精品资料（2021-2022年收藏的）泵房自动化

1、新安煤矿主排水自动化系统技术方案 河南大有能源新安煤矿主排水自动化系统技术方案 二零一六年五月目 录1概述- 1 -2系统特点- 1 -3现状- 1 -1)中央泵房（6台泵）- 1 -2)清水泵房（4台泵）- 2 -4设计原则及依据标准- 2 -4.1设计原则- 2 -4.2依据的标准- 3 -5设计方案- 3 -5.1方案概述- 3 -5.2泵房集控系统- 4 -6系统配置和改造方案- 5 -6.1地面监控中心- 5 -6.2中央泵房- 5 -6.3清水泵房- 7 -7系统功能- 8 -7.1数据采集与检测- 8 -7.2保护功能- 8 -7.3控制功能- 9 -7.4水泵自动轮换- 9 -

2、7.5自动控制- 9 -7.6节能降耗- 9 -7.7抢险排水- 10 -7.8操作转换- 10 -7.9动态显示- 10 -7.10监控软件功能- 10 -8技术特点- 11 -9系统配置明细表- 11 -10技术服务和售后支持- 13 -10.1 总体要求- 13 -10.2 售后服务网点- 14 -新安煤矿主排水自动化系统技术方案1 概述本技术方案根据新安煤矿所提技术要求，结合井下中央泵房、清水泵房现场实际情况，运用当前最先进的SDCS（智能组态分布式控制）技术和在线监测、智能管控技术，实现对井下中央泵房、清水泵房的运行监测、智能控制、运行管理、业务管理、视频监控等功能，达到泵房安全高效

3、运行的目的。2 系统特点采用最先进的SDCS控制技术，是一种分散式的控制技术，在设备就近处安装分散的控制分站，就近接入设备，然后通过总线连接至主站，比传统的PLC技术改造更为高效可靠，其优点主要体现在以下几个方面：1) 现场实施快速简洁，无需敷设大量集中柜到设备之间的线缆，节约施工成本，方便后期检修维护。2) 拓展方便快速，增加设备无节点数量限制，更改设备无需二次编程，在主站上进行简单的组态配置即可完成拓展。3) 智能组态，无需工程师编写程序，只需在主站上利用配置好的程序进行组态，即可完成设备的程序部署。4) 高度的可靠性，每层级设备均可独立运行，各层级发生设备故障，其下一层级设备仍可独立运行

4、，而PLC技术一旦PLC模块产生故障，则整个系统将无法使用。3 现状井下中央泵房、清水泵房内情况如下：1) 中央泵房（6台泵）水泵型号：MD600-55X7，数量：6台，标称流量：600m3/h，标称扬程：385米；电机型号：YB650S1-4，数量：6台，电压6KV，功率800KW，预埋有温度传感器；水泵与主管路之间为DN300/40电动闸阀，数量12台，防爆按钮手动控制；水泵出水口安装有指针式压力表，量程010Mpa；抽真空方式为射流，射流阀门为DN25/40，排空阀门为DN20/16，都为手动阀门，水泵吸水口装有指针式负压表，量程0-100KPa；水泵射流水源有3路，手动阀门DN100/

5、40；水仓2个，主水仓容积8000m3，吸水小井6个，深度5米；主排水管路3趟，水泵启动方式为全压启动。2) 清水泵房（4台泵）水泵型号：MD600-55X7，数量：4台，标称流量：600m3/h，标称扬程：385米；电机型号：YB2-5001-4，数量：4台，电压6KV，功率800KW；水泵与主管路之间的阀门DN300/40，为电动闸阀，数量8台，配有阀门控制箱，数量8台，型号KXBC-15/660DZ，山东开创；水泵出水口安装有指针式压力表，量程010MPa抽真空方式为射流，射流阀门为DN25/40，排空阀门为DN20/16，水泵吸水口装有指针式负压表，量程0-100KPa；水泵射流水源有

6、3路，手动阀门DN100/40；水仓2个，吸水小井4个，深度5米；主排水管路2趟，水泵启动方式为全压启动。4 设计原则及依据标准344.1 设计原则（1） 所有设备符合煤矿安全规程相关要求和煤矿生产实际需要。（2） 系统功能完全达到矿方对监控管理系统的要求，系统运行可靠，人机界面友好，操作简单易用，控制灵活、可靠。（3） 充分利用现有资源，在技术先进的基础上，做到系统简单，经济实用。（4） 系统选用设备符合以下几个原则： Ø 标准化：接入设备从设计、技术和设备的选择，为确保不同厂家设备、不同应用、不同协议连接，在最终接入工业以太网时支持国际标准的网络接口和协议，以提供高度的开放性。&

