分析高溫蒸汽流量計自動化儀表控製係統的應用
點擊次數：2406 發布時間：2021-01-07 15:14:43
摘要（yào）：在地下礦山開采中（zhōng），井下排水係統對地下礦（kuàng）山的安全生產至關重要，由於井下（xià）礦山排水係統仍（réng）大部（bù）分采用人工操作為主，勞動強度大和效率低，給井下排水帶來一定的困難。為（wéi）克服上（shàng）述（shù）礦山生產問題，通過對礦山高溫蒸（zhēng）汽（qì）流量（liàng）計進行自動化改造，並對（duì）水泵運行和水位監（jiān）測、維護保養和（hé）節能等方麵自動化（huà）控製係統進行優化。通過近 2 a 的運行，確保高溫蒸汽流量計實現（xiàn）運行高效、安全可靠。
金屬非金屬地下礦山井（jǐng）下排水係統主要是將生產（chǎn）過程中（zhōng）產生的廢水和降雨（yǔ）時地表滲水及時排出，以確（què）保井下生產的安全。由（yóu）於目前大部分老礦山井下礦山排水係（xì）統仍采用（yòng）人工操作為主，工作責任心和工作量大，加上人員年齡老化和人工成本增（zēng）加等因素，給井下排水帶來一定的困難，為此礦山高溫蒸汽（qì）流（liú）量計自動（dòng）化改造（zào）是實現降本增效，提高水泵運行安全和效率，實現節能降（jiàng）耗的有利途（tú）徑（jìng）之一。
1 礦山高溫蒸汽流量計自動（dòng）化控製模式和流程
1．1 排水泵自動化控製模式
高溫蒸（zhēng）汽流量計排水泵依（yī）據運行模式分為 4 種。
(1) 自動。通過 PLC 采集各種傳感器信號，按照工藝流程及 PLC 閉鎖程序順序（xù）控製水泵及閘閥的開（kāi）啟以啟動水泵。
(2) 井下半自動。在井下根據水倉水位情況，由操作人員通過 PLC 集中（zhōng）控製櫃觸摸屏進行水泵啟動過（guò）程的控製。
(3) 遠程一鍵啟動。操作人員根據水倉顯示水位，在（zài）地麵通過監控平台人工手動開停水泵及確定開泵台數。
(4) 手動。在（zài）通訊及 PLC 故障情況下，仍然可通過就地控製櫃麵板按鈕，對井下排水泵進行啟停操作，此操作模式完全脫離 PLC 控製。
1．2 排（pái）水泵自動化控製工藝流程
排水泵進行自動化控製模式後，當水倉水位達到開泵要求，PLC 自動檢測（cè）電動閥（fá）門、球閥、供電電壓等（děng）是否正常後，啟動真空泵進行抽真空，當水泵真空（kōng）度符合開泵要求時便啟動排水泵。排水泵正常運轉後 PLC 時時收集運行數據進行比對，當發現（xiàn）運行數據比對出現差異時影響到排水（shuǐ）泵正常運轉時，會發出停泵命（mìng）令。排水泵控製工藝（yì）流程如圖 1 所示。
2 排水泵監控係統
2．1 排水泵自動化（huà）運行（háng）硬件係統（tǒng）
高溫蒸汽流量計自動化運行監控（kòng）係統（tǒng）主要由 PLC、傳感器、交換機、上位機、監控係統等組成，從而實現水倉水位、水泵運行等全方位（wèi）進行監控。排水泵硬件係統如圖 2 所示。
2．2 排水泵運行（háng）監控數據收集
泵房自動化監控係統實時監測水泵各工況（kuàng）參數（shù），含水倉水位、水泵運行電壓、電流、排水壓力、單管流量、引水真空度等，控製水泵、電動閘閥、真空（kōng）泵的開（kāi）停，及（jí）水泵排水電耗統計（jì）( 如圖 3 所示) 。其主要數據收集如下。
(1) 電量監測。采（cǎi）集高壓櫃保護監控裝置的電機運（yùn）行電流、電壓、功率等數據。
