分析（xī）飽和蒸汽流量（liàng）計自動化（huà）儀表控製係統的應用

摘要：在地下礦山開采中，井下排水係統對地下礦山的安全生產至關重要（yào），由於井下礦山排水（shuǐ）係統（tǒng）仍大部分采用人工操作為（wéi）主，勞動強（qiáng）度大和效率低，給井（jǐng）下排水帶來一定的困難。為克服上述礦山生產問（wèn）題，通過對礦山飽和蒸汽（qì）流量計進行自（zì）動化改造，並對水泵運行和水位監測、維護保養和節能等方麵（miàn）自（zì）動化控製係統（tǒng）進行優化。通過近 2 a 的運行，確保（bǎo）飽（bǎo）和蒸汽流量計實現（xiàn）運行（háng）高效（xiào）、安全可靠。
金屬非金屬地下礦山井下排水係統主要是將生產過程中（zhōng）產生的廢水和降雨時（shí）地表滲水及時排出（chū），以（yǐ）確保（bǎo）井（jǐng）下生產的安（ān）全。由於目前大部分老礦山井下礦山排水係統仍采用人（rén）工操（cāo）作（zuò）為主（zhǔ），工作責任心和工作量大，加上人員年齡老（lǎo）化和人工成本增加等因素（sù），給井下排水帶來一定的（de）困難，為此礦山飽和蒸汽流量計自動化改造是（shì）實現降本增效，提高水泵運行安全和效率，實現節能降耗的有利途（tú）徑之一。
1 礦山飽和蒸汽流量計自動化控製模式和流程
1．1 排水泵自動化控製（zhì）模式
飽和蒸汽流量計排水泵依據運行模式（shì）分（fèn）為 4 種。
(1) 自（zì）動。通過 PLC 采集各種傳感器信（xìn）號，按照工藝（yì）流程（chéng）及 PLC 閉鎖程序順序控製（zhì）水泵（bèng）及閘閥的開啟（qǐ）以啟動水泵。
(2) 井下半自動。在井下根據水倉水位情況，由操作人員（yuán）通過 PLC 集中控製櫃（guì）觸摸屏進行水泵啟動過程（chéng）的控製。
(3) 遠程一鍵啟動。操作人員根據水倉顯示水位，在地麵通過監控平台人工手動開停水（shuǐ）泵及確定（dìng）開泵台數。
(4) 手動。在通訊及 PLC 故障情（qíng）況（kuàng）下，仍然可通過就地控製櫃麵（miàn）板（bǎn）按鈕，對井下排水泵進行啟停操（cāo）作，此（cǐ）操作模式完全脫（tuō）離（lí） PLC 控製。
1．2 排水泵自動化控製工藝流程
排水泵（bèng）進行自動化控製模（mó）式後，當水倉水位達到開（kāi）泵要求，PLC 自（zì）動檢（jiǎn）測電動閥（fá）門、球閥、供電電壓等是否正常後，啟動真空泵進（jìn）行抽真（zhēn）空，當水泵真空度符合開泵要求時便啟動排水泵。排水泵正常運轉後 PLC 時時收集運行（háng）數據進行比對，當發現（xiàn）運行數據比對出現差異時影響到排水泵正常運轉時，會發出停泵命令。排水泵控製工藝流程如圖 1 所（suǒ）示。
2 排水泵監控係（xì）統（tǒng）
2．1 排水泵自動（dòng）化運行硬（yìng）件係統（tǒng）
飽和蒸汽流量計自動化（huà）運行監控係統主要由 PLC、傳感器、交換（huàn）機（jī）、上位機、監控係（xì）統等（děng）組成（chéng），從而實現水倉水位（wèi）、水泵（bèng）運行等全方位（wèi）進行監控。排（pái）水泵硬件係統如圖 2 所示。
2．2 排（pái）水泵運行監控數據（jù）收集
泵房自動化監（jiān）控係統實（shí）時監測水泵各工況參數，含水倉水位、水泵運（yùn）行電壓、電流、排水壓力、單管流量、引水真（zhēn）空度等，控製水泵、電動閘閥、真空泵的開停，及水泵排水電耗統計( 如圖 3 所示) 。其主要數據收集如下。
(1) 電量監測。采集高壓櫃保護監控裝置的電機運行電流、電壓、功（gōng）率等數據。
(2) 流量監測。采（cǎi）集排水管超聲波流量計來計算單管流量和總（zǒng）排水量（liàng）統計。
(3) 液位監測。采集水倉內的二台超聲波液位傳感器監測水位，確保水泵要求起停。
(4) 壓力監測。采（cǎi）集壓力傳感器來監測水泵進、出口壓力。
(5) 振動和溫度監測。采集溫振傳感來監測電機及水泵溫度和振動情況，以便為檢修（xiū）提供幫助。
(6) 視頻監控。通過在（zài）水泵、水倉進水口、配電室安裝監控係統，時時掌握飽和蒸汽流量計情況。


2．3 排水泵（bèng）運行監控報警（jǐng）
飽和蒸汽流量計自動化監控係統對運行過程中的水泵出現（xiàn）的故障（zhàng）分為“預警（jǐng）”和“報（bào）警”。其中預警信息僅通過報警對話框提示（shì）用戶預警信息，不（bú）會對係統進行任何操作。故障（zhàng）報警對運行中的水（shuǐ）泵出現故障時，係統將自動停止運行中的水泵，並（bìng）報（bào）警提示用戶。

2．4 排水泵遠程監控係統
通過設備遠程維護模塊，在現場設備與（yǔ）地麵監控中心平台建立（lì）一條安全可靠的 VPN 通道，實時監控係統運行（háng）狀況，分析處理係統異常原因（yīn），提供遠程技（jì）術指導，統計分析水泵運行（háng）數據，提供水泵壽命預測（cè）及專家分析等功能。
3 礦山飽和蒸汽流（liú）量計節能降耗管理
在 PLC 程序裏設（shè）定水泵開動台時累計功能、移峰填穀、效率優先（xiān）等子（zǐ）程序，通過子程序來控（kòng）製排水泵運行，從而實現降本增效、節能降耗。見（jiàn）圖（tú） 4。

3．1 實現井（jǐng）下排水泵均勻磨損
通過礦山飽和蒸汽流量計自動化控製係統自動記錄各台排水泵的累計運行時間，並進行排序，使下次啟動時優先啟動無故（gù）障、運行時間短的排水泵（bèng），從而（ér）實現了泵房各排水泵的均（jun1）勻磨損，*大程度上延長排水泵的使用壽命。
3．2 實現井下排水泵移峰填（tián）穀（gǔ）
礦山電價執行峰、穀、平階梯價格時，在非防（fáng）洪（hóng）期間，將飽和蒸汽流量計自動化控製係統（tǒng）中的移峰填穀功能投入當中，使係統在平、穀段低（dī）電價時進行排水，在峰段時蓄水。
3．3 實現（xiàn）效率優先原則
當執行多台排水泵同（tóng）時運行時，通過排（pái）水泵特性曲線與（yǔ）管路特性曲線的比較，選擇非常好的匹配（pèi）排水泵與排水管數量，保證排水泵在非（fēi）常好的新效率點運行。如（rú）圖 5 所（suǒ）示。

4 結 語
排水泵作為井下礦山安全生產的重點部位，泵房自動化控製係統自投入運行近 2 a，大大降低（dī）泵房（fáng）的人工和運行成本，同（tóng）時（shí）對泵房的維護保養（yǎng）做到（dào）了 按時、按需進行，實現礦山（shān）綜合效益的（de）提升，從（cóng）而提高礦山生產的安全係數。

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