河北钢铁集团矿业有限公司 河北 唐山 063700

1 系统现状

中关铁矿-260 m中央水泵房内设3台D1100-86×7型多级离心泵，和3台QY1100-595/20-2800-GS型潜水电泵，正常和最大水量时3台离心泵工作，2台潜水泵备用，1台检修，当突发大水淹没泵房时可以使用3台潜水泵进行疏干。离心泵为机旁控制。为保证矿山突发大水时潜水电泵能正常工作，潜水电泵的供电及控制均设置在地面，供电采用防水电缆，管路中的闸阀处于常开状态。井下排水泵运行工况复杂，人工很难做到实时监控。另外，对于水泵启动前抽真空、水仓水位监测、稀油站和泵房内设备的运行与管理等工作，普遍采用人工操作方式，操作过程烦琐、劳动强度大、人为因素多、启泵时间长。改造后的系统以安全、可靠、先进为原则，能够实现在指挥调度中心对井下排水系统泵房的所有设备进行网络监视和控制，做到泵房集中值守[1]。

2 集中值守方案设计

本控制系统主要由PLC控制主从站、水泵房操作员站和地表调度中心操作员站组成，对3台离心泵、3台潜水泵、阀门及辅助设备的运行状态进行检测、显示、控制、保护、报警，实现地表调度指挥中心对井下-260设备的远程控制，实现水泵房的自动化集中值守。其中PLC控制主站和5台从站设置在-260中央变电所，现场操作员站放置在水泵房值班室，地表操作员站放置在办公楼一层调度指挥中心。3台潜水泵软启动控制柜放置在副井井口配电室内，运行信号通过RS485通讯采集到井下PLC主站，主站通过井下以太网环网与数据中心服务器进行通讯，通过调度中心与现场设备的数据交换，实现-260水泵房的集中值守。在-260水泵房分别设置现场操作箱，确保在现场任何时候设备的可靠启停操作。在-260水泵房安装视频监控系统，实现水泵、液位、控制柜等实际图像显示，为数据中心集中值守提供有效支撑。

3 系统网络结构图

4 系统主要功能

（1）数据采集。井下6台水泵的工艺参数和电气参数、电动阀门的运行状态、辅助系统的设备运行状态等。

模拟量检测数据主要有：两个水仓的液位、电机轴承温度、电机定子温度、真空度、离心泵和潜水泵出口压力、出口流量、电机工作电压和电流、稀油站温度和压力、软启动柜相关数据。数字量检测数据主要有：水泵的运行状态（工作、故障等）、电动阀门的工作状态、高压软起柜的运行状态、稀油站运行状态、真空泵运行状态等。

（2）画面显示。在水泵房操作员站和地表调度中心操作员站显示工艺流程图、实时运行参数值显示、设备运行状态显示、报警设置和显示、数据曲线显示等多个可切换的动态画面，并且通过水泵、稀油站、真空泵、电动阀门的远程控制画面实现设备的集中操作。

（3）设备控制。①系统具有本地、远程两种控制方式。本地控制时，通过现场操作箱结合现场仪表箱的数据显示，判断泵是否具备启动条件，主要是抽真空和稀油站等条件具备后，启动水泵，根据出口压力判断，打开或关闭相关的点动阀门，实现整个系统的稳定运行。远程控制时，首先将设备控制方式切换到集中控制，通过在操作员站观察液位、压力、温度、电流等信号是否在正常范围内，通过视频监控系统对现场进行观察，确认安全和启动条件具备后，在调度室进行设备的远程启停操作，实现稳定运行。②实现水泵冷却水及真空泵补水的自动控制功能。为了防止备用泵及其电气设备和备用管路因长期不用导致电机和电气设备受潮或其他故障未能及时发现。控制程序将水泵启停次数及运行时间和流量等参数自动记录并累计，当达到倒泵或检修时间后，系统会发出相关提示，当某台泵或所属阀门故障时，系统自动发出报警，并在操作员站动态闪烁，记录并显示事故，达到有故障早发现、早处理，确保井下排水的正常运行。

（4）系统保护。①超温保护：当电机轴承温度或电机定子温度超出允许值时，通过温度传感器及PLC实现超限报警和及时停泵。②启动超时停泵：水泵在启动时，一定时间内出口压力达不到设定值时，进行报警显示并及时停泵。③水泵运行过程中停泵：在水泵运行时，电机电流突然变小，并超过一定的时限进行报警和及时停泵。④水泵运行中阀门关闭：水泵正常运行状态下，使用管路上的阀门突然关闭，进行报警及时停泵。

（5）视频监控。为了在调度中心能够实时观察水泵房现场实际运行情况，在现场关键位置安装摄像头，主要包括水泵房进口、中央变电所、低压控制柜、水泵软启动柜、水泵本体、液位监测、水泵房整体等位置，实现全覆盖，为实现水泵房远程集中值守提供有效支持。