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分析法蘭式渦街流量計自動（dòng）化儀表控製係統的應用
點擊次數：2099 發布時間：2021-01-06 11:23:13
摘要：在地下礦山開采中（zhōng），井下排水係統對地下礦山的安全生產至關重要，由於井下礦山（shān）排水係統仍（réng）大部分采用人工操（cāo）作為主，勞動強度（dù）大和效率低（dī），給井下（xià）排水帶來一定（dìng）的困難。為克服上述礦山生產問題（tí），通過對礦山法蘭（lán）式渦街流量計進行自動化（huà）改造，並對水泵運行和水位監測、維護保養和（hé）節能等方麵（miàn）自動化控製（zhì）係統進行（háng）優化。通過近 2 a 的運行，確保法蘭式渦街流量計實現運行高效、安全可靠。
金屬非（fēi）金屬地下（xià）礦山井下排水係統主要是將生產過程中產生的廢水和降雨時地表滲水及時排（pái）出（chū），以確保井下（xià）生產的安全（quán）。由於目前大部分老礦山井下礦山排水係統仍采用人工操作為主，工作責任心和工作量大，加上人員（yuán）年齡老化和人工成本增加等因素，給井下排水帶來一定的困難（nán），為此礦山法蘭式渦街流量（liàng）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徑之一。
1 礦山法蘭式渦（wō）街流量計自動化控製模式和（hé）流程
1．1 排水泵自（zì）動化控製模式
法蘭式渦街流量計排水泵依據運行模式分為 4 種。
(1) 自動。通過 PLC 采集各種傳感器信號，按照工藝流程及 PLC 閉鎖程序順序控製水泵及閘閥的開啟以啟（qǐ）動水泵。
(2) 井下半自動。在井下根據水倉水位情況，由操作人員通過 PLC 集中控製（zhì）櫃觸（chù）摸屏進行水泵啟動過程的控（kòng）製（zhì）。
(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（kāi）泵（bèng）台（tái）數（shù）。
(4) 手動。在通訊及（jí） PLC 故障情況下，仍然可通過就地控（kòng）製櫃麵板按鈕，對（duì）井（jǐng）下排水泵進行啟停操作，此操作模式完全脫離 PLC 控製。
1．2 排（pái）水（shuǐ）泵自動化控製工藝流程
排水泵進行自（zì）動化控製模式後，當水（shuǐ）倉水（shuǐ）位達到開泵要求，PLC 自（zì）動檢（jiǎn）測電動閥門、球閥、供電（diàn）電壓等是（shì）否正（zhèng）常後，啟動真空泵進行抽真空，當（dāng）水泵真空度符（fú）合開泵要求時便啟動排水泵。排水泵正常運轉後 PLC 時時（shí）收集運行數據進行比對，當發現運行數據比（bǐ）對出現差異時（shí）影響到排水泵正常運轉時，會發出停泵命令。排（pái）水泵控製工藝流程如圖 1 所示。
2 排水泵監控係統
2．1 排水泵自動化運行硬件係統
法蘭（lán）式渦街流量計自動化運行監（jiān）控係（xì）統主（zhǔ）要由 PLC、傳感器、交（jiāo）換機、上位機、監控係統等組成，從而實現水（shuǐ）倉水位、水泵運行等全方位進行（háng）監控。排水（shuǐ）泵硬件係統如圖 2 所示。
2．2 排水泵運行監控數據收集
泵房自（zì）動化監控係統實時監測水泵（bèng）各工況參數，含水倉水位、水泵運行電壓、電流、排水壓力、單管流（liú）量、引水真空度等，控製水泵、電動閘閥、真空泵的開停，及（jí）水泵排水電耗（hào）統計( 如圖 3 所示（shì）) 。其主要（yào）數據收集如下。
(1) 電量監測。采集（jí）高壓櫃保護監控裝（zhuāng）置的電（diàn）機運行電流、電壓、功率等數據。
(2) 流量監測。采集排水管超聲波流量計來計算單管流量（liàng）和總排水量統計。
(3) 液（yè）位監（jiān）測（cè）。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（jiān）測。采集壓力傳感器來監測水泵進、出口壓力。
(5) 振動和（hé）溫度（dù）監測。采集溫振傳感來監（jiān）測（cè）電機及水泵溫度和振動情況（kuàng），以（yǐ）便為檢修提供幫助（zhù）。
