矿井中央水泵房自动化改造

矿井中央水泵房自动化改造

沈德田

（淮南矿业集团张集煤矿（北区）供电二队安徽淮南232001）

摘要：在当前，我国矿井使用的水泵普遍仍采用传统的排水系统，通过人工手动操作，这种排水系统总起来讲应急的能力较差，自动化程度不高，还不能做到根据水位或其它参数自动起停水泵，存在很大的安全隐患。针对现有排水系统存在的弊病，本文结合煤矿井下的实际情况，在传统排水系统控制的基础上进行改造，使水泵的自动化控制系统能够在无人值守时，自动运行和自我诊断。该控制系统主要是通过远程控制，对相关设备进行自动控制、自动检测，从而使运行设备达到最佳的工作状态，达到节约能源、降低成本、延长设备的使用寿命，提高设备的自动化水平，促进矿井的和谐发展。

关键词：水泵；自动化；控制系统；改造

矿井排水的任务就是将井下涌出的矿井水，通过排水系统不断地排至地面，以保证矿井安全生产和作业人员的生命安全，否则就会影响矿井正常的生产，甚至发生淹井事故，造成生命、财务的巨大损失。因此说矿井排水系统是必不可少的主要生产系统之一。

1矿井排水泵房自动化改造的重要性

（1）矿井排水泵房自动化控制系统能根据水泵的水位起动或停止运行的水泵，这样就能有效提高水泵的利用率，从而降低水泵的运行成本。

（2）矿井排水泵房自动化控制系统可以在无人值守的情况下，自动运行、自我诊断，这样就可以减少水泵的维护人员，减少维护人员的工资总额，这样就可以增加设备的检修队伍的力量，提高设备的维护质量，从而减少事故的发生几率，提高运行设备的使用率。

（3）矿井排水泵房自动化控制系统可以减少设备的故障率，从而保证矿井的安全生产，并能有效的改善井下的工作环境，提高劳动的生产率。

（4）矿井排水泵房自动化控制系统能有效的保护水泵电机等设备的正常运转。可以延长水泵电机等设备的使用寿命，从而减少发生事故的停机的时间，提高排水系统的排水能力。

（5）矿井排水泵房自动化控制系统能有效调整水泵停机、开机的时间，这样就能有效的避免电力负荷高峰期的出现，从而做到削峰填谷，这样就能节约大量的电费开支。

2改造案例

我矿中央水泵房始安装了五台型号为HDM420×7，电机型号为YB710S1－4，功率为1250KW的分段式多级离心泵，中央水泵房担负着全矿井下的正常排水工作，由于运行年限的增加，水泵出现了各种各样的问题，中央水泵房的排水压力越来越大，为确保井下在发生异常突水的情况下，能及时有效的将水排放到地面，在保证水泵台台完好的情况下，我们决定对中央水泵房操作系统进行了全面的升级改造，对泵体附件也进行了多项改造。通过这次升级改造，完成了就地、自动、全自动运行方式，实现了无人值守和控制系统免维护，大大提高了水泵的运行效率和寿命。

3存在问题

3.1控制系统

控制台操作界面按钮繁多，启动水泵时，水泵司机要操作很多按钮，而且要时时观察各项参数，才能正常启泵，稍有疏忽都会导致启动不起来。由于PLC柜容积较小，很多控制继电器储放在操作台内部，导致操作台内容接线乱、温度高。

PLC柜原安装在墙壁上，不但维修不方便，而且里面的继电器散热效果也不好，经常出现继电器故障，导致水泵不能正常启动。

3.2泵体附件

由于进入水仓各种杂物较多，水泵运行中经常将吸水管堵住，导致水泵不能正常上水，甚至有些硬物进入泵体影响水泵的使用寿命。

水泵两头的平衡盘是平衡轴的轴向窜动的，地下水硬度大，而且腐蚀性较强，再加上煤矿工作的特殊性，颗粒物、淤泥及其杂物太多，逆止阀直径40mm的螺栓能腐蚀到20mm的直径，水泵的平衡盘磨损更见严重，更换频繁。

泵体的冷却水是利用泵在运行过程中的污水来进行冷却的，由于污水杂质较多，影响了盘根的使用寿命，常常三两天就要更换，维修周期短，严重影响了水泵的正常运行。

每个泵体与真空管路连接处都有个电动球阀，因电动球阀内部电机功率低，加上真空管路吸入杂质阻力较大，电动球阀在使用过程中经常损坏，经济损失很大。

液压闸阀由于使用年限较长，在开启闸阀时，因为泄压很难控制在某处，导致电动机电流增加。

4改造思路

要实现无人值守、全自动开泵，就必须解决以上存在的问题，才能让水泵运行更安全、更经济。

4.1控制系统改造

利用原操作台控制屏、按钮等零部件，对整体布局进行改造，用多功能转换开关替代传统按钮，大大减少了操作台使用按钮的个数，使操作台的整体变轻巧、简洁，操作起来简单方便，散热效果也明显提高。PLC柜采用双开快门式，增加了PLC柜存储容量，所有控制继电器都能有效分布，端子排标注醒目，检修方便，即使发生故障也易排除。并且在此基础上增加了声光报警停泵信号，即当水泵启动或运行过程中，发生水泵附件或控制系统故障的情况不但报警还及时停泵，防止发生故障时水泵带病运行，以前就因为不能及时停泵并报警而水泵司机没能发现故障，导致水泵损坏，直接经济损失就是10万元以上。

4.2泵体附件改造

针对泵体易吸入各种杂物，特别是体积较大的杂物容易堵住泵体叶轮，导致水泵效率明显下降，使用寿命降低，则必须在吸入管源头封堵，我们加工了龙头罩，即不影响泵的吸水能力又能有效防止杂物进入泵体，起到了很好的效果，并定期对吸水井和龙头罩进行清理。

由于水泵的平衡盘磨损严重，更换频繁，因此改变平衡盘和平衡环之间正常的间隙，就可以改变平衡盘的轴向窜动量，从而使水泵能正常运转。（在平衡盘与平衡环之间加垫片，就能加减小平衡盘的轴向窜动量，反之，增加平衡盘的窜动量。）

泵体的冷却水原是利用泵吸上来的污水，由于我矿污水杂质较多，对盘根损坏严重，经常更换一次运行两三个班就的再更换盘根，既增加设备的维修量又增大了维修的费用。针对这个问题，我们加了一路清水管路，当泵运行时，清水管路打开作为平衡盘的冷却水，通过改造后，盘根使用寿命明显提高，同时降低了冷却管路被堵塞的问题，维修量也大大降低。

真空管路上的原电动球阀由于管路抽真空时，杂物也易进入管路内堵住管路，导致电动球阀内电机损坏，因此为了解决这个问题我们增加了功率比较大的电动球阀，彻底解决了此问题。

排水管路液压闸阀使用年限较长，会自然而然的泄压，这导致要么到位传感器失信号停泵、要么电机电流明显升高，使水泵超额定值运行，为了解决这个问题，我们在液压闸阀上加工了一个到位开关，既保证了因液压闸阀泄压过大停泵又保证了因液压闸阀泄压导致电机电流增大。

5改造后效果检验

通过以上对中央水泵房排水系统从水泵附件再到控制系统的改造，大大提高了水泵在无人值守运行下的安全性、可靠性、经济性。经过两个多月的无人全自动试运行，该系统运行平稳，控制精度高，取得了良好的效果。