杨国能

摘 要：某矿山井下-1274水泵房担负着矿山资源接替工程井下涌水排给的重要任务。随着公司十三五规划战略精准定位，产业结构不断升级，矿山装备水平不断提升，自动化程度要求越来越高，集中管控平台初出端倪，随着矿山深部资源工程持续开发，已经在公司建成能源管理中心平台，-1274水泵房自动化建设将实现远程监测监控地表操作的目的，为供排水系统实现集中操作无人值守奠定了坚实基础。

1  项目简介

通过对-1274水泵房自动化远程控制系统建设，可依据涌水量、水仓水位合理调整开停机，水仓水位与开机时间、开机台数形成逻辑关系，可以有效地减少能源浪费，与国家节能理念相统一。采用wincc工业组态系统，动态实时显示排水系统运行工况画面，远程开停机及数据信号监测，实时对设备状态参数有效监测，形成数据曲线，设备运行更稳定、更可靠，由原来泵房配置8人，最终实现井下泵房无人值守，大大减少人力成本投入。达到节省人力资源的目的。

2  技术内容

2.1 总体思路。结合-1274水泵房排水系统现状，为实现矿山装备产业升级向智能化方向发展，井下排水系统达到远程监测、监控，集中到矿山能源管理中心进行控制，最终实现井下泵房无人值守。采用电动元器件、执行机构、传感器、工业组态软件等取代人工操作执行，过程仪器仪表监测，建立一套PLC控制系统实现自动化运行，信息参数采集，同时对执行机构和执行元件、信息采集器进行数据传输，利用光纤通信把PLC采集的信息传输至矿山厂能源管理中心后台监控系统，形成会泽矿业供排水系统组态画面，实现-1274排水系统在矿山厂变电站能源管理中心集中操作，监测、監控。

2.2技术方案。井下自动化排水系统是井下自动化系统的重要组成部分，-1274水泵房排水控制系统主要由两部分组成：井上监测、控制部分和井下水泵房排水控制部分。

采用上位机控制，用于实现-1274水泵房水泵控制系统的地面监控与井下的数据传输、并配有功能强大的软件操作系统（Wincc工业自动化组态软件），用于实现-1274排水系统的排水设备、元器件控制与监测，通过光纤网络系统将信息传送到矿山能源管理中心自动化供排水系统平台，后台对有关信息进行分析后实现信息的共享。

-1274排水自动化远程控制系统组态画面

地表Wincc组态系统通过与井下-1274配电柜连接，能够从地表工控机供电画面实时监测高压开关柜电流、电压、功率因数以及远程分合闸，实时反映供电状态。

各监控系统实时采集生产工况参数，可以采用图形、报表的形式显示系统的实时工况。该系统在服务器中建立了综合历史数据库，定时将水泵控制站的运行时间、水仓水位、流量等数据存入数据库中，便于统一管理，更好的利用峰谷电差价降低生产成本。

水泵房控制部分由PLC可编程控制箱、水泵综合集中控制柜和各种传感器组成。当以太网或PLC编程箱发生故障时，水泵就地控制箱也能独立本地控制单台水泵运行。

3实施效果

-1274水泵房通过自动化远程监控系统建设，通过工业计算机的决策控制，对设备的运行状态、过程进行自动检测、自动控制，使设备达到最佳工作状态。实施效果主要体现在以下三个方面：

（1）动态检测设备性能及工作状态参数，取代人工巡回点检读取数据方式，建立1751水泵房检测单元;

（2）远程自动启停设备，智能控制水泵机组运行，降低操作人员劳动强度，建立地面监控中心DCS操作室;

（3）动态画面实时显示供水系统运行工况，自动分析能耗指标形成能源报表，建立组态管理系统;

4  经济效益

矿山井下排水自动化远程控制系统在煤矿企业运用非常广泛，实现井下泵房无人值守，在安全方面有着深远的意义。-1274水泵房实现自动化远程控制，实现泵房无人值守，在公司得以推广使用，同时在公司其他矿山得到借鉴应用。

4.1  建设投资。2016年投入自动控制系统装备及软件投资总计：55.32万元，主要分为以下几个部分：

主控设备GK30/660可编程控制子站18.5124万元，集中控制柜GK30/660可编程控制显示柜10.9188万元，触摸液晶屏1.6208万元，矿用本安控制显示箱1.7366万元，编程组态软件及控制程序2.2102万元，地表工控机5.4962万元，电动闸阀、球阀及其辅材合计14.8252万元。

4.2  减少人力成本投入。泵房按照8人值守，每人每月人工成本约为4500元，2016年全年人力成本共计为43.2万元（8×12×4500=432000元）。

4.3  节能降耗。直接经济效益：采用利德华福变频器后大大降低排水单耗，-1274泵房每月排水耗电约为650000KW.h，采用变频器后每月排水耗电约为478250KW.h，每月约减少180000KW.h（此处不计电机效率）。工业用电按照0.5元/KW.h计算，全年按12个月计算。直接经济效益：180000kwh*0.5元/kwh*12月=1080000元

间接经济效益：通过采用自动化远程控制系统对MD600-70×6B2（Y）卧式离心泵进行远程控制开停机，合理调整开停机时间，大大降低泵体磨损，主要磨损部件如下表所示：

每台MD600-70×6B2（Y）卧式离心泵更换主要磨损配件费用约202392元，2台费用大约为404784元。

通过对-1274泵房内2台卧式离心泵（型号：MD600-70×6B2（Y））远程自动化控制系统建设，总经济效益约为1916784万元。

结束语

通过对井下-1274水泵房排水系统，进行了工艺流程及控制设备的改造。改造后的工艺流程能保证排水系统正常有效地运行，大大提高了井下排水系统可靠性、安全性。采用S7-300PLC控制工控机稳定可靠、功能强大且自动化程度高，以Wincc组态软件平台为基础的远程控制系统实现了对井下排水系统的实时控制与调整，提高了排水效率，减少了维护费用，同时具有故障响应及时，操作简单方便，控制过程模拟形象，组态画面丰富等特点，最终实现井下排水泵房无人值守。