矿井恒压自动供水系统.pdf

2 0 0 8 年第6期 煤矿机 电 l 0 7 2 新 、 旧系统切换原理和组成 ⋯ 结合实际 运行条件， 制定了提升机电控系统的方案 保 l1 留原有转子串电阻调速的控制方式， 增加高压变频器装置， l l 两者互为备用。提升机新旧系统切换原理如图1 所示， 粗虚 l l 线框部分为旧系统的高压开关柜 1 、 高压换向柜、 转子加速 输 电 源l l 器、 转子电阻器和必要外设； 粗实线框部分为新系统的高压 舻 人 开关柜2 、 司机操作台、 高压变频器、 新旧系统切换柜、 配电柜 l I 和动力制动电源柜； 粗实线和粗虚线为主回路接线； 细实线 l I 为控制回路接线； 图中的双点划线为新安装的速度反馈 1 和 l I 厶 l l 2。 高压2 路 配电柜 高压 1 路 图 1 提升机新 、 旧系统切换原理框 图 3 新系统增加部分控制功能 1 操作台 采用台式操作结构， 除位置、 速度、 温度、 压力 、 电流等必 要的信号采集传感器和终端执行设备外， 所有控制回路及操 作全部集中于操作台中。司机可操作主控台上的操作手把 如手闸、 主令控制器 、 开关及按钮来控制提升机运行， 并通 过指示灯和人机界面及时了解提升机运行的状态及参数。 设备主控部分采用 F X 2 N型可编程控制器， 配以华飞公司自 主研发的可调闸模块、 电源模块 、 语言报警模块、 电流检测模 块等专利产品 ， 以及 A ／ D、 D ／ A转换模块 ， 实现 了提升机 的工 艺过程控制和逻辑保护， 具有按行程速度给定 、 HD速度闭 环控制、 安全保护及工作状态显示等多种功能。 2 高压变频器 变频器采用功率单元串联叠波、 矢量控制、 有源逆变能 量回馈等技术以及全中文操作界面， 可靠性高、 性能优越、 操 作简便。可应用于需要四象限运行、 带能量反馈 、 动态响应 快、 低速运行转矩大等高精度场合。控制原理如图2所示。 增加部分的高压开关柜， 为双回路进线， 并为新系统的 高压变频提供高压 6 k V动力电源 ； 增加系统切换柜， 实现高 压电机定子 和转子 的切换 ， 为控 制 回路 实现转换 闭锁 ； 同时 增加辅助电源柜， 为整套新 、 旧系统提供工频低压电源； 增加 动力制动电源柜， 可以为旧系统下放运行时提供可靠的动力 保障。 4 使用效果 高压变频调速技术在矿副斜井投入运行已4个月， 实际 控制 器 图 2 6 k V高压变频原理控制框图 运行结果显示 ， 新 的调速系统解决了 旧系统上提 和下放运行 过程中依靠人工控制提升速度的问题 ， 减轻了司机的工作强 度； 设备结构简单、 保护齐备、 噪音小、 运行特性好、 维护简便 基本上免维护 、 可靠性高、 节能， 不仅经济效益 良好， 而且 为煤矿安全生产节约能源、 降低采煤成本创造了条件。 节 电情况 每 天 平 均 2 1 0钩 ， 每 天 节 电量 2 1 01 2 2 5 2 0 k Wh ， 一年按 3 4 0 d计算， 年节电量为 8 5 ． 6 8万 k Wh 。 收稿 日期 2 0 0 8 0 61 7 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 8 0 6 0 1 0 7 0 2 矿井恒压 自动供水系统 黄儒林 淮北矿业 集团 公司 朔里煤矿， 安徽 淮北 2 3 5 0 5 4 中图分类号 T P 2 7 2 文献标 识码 B 1 引言 为 了使矿井废 水得 到充分处 理利用 ， 满 足生产 、 生 活用 水的需要， 改善过去定时的间歇式的传统供水方式， 朔里煤 矿利用能力为5 0 0 0 m ／ d的矿井水处理厂和威胁井下安全生 产中的岩石赋存水 ， 采用 P L C与变频自动控制装置， 实现了 矿区供水连续化。整个供水控制系统， 从技术可靠和经济实 用等综合因素考虑 ， 设计使用了P L C控制与变频器控制相结 合的自动恒压控制供水系统， 同时通过主水管线压力传递， 较经济地实现了“ 联动” 控制加压泵系统和水处理泵系统。 2系统控制方式 在供水系统中， 主要采用了 P L C控制器、 变频器和施耐 德公司的软启动器、 电机保护器、 数据采集及其辅助设备。 1 水处理系统 水处理系统有 4台 7 ． 5 k W 水泵电机 ， 以及少量小型加药 1 0 8 煤矿机 电 2 0 0 8年第6 期 控制 电机等 。系 统采 用变 频器 循环 工作 方式 ， 电机均 可 变 频。当变频器工作在 5 0 H z ， 管网压力仍然低于系统设定的 下限时， 软起动器自动起动 1台电机投入到工频运行， 当压 力达到高限时， 工频运行电机自动停电。 每台电机配备了电机保护器， 在过载、 欠压、 过压、 过流 、 相序不平衡、 缺相、 电机空转等情况下确保电机稳定运行。 