7、#216; 高可靠性：接入设备本身不应对通讯网络（现场总线、工业以太网络）的可靠性产生影响。Ø 可升级和可扩展性：随着技术不断发展、新的标准和功能不断增加，接入设备可以进行固件升级，已提供更先进、更多的功能。Ø 高性能：接入设备应具备独立的数据处理能力，能够不依赖于现有处理器的处理能力，同时接入设备不应对现有系统的性能造成较大的影响，确保控制逻辑的正常处理，确保生产的安全。Ø 接入设备不应造成网络通信的瓶颈。Ø 系统采用动画图形对设备进行描述，当设备是停止状态时，代表该设备的图形是静态的，当设备是运行状态时，系统就会以动画的形式对设备进行模拟、效果形象逼

8、真、富有动感；图中也可以以不同的颜色表示设备的不同运行状态，不填色表示设备未投入运行；红色表示设备故障；所有的流程采用不同的线条进行描述。 4.2 依据的标准GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求GB 3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分：隔爆型 “d”GB 3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第4部分：本质安全型“i”GB 4208-1993 外壳防护等级（IP代码）MT 209-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求MT 210-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法MT 211-1

9、990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品质量检验规则MT/T 899-2000 煤矿用信息传输装置MT/T1007-2006矿用信息传输接口煤炭工业矿井设计规范GB 50215-2005国际串行通讯标准 EIA RS-232-C国际现场总线标准 ISO DIS11898工业计算机系统安装环境条件 ZBN18-001远动终端通用技术条件 GB/T13729-92地区电网数据采集与监控系统通用技术条件GB/T 13730-92煤矿安全规程5 设计方案455.1 方案概述本系统对水泵的各项运行参数进行实时监测和分析，监测水泵的运行工况，对可能发生的故障进行预警，控制水泵按预定控制程序自动完成水泵的

10、定时启动、停车、试验或自动切换运行、避峰填谷等操作，具有就地、集控、自动和远程控制方式，并提供各种技术性能资料、统计管理报表、运行趋势曲线等管理功能，实现水泵的在线监测、故障预警、自动化操作控制和运行管理，使水泵始终处于安全、高效、经济的运行状态。5.2 泵房集控系统泵房集控系统负责泵房排水设备、供电设备的运行状态和参数的采集，自动程序操作控制，集中程序操作控制，运行状态和数据显示，泵房业务管理。泵房集控系统组成如下：（1） 泵房主控单元： KJD127矿用隔爆兼本安型防爆计算机（2） 单台水泵就地控制单元：KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站 （3） 现场采集/控制设备：各类传感器，如水位、

11、温度、压力、流量等传感器；执行动作机构，如水泵开关、电动闸阀、电动球阀等。各单元子站设备均可独立运行，避免设备故障造成整个排水系统瘫痪。泵房主控单元（KJD127矿用隔爆兼本安型防爆计算机）上行100 Mbps以太网、下行CAN总线，通过CAN总线连接单台水泵控制单元（KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站），单台水泵控制单元（KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站）通过控制电缆接入现场采集/控制设备。泵房主控单元（KJD127矿用隔爆兼本安型防爆计算机）接入流量传感器和射流水源电动阀门控制箱，采集整个泵房各单元数据和状态，显示泵房排水系统运行模拟图、报警信息、数据报表和运行曲线，通过各单台水泵控

12、制单元（KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站）控制整个泵房的相应设备。单台水泵控制单元（KJ516-F8矿用隔爆兼本安型分站）接入压力、真空度、温度等传感器。采集、显示传感器的数据和状态，通过控制高压开关和电动阀门控制箱，来控制水泵、排水阀门、射流阀门、引水阀门等执行设备。泵房主控单元（KJD127矿用隔爆兼本安型防爆计算机）可切换系统控制模式（远程、就地），切换系统运行模式（自动、程控、手动），设置水泵工作模式（运行、备用、检修），实现水泵、阀门和射流阀门就地集中控制，并可显示泵房设备运行状态，方便现场操作与设备维护。现场CAN总线地面监控中心防爆计算机交换机KJ516-F6矿用隔爆兼本安型

13、分站防爆电动球阀系统结构示意图压力传感器负压传感器射流源电动球阀主管路流量传感器温度传感器泵房主控单元单台水泵控制单元控制电缆1#2#4#3#水泵高压开关防爆电动闸阀控制电缆通讯光缆水位传感器防爆电动球阀压力传感器负压传感器温度传感器水泵高压开关防爆电动闸阀水位传感器KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站6 系统配置和改造方案566.1 地面监控中心建立地面监控中心，负责采集、存储、查询和统计分析泵房现场监控子系统运行数据、曲线、事件信息、操作记录、故障报警，在操作员站上远程操作控制排水设备的运行和试验。6.2 中央泵房1）

