽真空的电动球阀，所述电动闸阀与电动球阀均由所述水泵控制器控制；
本发明的矿井自动排水系统还包括由所述水泵控制器控制的配电开关；
本发明的矿井自动排水系统还包括与所述水泵控制器信号连接的水位传感器、负压传感器、压力传感器、开停传感器和流量传感器；所述水位传感器用于检测水仓的水位高度，所述负压传感器用于对水泵抽真空的真空度，所述压力传感器用于水仓的排水压力，所述开停传感器用于检测水泵的运行状态，所述流量传感器用于检测水仓排水的流量；
进一步，所述电源箱设置有备用电池；
进一步，所述控制器通过RS485总线与水泵控制器和温度巡检仪信号连接。
本发明的有益效果是：本发明的矿井自动排水系统，通过设备本质安全设计和触摸屏集成，缩小了设备体积、减轻了设备重量，方便了泵房集中控制；通过总线组网设计，接线量少，简化了系统结构，减少了线缆用量，便于实现质量标准化；通过水泵控制器设计，将单台水泵相关的设备统一接入，实现了模块化组网，有效提高了系统可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图；如图所示，本实施例矿井自动排水系统包括上位机系统1、控制器4、水位开关3、电源箱5、水泵控制器6和温度巡检仪7；所述水泵控制器6可接收所述控制器4的控制信号用于对单台水泵及其附属设备进行控制，所述温度巡检仪7用于采集反映水泵运行状态的温度参数并能将该温度参数发送至所述控制器4，所述上位机系统1安装于地面并与所述控制器4信号连接用于对井下泵房进行远程监控；所述水位开关3由于采集矿井水仓水位的高低限并将水位信号发送至控制器4；所述电源箱5用于对所述控制器4供电。
本实施例中，所述上位机系统1包括监控计算机和声光报警装置，上位机系统1通过通信网络2与PAC控制器4连接；所述通信网络2可以是已有的矿井以太网平台，也可以是排水系统自建网络。
本实施例中，所述控制器4包括PAC逻辑控制器4和触摸屏，实现泵房设备的集中监控，PAC控制器4为本质安全型设计，支持后备电源，支持就地组态显示，支持触摸屏操作。
本实施例中，所述温度巡检仪通过水泵轴承温度探头16、电机轴承温度探头17和电机定子温度探头18分别对应巡检水泵轴承、电机轴承和电机定子的温度，所述温度巡检仪7用于采集水泵轴承温度、电机轴承温度和电机定子温度，并通过RS485总线与PAC控制器4信号连接。
本实施例的矿井自动排水系统还包括设置于水仓排水口的电动闸阀8以及用于对水泵抽真空的电动球阀9，所述电动闸阀8与电动球阀9均由所述水泵控制器6控制；电动闸阀8可通过RS485总线或开关量的方式与水泵控制器6信号连接；电动闸阀8可以包括闸阀控制箱、闸阀电动装置，也可以只包括闸阀电动装置；电动球阀9可通过RS485总线或开关量的方式与水泵控制器6连接，本发明的水泵控制器6将数据采集器、控制执行器、网络通信器、本安/非本安隔离器等功能集成在一起，实现了单个水泵控制单元所有设备的全部接入和同一供电，并消除了因设备交叉连接、多路电源供电等因素带来的不稳定性，另一方面，通过水泵控制器6就近安装和现场总线方式实现的系统组网结构设计，其系统结构较为简洁、设备数量少、线缆用量少、系统可靠性高。
本发明的矿井自动排水系统还包括由所述水泵控制器6控制的配电开关10；配电开关10可通过开关量或RS485通信的形式与水泵控制器6信号连接。
本发明的矿井自动排水系统还包括与所述水泵控制器6信号连接的水位传感器11、负压传感器12、压力传感器13、开停传感器14和流量传感器15；所述水位传感器11用于检测水仓的水位高度，所述负压传感器12用于对水泵抽真空的真空度，所述压力传感器13用于水仓的排水压力，所述开停传感器14用于检测水泵的运行状态，所述流量传感器15用于检测水仓排水的流量；其中，水位传感器11、负压传感器12、压力传感器13、流量传感器15可通过4-20mA或200-1000Hz的方式与水泵控制器6连接，本发明的水泵控制器6可通过RS485或触点形式对阀门、配电开关10进行控制，控制方式灵活。