(2) 流量監測。采集排水管超（chāo）聲波流量計來計算單管流量和總排水量統計。
(3) 液位監測。采（cǎi）集水倉內的（de）二台超聲波液位傳感器（qì）監測水位，確保水泵要求起停。
(4) 壓力（lì）監測。采集壓力傳感（gǎn）器來監測水泵（bèng）進、出口壓力。
(5) 振動（dòng）和溫度監測。采集溫振（zhèn）傳感來監測電機及水（shuǐ）泵溫度和振動情況，以便為檢修提供幫助。
(6) 視頻監控。通（tōng）過在水（shuǐ）泵、水倉進水口、配電（diàn）室安（ān）裝監控係統，時（shí）時掌（zhǎng）握高溫蒸汽流量計情況。
2．3 排水泵（bèng）運行監控報警
高溫蒸（zhēng）汽流量計自動化監控（kòng）係統對運行過程中（zhōng）的水泵出現的故（gù）障（zhàng）分為“預警”和“報警”。其（qí）中預警信息僅通過報警對話框（kuàng）提示用戶預警信息，不會對係統進行任何操作。故障（zhàng）報警對（duì）運行中的（de）水泵出現故障時，係統將自動停止運行（háng）中的（de）水泵，並報警提示用（yòng）戶。
2．4 排水泵（bèng）遠程監控（kòng）係統
通過設備遠程維護模塊，在現場設備（bèi）與地麵監控中心平台建立一條安全可靠的 VPN 通道（dào），實時監控係統運行狀況，分析處理係統（tǒng）異常原因，提（tí）供遠程技術指導，統計分析水泵運行（háng）數（shù）據，提供水泵壽命預測及專家分析等功能。
3 礦山高溫（wēn）蒸汽流量（liàng）計（jì）節能降耗管理（lǐ）
在 PLC 程序（xù）裏設（shè）定水泵（bèng）開動台時累計功能、移峰填穀、效率優先等子程序，通過子程序來控製（zhì）排水泵運行，從而實現降本（běn）增效、節能降耗（hào）。見圖 4。
3．1 實現井下排水泵均勻磨損
通過礦山高（gāo）溫（wēn）蒸汽流量計自動化控製係統（tǒng）自動記錄各台排水泵（bèng）的（de）累計運行時間，並進行排序，使下（xià）次啟動時優先（xiān）啟動無故障、運行時間短的排水泵，從而實現了（le）泵房各（gè）排水泵的均勻磨損，*大程度上（shàng）延長排水泵的（de）使用壽命（mìng）。
3．2 實現井下排水泵移峰填穀（gǔ）
礦山電價執行峰、穀、平階梯價格（gé）時，在非（fēi）防洪期（qī）間，將高溫蒸汽流量（liàng）計自動（dòng）化控（kòng）製係統中的移峰填穀功能投入當中，使（shǐ）係統在平（píng）、穀段低電價時進行排水，在峰段（duàn）時蓄水。
3．3 實現效率優先原則
當執行多（duō）台排（pái）水泵同（tóng）時運行時，通過排水泵特性曲線與（yǔ）管路特性（xìng）曲線的比較，選擇（zé）非（fēi）常好的匹配排水泵與排水管數量，保證排水泵在（zài）非常好的新效（xiào）率點運行。如圖 5 所示。
4 結 語
排水泵作為井下（xià）礦（kuàng）山安全生產的重（chóng）點部位，泵房自動化控製係統自投入運行近（jìn） 2 a，大大降低泵（bèng）房的人工和運行成本，同時對泵房的（de）維護保養做到了（le） 按時、按需進行，實現礦（kuàng）山綜合效益的提升，從而提高（gāo）礦（kuàng）山生產的安全（quán）係數。
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1 礦山高溫蒸汽流量計自動（dòng）化控製模式和流程