(6) 視頻監控。通過在水泵、水倉（cāng）進水口、配電室安（ān）裝監控係統，時時掌（zhǎng）握（wò）法（fǎ）蘭式渦街（jiē）流量計情況。
2．3 排水（shuǐ）泵運行監控報警
法蘭式渦街（jiē）流量計自動化監控係統對運（yùn）行過程中的水泵出現的故障分為“預警”和“報警”。其中預警信（xìn）息僅通過報警對話框提示用戶預警信（xìn）息，不會對係統進行任何操作（zuò）。故障報警對運（yùn）行中的水泵出現故障時，係統將自動停（tíng）止運行中的水泵，並報警提示用戶。
2．4 排水泵遠程監控係統
通過設備遠程維護模塊，在現場設備與地麵監（jiān）控中心（xīn）平台建立一條（tiáo）安（ān）全可靠（kào）的（de） VPN 通道，實時監控（kòng）係統（tǒng）運行狀況，分析處理係統異（yì）常原（yuán）因，提供遠程技術指導，統計分析水泵運行數據，提供水（shuǐ）泵（bèng）壽命預（yù）測（cè）及專家分析等功能。
3 礦山法蘭（lán）式渦街流（liú）量計節能（néng）降耗管（guǎn）理
在 PLC 程序裏設定水泵開動台時累計功能、移峰填穀、效率優先等子程序，通過子程序（xù）來控製（zhì）排水泵運行，從而（ér）實現降本增效、節能（néng）降耗。見圖 4。
3．1 實（shí）現井下排水泵均勻磨損（sǔn）
通過礦山法蘭式渦（wō）街流量計自動化控製（zhì）係統自動記錄各（gè）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（wú）故障、運行時間短的排水泵（bèng），從而（ér）實現了泵房各排水泵的均勻磨損，*大程度上延長排水泵的使（shǐ）用壽命。
3．2 實現井下排水泵移峰（fēng）填穀
礦山電價執行峰、穀、平階梯價格（gé）時，在非防洪期間，將法蘭式渦街流量計自動化控製（zhì）係統中的移峰填穀功能投入當中，使係統在平、穀段低電價時進行排水，在峰段時蓄水。
3．3 實現效率優先原則
當執行多台排水泵（bèng）同時運行時，通過排水泵（bèng）特性曲線與管路特性曲線的比較（jiào），選擇非常好的匹配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（háng）。如圖（tú） 5 所示。
4 結 語
排水泵作為井下礦山安全生產的重點部（bù）位，泵房自動化控製係統自投入運（yùn）行近（jìn） 2 a，大大降低泵房的人工和（hé）運行成本，同時對泵房的維護保養做到了 按時、按需進（jìn）行，實現礦山綜（zōng）合效益的提升，從而提高礦山生產的安全係數。
金屬非（fēi）金屬地下（xià）礦山井下排水係統主要是將生產過程中產生的廢水和降雨時地表滲水及時排（pái）出（chū），以確保井下（xià）生產的安全（quán）。由於目前大部分老礦山井下礦山排水係統仍采用人工操作為主，工作責任心和工作量大，加上人員（yuán）年齡老化和人工成本增加等因素，給井下排水帶來一定的困難（nán），為此礦山法蘭式渦街流量（liàng）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徑之一。
1 礦山法蘭式渦（wō）街流量計自動化控製模式和（hé）流程
1．1 排水泵自（zì）動化控製模式
法蘭式渦街流量計排水泵依據運行模式分為 4 種。
(1) 自動。通過 PLC 采集各種傳感器信號，按照工藝流程及 PLC 閉鎖程序順序控製水泵及閘閥的開啟以啟（qǐ）動水泵。
(2) 井下半自動。在井下根據水倉水位情況，由操作人員通過 PLC 集中控製（zhì）櫃觸（chù）摸屏進行水泵啟動過程的控（kòng）製（zhì）。
(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（kāi）泵（bèng）台（tái）數（shù）。
(4) 手動。在通訊及（jí） PLC 故障情況下，仍然可通過就地控（kòng）製櫃麵板按鈕，對（duì）井（jǐng）下排水泵進行啟停操作，此操作模式完全脫離 PLC 控製。
1．2 排（pái）水（shuǐ）泵自動化控製工藝流程
