鄭煤集團大平煤礦是一座年產(chǎn)能力為90萬t/a的中型礦井，井下清水泵房采用3臺揚程高度為320 m的D46×9型水泵，由電磁真空器啟動。為了實現(xiàn)“減人增效”以及“削峰填谷”排水節(jié)電的目標(biāo)，需要設(shè)計一套既能全自動控制又能手動控制實現(xiàn)無人監(jiān)護的自動報警裝置。
(1)清水泵房主要技術(shù)參數(shù)
清水泵房位置水平/m ±0
揚程高度/m 320
引水管管徑/mmDN20
水倉數(shù)／個 l
啟動方式 電磁真空啟動
電壓/V 660
出水管管徑／衄 DNIOO
吸水管管徑/mm DNIOO
(2)清水泵房自動控制技術(shù)目標(biāo)
控制目標(biāo)：全自動控制和手動檢修控制相結(jié)合的方式。
運行模式：用電高峰、尖峰時1臺水泵運行，用電平谷低谷時2臺水泵運行；高水位時開泵，低水泵時停泵。
相關(guān)參數(shù)有：當(dāng)前水位、單機運行水位、雙機運行水位、報警或設(shè)備故障信號。
2、技術(shù)方案
(1)方案一。將FX2N-32MR、FX4AP模塊、FX2N-16EX輸入擴展模塊，S-100-24穩(wěn)壓電源模塊、24 V微型繼電器等元件組成自動排水控制器，并將此控制器裝入BJJD-127 V型隔爆控制箱內(nèi)，以同時控制3臺水泵的自動開停、監(jiān)測監(jiān)控、報警、故障保護等，采用該方案完全可以實現(xiàn)無人看守和現(xiàn)場保護，水泵送水安全可靠。但要求維護人員具有較高的技能水平，且安裝一套自動監(jiān)控系統(tǒng)需要20萬元材料費，而且增加了一定的功能維護費用。
(2)方案二。采用KJD18型帶式輸送機綜合保護裝置，隔爆兼本安結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊。集控的各臺均可顯示在系統(tǒng)中的位置，每一臺均可反映出系統(tǒng)的運行狀況。報警和聯(lián)絡(luò)功能有光有聲，既有警笛聲響，又有語言報警。使用無源傳感器，輸出開關(guān)信號可以方便安裝調(diào)試。任一傳感器出現(xiàn)故障或不接入均不影響其它功能。該機還具有速度保護、堆煤保護、跑偏保護、急停撕裂延時l s停車、溫度保護和煙霧保護等。各種保護均有故障種類指示，有聲光報警。保護裝置智能化程度高、性能穩(wěn)定、動作可靠、故障顯示直觀，使用方便。但由于泵房陰冷潮濕，檢測電極易受潮，腐蝕，容易造成水位報警失效。
通過對上述兩個方案進行綜合論證比較，由于KJD18型帶式輸送機綜合保護裝置的堆煤保護、速度保護、溫度保護與水泵自動控制的低水位保護、流量保護、超溫保護相似，將兩者配套使用，可以避免水倉漫水和水泵空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，保證了水泵的合理運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)水泵的自動控制，故決定采用投資小、性能較穩(wěn)定、便于操作維護的第二方案。
3、KJD18型帶式輸送機綜合保護裝置的主要功能
堆煤保護具有煤電極式和煤位開關(guān)兩種，煤電阻整定值在1 ~3 Mfl，煤位動作時延時1.5 s停車。速度保護具有反時限特性，完全斷帶時2s停車，低速保護值出廠時調(diào)整在3 s/f。溫度保護用于檢測輸送帶至滾筒或其他點的溫度，設(shè)于傳感器內(nèi)可供選擇的。保護動作值有35℃、40℃、60℃三檔。
煤位傳感器用于檢測煤倉或機頭煤位高度，采用煤電極式，即將堆煤接點引出的電纜裸露于要檢測的位置，當(dāng)堆煤達到一定高度，使煤電極與大地之間的煤電阻達到1～3 Mn時主機動作。速度傳感器安裝在從動滾筒上，其轉(zhuǎn)速可以反映輸送帶的運行速度，采用磁切割原理，將從動滾筒的轉(zhuǎn)速變換成開關(guān)信號送給主機。
溫度傳感器采用集成感溫探頭，在正常情況下紅燈亮，動車時燈滅，同時將輸出的高電平變?yōu)榈碗娖叫盘杺魉徒o主機，使其動作。使用時距被測點位置≤100 mm。
4、自動控制過程
圖1為水位顯示的工作方式。
將浮筒l放置于水中，用鋼絲繩懸掛，鋼絲繩繞過定滑輪B，定滑輪A和動滑輪后，分別固定在固定梁上；配重塊的鋼絲繩上端固定在定滑輪上，下端與配重塊連接。標(biāo)尺指針連接于動滑輪上，可以隨動滑輪在標(biāo)尺架上移動，當(dāng)水位變化時，浮筒在水的浮力作用下向上移動時動滑輪9向下移動，帶動標(biāo)尺移動，即可指示水位的變化方向和高度。
標(biāo)尺涂刷成白色，刻度值貼上紅色反光膜，顯示十分醒目，方便司泵工準(zhǔn)確觀察水位。
水位報警裝置是由KJD18型帶式輸送機綜合保護裝置的堆煤保護、速度保護、溫度保護、控制電路和電源等組成。把KJD18帶式輸送機綜合保護裝置的速度傳感器，改為液體流量傳感器。因水渦輪的轉(zhuǎn)速與水流量成正比，水渦輪轉(zhuǎn)速可以反映水流量的大小，采用磁切割原理，將水渦輪的轉(zhuǎn)速變換成開關(guān)信號送給主機，若主機2s內(nèi)收不到磁開關(guān)信號，主機將判斷為水泵沒有流量或流量不夠，輸送機綜合保護裝置即動作，真空磁力開關(guān)跳閘，可避免出現(xiàn)水泵故障現(xiàn)象；高煤位保護輸入端接在水倉低水位保護輸入端，該保護由浮筒、滑輪組、配重、及連接浮筒與配重的繩索和磁塊、磁接近開關(guān)等組成。保護輸入端串入一只阻值為2.5 Mfl的電阻，以免造成輸入電流大燒壞輸入端；把電極改成磁接近開關(guān)是因為水倉濕度大引起電極對地電阻減小，使保護該動作，控制電路如圖2所示，由VT1、VI2和繼電器J等組成。當(dāng)水倉水位達到上限時，電極A、B被水淹沒，VTI導(dǎo)通，繼電器J，帶電動作，其常開觸點JJ-1閉合，繼電器Jz動作，其常開觸點J2-2閉合，報警回路開通，電鈴報警；當(dāng)水位達到下限時，電極B、C被水淹沒而開路，同理，電鈴報警，如此周而復(fù)始，實現(xiàn)水位的控制。
5、使用效果
實現(xiàn)自動控制后，按每人每年費用為2.4萬元計算，僅人工費年節(jié)約就達7.2萬元。使用自動報警裝置后保證了水泵及時開停，避免了水倉滿水事故和水泵空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，延長了水泵的使用壽命；可以實現(xiàn)無人看守和現(xiàn)場監(jiān)護，水泵送水更安全可靠，減少了不安全隱患，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。
該保護裝置性能穩(wěn)定、動作可靠、運行狀況良好、故障顯示直觀、操作簡單方便，具有較好的推廣應(yīng)用價值。