本实施例中，所述电源箱5设置有备用电池。
本实施例中，所述控制器4通过RS485总线与水泵控制器6和温度巡检仪7信号连接，通过总线方式组网，简化了系统结构，减少了线缆用量。
本实施例的矿井自动排水系统的工作原理是：上位机系统1通过通信网络2与PAC控制器4通信，实现地面对井下泵房的远程监控；PAC控制器4通过RS485总线与水泵控制器6、温度巡检仪7通信，实现泵房内各台水泵的运行参数采集和设备控制；水位开关3接入PAC控制器4，监测泵房水仓高低限；电源箱5为PAC控制器4供电，当泵房停电时，通过备用电池为PAC控制器4供电；水泵控制器6通过开关量和RS485通信连接配电开关10，实现合闸、分闸控制和电量数据采集；当处于高限的水位开关3闭合时，PAC控制器4通过RS485总线向水泵控制器6发送控制指令，准备启动运行时间最短的水泵；电动球阀9依次打开，实现水泵抽真空，负压传感器12监测真空度，当真空度达到根据水位传感器11测量水位计算出的标准值时，配电开关10执行合闸操作，开停传感器14监测水泵运行状态，压力传感器13监测排水压力，当排水压力达到设定值时，开启电动闸阀8进行排水，流量传感器15监测排水流量，温度巡检仪7监测水泵轴承温度、电机轴承温度、电机定子温度。当水位下降到低水位时，处于低限的水位开关3闭合，PAC控制器4通过RS485总线向水泵控制器6发送控制指令，准备停泵；首先关闭电动闸阀8，待电动闸阀8关到位后，配电开关10执行分闸操作，停止水泵运行，开停传感器14监测水泵运行状态；水泵运行时，实时判断水位传感器11、负压传感器12、压力传感器13、开停传感器14、流量传感器15、水泵轴承温度、电机轴承温度、电机定子温度及水泵电量参数是否正常，若异常则在PAC控制器4、上位机系统1上报警，如在一定时间内报警不能消除，则进行故障停机保护。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种矿井自动排水系统，其特征在于：包括上位机系统、控制器、水位开关、电源箱、水泵控制器和温度巡检仪；所述水泵控制器可接收所述控制器的控制信号用于对单台水泵及其附属设备进行控制，所述温度巡检仪用于采集反映水泵运行状态的温度参数并能将该温度参数发送至所述控制器，所述上位机系统安装于地面并与所述控制器信号连接用于对井下泵房进行远程监控；所述水位开关用于采集矿井水仓水位的高低限并将水位信号发送至控制器；所述电源箱用于对所述控制器供电。
2.根据权利要求1所述的矿井自动排水系统，其特征在于：所述上位机系统包括监控计算机和声光报警装置。
3.根据权利要求2所述的矿井自动排水系统，其特征在于：所述控制器包括PAC逻辑控制器和触摸屏。
4.根据权利要求3所述的矿井自动排水系统，其特征在于：所述温度巡检仪通过水泵轴承温度探头、电机轴承温度探头和电机定子温度探头分别对应巡检水泵轴承、电机轴承和电机定子的温度。
5.根据权利要求4所述的矿井自动排水系统，其特征在于：还包括设置于水仓排水口的电动闸阀以及用于对水泵抽真空的电动球阀，所述电动闸阀与电动球阀均由所述水泵控制器控制。
6.根据权利要求5所述的矿井自动排水系统，其特征在于：还包括由所述水泵控制器控制的配电开关。
7.根据权利要求5所述的矿井自动排水系统，其特征在于：还包括与所述水泵控制器信号连接的水位传感器、负压传感器、压力传感器、开停传感器和流量传感器；所述水位传感器用于检测水仓的水位高度，所述负压传感器用于对水泵抽真空的真空度，所述压力传感器用于水仓的排水压力，所述开停传感器用于检测水泵的运行状态，所述流量传感器用于检测水仓排水的流量。
8.根据权利要求5所述的矿井自动排水系统，其特征在于：所述电源箱设置有备用电池。
9.根据权利要求5所述的矿井自动排水系统，其特征在于：所述控制器通过RS485总线与水泵控制器和温度巡检仪信号连接。
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