14、 设备配置Ø KJD127矿用隔爆兼本安型防爆计算机1台，接入射流水源电动阀门、主管路流量，连接6台水泵的KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站，用于实现泵房就地集控及就地显示；Ø KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站6台，每台水泵配置1台，实现本台水泵的信号采集及控制。接入压力、真空度、温度等传感器，采集、显示传感器的数据和状态，通过控制高压开关和电动阀门，来控制水泵、排水阀门、射流阀门、引水阀门等执行设备；Ø 矿用本安压力传感器6个（每台水泵1个），监测水泵出水口的排水压力；Ø 矿用本安压力传感器6个（每台水泵1个），监测每台水泵出水口的吸水真空度；&

15、#216; 矿用防爆电动球阀12台（每台水泵2个），实现水泵的射流排空电动控制；Ø 矿用防爆电动阀门3台及配套的阀门控制箱1台，实现射流水源切换电动控制；Ø 矿用防爆兼本安流量传感器3台；Ø 矿用本安型水位传感器接入2个，接入水仓水位信号；Ø 矿用隔爆型摄像仪2台；2） 泵房改造方案Ø 在泵房内安装KJD127矿用隔爆兼本安型防爆计算机，上行通过井筒现有24芯光缆与地面监控中心通讯，下行通过现场CAN总线连接每台水泵的KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站，并接入流量传感器、射流水源电动阀门。Ø 在每台水泵处安装KJ516-F6矿用隔爆

16、兼本安型分站，连接各自受控水泵上安装的真空度传感器、压力传感器、温度传感器；连接控制水泵高压开关、电动阀门、射流电动球阀、引水电动球阀； Ø 接入防爆阀门，实现水泵排水控制闸阀的电动控制；Ø 接入射流管路的电动球阀，实现射流排空管路阀门的电动控制；Ø 在每台水泵吸水侧设负压传感器，用于测量真空度；Ø 在每台水泵出水管路设压力传感器，用于测量排水压力；Ø 接电机的定子、前后轴承的温度传感器，用于电机温度监测保护；Ø 接入水泵高压开关的分合闸控制、合闸状态反馈接线，实现水泵的启停控制；Ø 接入水泵高压开关的保护器通讯，实现水泵电

17、压、电流等电参数采集；Ø 在泵房的主排水管路上安装流量传感器，监测主排水管路的排水流量；Ø 现场安装两个水位传感器，用于监测水仓水位；Ø 安装矿用隔爆型摄像仪2台，监控泵房设备运行状况；6.3 清水泵房1） 设备配置Ø KJD127矿用隔爆兼本安型防爆计算机1台，接入射流水源电动阀门、主管路流量，连接4台水泵的KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站，用于实现泵房就地集控及就地显示；Ø KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站4台，每台水泵配置1台，实现本台水泵的信号采集及控制。接入压力、真空度、温度等传感器，采集、显示传感器的数据和状态，通过控制高压

18、开关和电动阀门，来控制水泵、排水阀门、射流阀门、引水阀门等执行设备；Ø 矿用本安压力传感器4个（每台水泵1个），监测水泵出水口的排水压力；Ø 矿用本安压力传感器4个（每台水泵1个），监测每台水泵出水口的吸水真空度；Ø 矿用防爆电动球阀8台（每台水泵2个），实现水泵的射流排空电动控制；Ø 矿用防爆电动阀门3台及配套的阀门控制箱1台，实现射流水源切换电动控制；Ø 矿用防爆兼本安流量传感器2台；Ø 矿用本安型水位传感器接入2个，接入水仓水位信号；Ø 矿用隔爆型摄像仪2台；2） 泵房改造方案Ø 在泵房内安装KJD127矿用

19、隔爆兼本安型防爆计算机，上行接入中央泵房防爆计算机内的以太网光纤交换机上，通过井筒现有24芯光缆与地面监控中心通讯，下行通过现场CAN总线连接每台水泵的KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站，并接入流量传感器、射流水源电动阀门。Ø 在每台水泵处安装KJ516-F6矿用隔爆兼本安型分站，连接各自受控水泵上安装的真空度传感器、压力传感器、温度传感器；连接控制水泵高压开关、电动阀门、射流电动球阀、引水电动球阀； Ø 接入防爆阀门，实现水泵排水控制闸阀的电动控制；Ø 接入射流管路的电动球阀，实现射流排空管路阀门的电动控制；Ø 在每台水泵吸水侧设负压传感器，用于测量