排水泵進行自（zì）動化控製模式後，當水（shuǐ）倉水（shuǐ）位達到開泵要求，PLC 自（zì）動檢（jiǎn）測電動閥門、球閥、供電（diàn）電壓等是（shì）否正（zhèng）常後，啟動真空泵進行抽真空，當（dāng）水泵真空度符（fú）合開泵要求時便啟動排水泵。排水泵正常運轉後 PLC 時時（shí）收集運行數據進行比對，當發現運行數據比（bǐ）對出現差異時（shí）影響到排水泵正常運轉時，會發出停泵命令。排（pái）水泵控製工藝流程如圖 1 所示。
2 排水泵監控係統
2．1 排水泵自動化運行硬件係統
法蘭（lán）式渦街流量計自動化運行監（jiān）控係（xì）統主（zhǔ）要由 PLC、傳感器、交（jiāo）換機、上位機、監控係統等組成，從而實現水（shuǐ）倉水位、水泵運行等全方位進行（háng）監控。排水（shuǐ）泵硬件係統如圖 2 所示。
2．2 排水泵運行監控數據收集
泵房自（zì）動化監控係統實時監測水泵（bèng）各工況參數，含水倉水位、水泵運行電壓、電流、排水壓力、單管流（liú）量、引水真空度等，控製水泵、電動閘閥、真空泵的開停，及（jí）水泵排水電耗（hào）統計( 如圖 3 所示（shì）) 。其主要（yào）數據收集如下。
(1) 電量監測。采集（jí）高壓櫃保護監控裝（zhuāng）置的電（diàn）機運行電流、電壓、功率等數據。
(2) 流量監測。采集排水管超聲波流量計來計算單管流量（liàng）和總排水量統計。
(3) 液（yè）位監（jiān）測（cè）。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（jiān）測。采集壓力傳感器來監測水泵進、出口壓力。
(5) 振動和（hé）溫度（dù）監測。采集溫振傳感來監（jiān）測（cè）電機及水泵溫度和振動情況（kuàng），以（yǐ）便為檢修提供幫助（zhù）。
(6) 視頻監控。通過在水泵、水倉（cāng）進水口、配電室安（ān）裝監控係統，時時掌（zhǎng）握（wò）法（fǎ）蘭式渦街（jiē）流量計情況。
2．3 排水（shuǐ）泵運行監控報警
法蘭式渦街（jiē）流量計自動化監控係統對運（yùn）行過程中的水泵出現的故障分為“預警”和“報警”。其中預警信（xìn）息僅通過報警對話框提示用戶預警信（xìn）息，不會對係統進行任何操作（zuò）。故障報警對運（yùn）行中的水泵出現故障時，係統將自動停（tíng）止運行中的水泵，並報警提示用戶。
2．4 排水泵遠程監控係統
通過設備遠程維護模塊，在現場設備與地麵監（jiān）控中心（xīn）平台建立一條（tiáo）安（ān）全可靠（kào）的（de） VPN 通道，實時監控（kòng）係統（tǒng）運行狀況，分析處理係統異（yì）常原（yuán）因，提供遠程技術指導，統計分析水泵運行數據，提供水（shuǐ）泵（bèng）壽命預（yù）測（cè）及專家分析等功能。
3 礦山法蘭（lán）式渦街流（liú）量計節能（néng）降耗管（guǎn）理
在 PLC 程序裏設定水泵開動台時累計功能、移峰填穀、效率優先等子程序，通過子程序（xù）來控製（zhì）排水泵運行，從而（ér）實現降本增效、節能（néng）降耗。見圖 4。
3．1 實（shí）現井下排水泵均勻磨損（sǔn）
通過礦山法蘭式渦（wō）街流量計自動化控製（zhì）係統自動記錄各（gè）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（wú）故障、運行時間短的排水泵（bèng），從而（ér）實現了泵房各排水泵的均勻磨損，*大程度上延長排水泵的使（shǐ）用壽命。
3．2 實現井下排水泵移峰（fēng）填穀
礦山電價執行峰、穀、平階梯價格（gé）時，在非防洪期間，將法蘭式渦街流量計自動化控製（zhì）係統中的移峰填穀功能投入當中，使係統在平、穀段低電價時進行排水，在峰段時蓄水。
3．3 實現效率優先原則
當執行多台排水泵（bèng）同時運行時，通過排水泵（bèng）特性曲線與管路特性曲線的比較（jiào），選擇非常好的匹配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（háng）。如圖（tú） 5 所示。
4 結 語
排水泵作為井下礦山安全生產的重點部（bù）位，泵房自動化控製係統自投入運（yùn）行近（jìn） 2 a，大大降低泵房的人工和（hé）運行成本，同時對泵房的維護保養做到了 按時、按需進（jìn）行，實現礦山綜（zōng）合效益的提升，從而提高礦山生產的安全係數。