系统配备水位显示仪表， 可进行水库水位高低报警， 通过 P L C既可确保取水在合理水位的监控 ， 又保 护了 电机 正常运 转工况。系统还配备了流量计， 显示一段时间的累积流量以 及瞬时流量 ， 同时还包括进行出水量 的统计 和每 台泵 的出水 流量监控。 2 加压泵系统 为了矿内部分区域供水的稳定可靠， 系统压力稳定在 0 ． 2 0 ． 5 MP a 范围内。对于低于主管网水压力的， 需配备稳 压减压阀来调节 ， 可调 范围为 0 ． 1 0 ． 8 M P a 。5 5 k W 的供 水 泵采用软起动控制 ， 以免影响周 围设 备。来 自井下 的清水 与 废水， 均利用主排水泵的富余扬程， 使水 自流到水库或废水 沉淀池。 两种水的储水库距离与供水点较远， 直接供水时扬程不 足， 故配备了多台5 5 k W 水泵。控制系统可达到 若高位水 池水位低， 则打开进水电动蝶阀和起动加压泵向高位水池供 水； 若高位水池水位满， 则给出报警信号并关闭加压泵和进 水电动蝶阀； 若主管路无水， 表明用水量增大或水库停止供 水， 则必须开启出水电动蝶阀， 由高位水池向主管补充。 为加压泵配备了软起动器和电机保护器， 确保加压泵长 期可靠地运转， 同时配备了高位水池的水位传感器和数字显 示仪和缺水传感器。为保证整个主水管网的恒压供水， 当高 位水池满且主水管有水时， 加压泵停止， 此时主管压力将“ 憋 压” ， 最终导致主管压力上升， 并将此压力传递到清水库， 水 泵的控制系统检测到此压力进行恒压变频控制 ， 进而达到整 个主管网的恒压供水 。 3系统功能 1 全 自动恒压控制 主水管网压力传感器的压力信号控制在4～ 2 0 m A， 传给 数字 P I D控制器。控制器根据压力设定值与实际检测值进 行 P I D运算， 并给出信号直接控制变频器的转速以使管网压 力稳定。当用水量不大时， 在变频器的控制下， 1台泵可稳定 运行 ； 当用水量大到变频器全速运行也不能保证 管网的压力 稳定时， P L C能检测到控制器的压力下限信号与变频器的高 速信号， 并自动将原工作在变频状态下的泵投入到工频运 行， 以保持压力的连续性， 同时将 1台备用泵用变频器起动 后投入运行 ， 以加大管网的供水量保证压力稳定。若 2台泵 运转， 则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行， 而将 另 1 台备用泵投入变频运行。当用水量减少时， 变频器工作 在最低速信号， 这时压力上限信号如仍出现， 则 P L C将工频 运行的泵停机， 以减少供水量。当上述两个信号仍存在时， P L C再停掉 1台工频运行的电机， 直到最后 1台泵用主频器 恒压供水。控制系统把 6台泵分为两组， 每台泵的电机累计 运行时间可显示， 2 4 h轮换一次， 既保证供水系统有备用泵， 又保证系统泵的运行时间相同， 确保了泵的可靠寿命。 2 半 自动运行方式 当P L C系统出现问题时， 自动控制系统失灵 ， 系统工作 处于半 自动状态 ， 即 1台泵具有变频 自动恒压控制功能。当 用水量不足时， 可手动投入另外 1台或几台工频泵运行。 3 手动运行方式 当压力传感器故障或变频器故障时， 为确保用水 ， 所有 的泵可分别以手动工频方式保障运行。 4 运行效果 通过一年多的实际运行， 控制系统运行状态良好 ， 实现 了自动化控制的最经济结构。 1 采用变频恒压供水， 消除了主管网压力波动， 保证 了供水质量， 并延长了主管网及其阀门的使用寿命。 2 用稳压减压阀经济地解决了不同用水压力的问题， 拓宽运用变频恒压控制原理， 较好地解决了加压泵房与水处 理泵的通讯问题， 并实现异地连锁控制。 3 在清水库设置连续液位显示 ， 并将信号传给 P L C ， 防止泵缺水烧坏电机。采用 P L C控制的压力 自动控制， 实现 了无人远程操作， 系统的P L C预留有 R S - 4 8 5通讯接口， 可与 总调度室计算机网络进行连接。 4 电机的电机保护器和软起动器 ， 克服 了起动 时的大 电流冲击， 相对延长了电机制使用寿命。系统采用闭环恒压 控制， 电机在满足主水网压力的前提下， 节能效果显著， 年节 电 4 0万 k Wh ， 全年可节水 5 0多万 t 。 收稿 日期 2 0 0 8 0 51 9 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 8 0 6 0 1 0 8 0 2 基于 L a b V I E W 频谱分析的 电机故障诊断 任永 强 永煤集团公司 陈四楼矿 ， 河南 永城 4 7 6 6 0 0 中图分类号 T P 9 3 5 ． 2 1 文献标识码 B 1 电机频谱分析的系统构成 以永煤集团陈四楼矿使用的风机电机为例， 介绍频谱分 析在电机故障诊断的系统构成， 如图 1 所示。 玛 、 图 1 电机测试 系统框 图 1 主要参数 1 风机