20、真空度；Ø 在每台水泵出水管路设压力传感器，用于测量排水压力；Ø 接电机的定子、前后轴承的温度传感器，用于电机温度监测保护；Ø 接入水泵高压开关的分合闸控制、合闸状态反馈接线，实现水泵的启停控制；Ø 接入水泵高压开关的保护器通讯，实现水泵电压、电流等电参数采集；Ø 在泵房的主排水管路上安装流量传感器，监测主排水管路的排水流量；Ø 现场安装两个水位传感器，用于监测水仓水位；Ø 安装矿用隔爆型摄像仪2台，监控泵房设备运行状况；7 系统功能实现水泵运行自动化,保证水泵安全稳定运行。水泵自动控制系统包括数据采集、水泵自动轮换、水泵自

21、动控制、状态动态显示、故障报警5个部分。示意图如下：<图7-1> 控制系统功能结构示意图677.1 数据采集与检测系统采集与检测的模拟量有：电机定子温度、轴承温度、电机电压、电流、闸阀开度、出水口压力、吸水口真空度、水仓水位、主管路流量。系统采集与检测的数字量有：电动闸阀的工作状态与开关限位、水泵开停状态、电动球阀的工作状态与开关限位。7.2 保护功能Ø 操作保护：自动禁止不符合设定条件和程序的操作控制，并发出报警信号；Ø 水泵启动保护：根据水泵启动时压力、真空度等参数判断水泵是否正常启动，非正常启动时能及时报警；Ø 超温保护：当轴承温度或定子温度超出

22、允许值时，实现超限报警，超过设定时限后自动停止水泵，具有超温保护功能。Ø 压力异常保护：排水压力、吸水真空度出现异常时实现报警，排水压力、吸水真空度达不到设定值自动停泵，具有压力异常保护功能。Ø 流量保护：当水泵正常运行时，如流量达不到正常值实现报警，超过设定时限后自动停泵，具有流量保护功能。Ø 电动闸阀故障：由闸阀的限位、开度指示检测故障，并参与水泵的联锁控制。Ø 水位超限报警：设置报警水位，水位超过最高报警水位或最低报警水位，系统报警。Ø 水位突变报警：水位增长速度超过正常水位增长速度，系统报警。7.3 控制功能水泵监控系统可以选择的控制模

23、式有：自动控制、程控控制、手动控制、检修控制。Ø 自动控制：根据水位等参数，按照设定参数，自动选择运行水泵，并按照控制流程，完成单台或多台水泵的开停。Ø 程控控制：根据一台水泵的启停控制流程，程控水泵的启动与停止，实现一键启/停。Ø 手动控制：在计算机监控画面上，在有一定的授权权限条件下，根据水仓水位情况，通过计算机鼠标来控制相应水泵的启停，可设定和修改水泵的运行条件、工况参数和控制程序，可远程实施集中控制和自动控制。Ø 检修控制：解除设备启停闭锁关系，防误和故障保护退出，使用操作台上的切换开关和控制按钮单独操作设备。7.4 水泵自动轮换本系统程序能自动

24、控制水泵自动轮换工作，控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数等参数自动记录累计，系统根据这些运行参数按一定规律自动启停水泵，使各水泵及其管路的使用率分布均匀，当水泵在启动或运行过程中出现故障时，系统自动停止故障水泵、投入热备的水泵排水，实现水泵自动轮换工作，同时系统自动发出声光报警，并在操作屏上动态闪烁显示，记录事故，达到有故障早发现、早处理。7.5 自动控制系统根据水仓水位的高低或者根据井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段等因素，建立数学模型，合理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制水泵运行。7.6 节能降耗系统能够计算出单位时间内不同水位段

25、水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率，根据矿井涌水量和用电负荷，控制在用电低峰和一天中电价最低时开启水泵，用电高峰和电价高时停止水泵运行，以达到避峰填谷及节能的目的。7.7 抢险排水可设定抢险操作预案，遇险时自动按照抢险操作预案快速反应，实施抢险排水。7.8 操作转换可按照设定优先条件在就地手动、程控、自动、远程等操作方式中自动转换，泵房现场可闭锁远程操作控制。7.9 动态显示系统动态模拟显示采用组态软件开发，系统通过图形动态显示水泵、电磁阀和电动闸阀的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警，直观地显示电磁阀和电动闸阀的开闭位置，实时显示水泵抽

26、真空情况和出水口压力值。用实时趋势图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高段水位分段报警，提醒操作人员注意。7.10 监控软件功能在统一提供的控制软件平台上进行软件的开发：（1） 在标准画面和用户组态画面上设定、汇集和显示有关的运行信息，供运行人员对设备的运行工况进行监视和控制。（2） 采用组态软件、模块化设计。（3） 具有汉化界面。（4） 具有报警处理功能,在任何时间和任何显示工作站均应能在画面顶部或底部显示出总的报警信息，包括报警设定值(报警条件)、报警值、报警状态、报警时间。这些报警信息能使操作人员可以快速地调用与本报警有关的画面

27、，以得到可以寻找故障原因的详细资料。所有的报警信号应以时间先后排队，对历史报警队列，操作人员可以从键盘上的一个专用键或鼠标来获取。历史报警队列在画面上应采用颜色的闪烁和颜色的变化来表示一个报警信号是否被确认和是否已恢复到正常的工况。对于末确认的报警应持续发出声光报警，直至值班人员确认，还应依据报警信号重要性动态改变报警级别。（5） 具备实时数据、历史数据查询功能。（6） 在控制人机界面设计上能满足：Ø 人机界面应运用开放系统的图形窗口技术。Ø 友好的操作人员界面。Ø 程序员可在线修改和编辑画面。Ø 带有详细的联机帮助功能。（7） 具有安全登录和密码保护功

28、能：设计监控对应多个操作级别，对各个级别的操作都设置密码，并能记录操作人员工号、操作内容、时间等，防止非法操作，确保排水设备安全有序运行。8 技术特点（1） 多层设备独立运行可靠性设计，每层级设备均可独立运行，各层级发生设备故障，其下一层级设备仍可独立运行，例如网络发生故障，泵房内的单泵控制分站仍可正常控制排水设备运行，无人值守时，自动完成程控排水。（2） 自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。（3） 具有排水系统运行优化功能和自动节电运行功能，用户可在线配置运行方式。（4） 控制程序采用模块化结构，系统

29、可按程序模块分段调试，分段运行。该程序具有结构清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。（5） 系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作。（6） 模块化设计，预留扩展口，可随时根据需要增加监控点和监控项目，扩展监控水泵台数。9 系统配置明细表新安煤矿井下中央泵房、清水泵房集控系统配置表一、地面监控中心序号名称型号/规格单位数量厂家1工控机IPC-610，酷睿 E8400 4G内存 500G硬盘/键鼠台1 2NVRDS-7608N-K2（含2TB硬盘，电源）台1 3显示器23寸台2 4报警音响R101V台1 5交换机MIEN2205台1 6通讯光缆GYXTW-8B1米300 7

30、光纤跳线SC-SC根8 8主排水自动化监控系统软件定制套1 9辅材批1 二、井下中央泵房配置（6台泵）序号名称型号/规格单位数量厂家1矿用隔爆兼本安型计算机KJD127台1 2泵房排水智能监控嵌入式软件定制套1 3矿用隔爆兼本安型分站KJ516-F6-B台6 4矿用隔爆型电动球阀MKGQ911F DN25/40 法兰连接 127VAC台6 5矿用隔爆型电动球阀MKGQ911F DN20/16螺纹连接 127VAC台6 6矿用隔爆型电动闸阀MKZ941H-40 DN100/40 法兰连接台3 7矿用隔爆兼本安型闸阀电动装置控制箱KXB-3*15/380(660)DZ台1 8矿用本安压力传感器GP

31、D60A(06MPa)个6 9矿用本安负压传感器GPD60A(-100100KPa)个6 10矿用本安投入式液位传感器GUY5个2 11矿用隔爆兼本安超声流量传感器LCZ-803台3 12矿用隔爆型摄像仪KBA-127台2 13矿用阻燃控制电缆MKVV 12*0.5米200 14矿用阻燃控制电缆MKVV 10*0.5米300 15矿用阻燃通讯电缆MHYV1* 4（7/0.43）米300 16矿用橡套电缆MYQ-0.3/0.5 3*1.0米300 17矿用橡套电缆MY-0.38/0.66 3*2.5米200 18矿用阻燃通讯电缆MHYV 4* 2米100 19矿用防爆三通BHD2-25/380-3T个5 20矿用本安二通接线盒JHH-2个4 21辅材定制批1 二、井下清水泵房配置（4台泵）序号名称型号/规格单位数量厂家1矿用隔爆兼本安型计算机KJD127台1 2泵房排水智能监控嵌入式软件定制套1