1．1 排水泵自動化控製模式
高溫蒸（zhēng）汽流量計排水泵依（yī）據運行模式分為 4 種。
(1) 自動。通過 PLC 采集各種傳感器信號，按照工藝流程及 PLC 閉鎖程序順序（xù）控製水泵及閘閥的開（kāi）啟以啟動水泵。
(2) 井下半自動。在井下根據水倉水位情況，由操作人員通過 PLC 集中（zhōng）控製櫃觸摸屏進行水泵啟動過（guò）程的控製。
(3) 遠程一鍵啟動。操作人員根據水倉顯示水位，在（zài）地麵通過監控平台人工手動開停水泵及確定開泵台數。
(4) 手動。在（zài）通訊及 PLC 故障情況下，仍然可通過就地控製櫃麵板按鈕，對井下排水泵進行啟停操作，此操作模式完全脫離 PLC 控製。
1．2 排（pái）水泵自動化控製工藝流程
排水泵進行自動化控製模式後，當水倉水位達到開泵要求，PLC 自動檢測（cè）電動閥（fá）門、球閥、供電電壓等（děng）是否正常後，啟動真空泵進行抽真空，當水泵真空（kōng）度符合開泵要求時便啟動排水泵。排水泵正常運轉後 PLC 時時收集運行數據進行比對，當發現（xiàn）運行數據比對出現差異時影響到排水（shuǐ）泵正常運轉時，會發出停泵命（mìng）令。排水泵控製工藝（yì）流程如圖 1 所示。
2 排水泵監控係統
2．1 排水泵自動化（huà）運行（háng）硬件係統（tǒng）
高溫蒸汽流量計自動化運行監控（kòng）係統（tǒng）主要由 PLC、傳感器、交換機、上位機、監控係統等組成，從而實現水倉水位、水泵運行等全方位（wèi）進行監控。排水泵硬件係統如圖 2 所示。
2．2 排水泵運行（háng）監控數據收集
泵房自動化監控係統實時監測水泵各工況（kuàng）參數（shù），含水倉水位、水泵運行電壓、電流、排水壓力、單管流量、引水真空度等，控製水泵、電動閘閥、真空（kōng）泵的開（kāi）停，及（jí）水泵排水電耗統計（jì）( 如圖 3 所示) 。其主要數據收集如下。
(1) 電量監測。采（cǎi）集高壓櫃保護監控裝置的電機運（yùn）行電流、電壓、功率等數據。
(2) 流量監測。采集排水管超（chāo）聲波流量計來計算單管流量和總排水量統計。
(3) 液位監測。采（cǎi）集水倉內的（de）二台超聲波液位傳感器（qì）監測水位，確保水泵要求起停。
(4) 壓力（lì）監測。采集壓力傳感（gǎn）器來監測水泵（bèng）進、出口壓力。
(5) 振動（dòng）和溫度監測。采集溫振（zhèn）傳感來監測電機及水（shuǐ）泵溫度和振動情況，以便為檢修提供幫助。
(6) 視頻監控。通（tōng）過在水（shuǐ）泵、水倉進水口、配電（diàn）室安（ān）裝監控係統，時（shí）時掌（zhǎng）握高溫蒸汽流量計情況。
2．3 排水泵（bèng）運行監控報警
高溫蒸（zhēng）汽流量計自動化監控（kòng）係統對運行過程中（zhōng）的水泵出現的故（gù）障（zhàng）分為“預警”和“報警”。其（qí）中預警信息僅通過報警對話框（kuàng）提示用戶預警信息，不會對係統進行任何操作。故障（zhàng）報警對（duì）運行中的（de）水泵出現故障時，係統將自動停止運行（háng）中的（de）水泵，並報警提示用（yòng）戶。
2．4 排水泵（bèng）遠程監控（kòng）係統
通過設備遠程維護模塊，在現場設備（bèi）與地麵監控中心平台建立一條安全可靠的 VPN 通道（dào），實時監控係統運行狀況，分析處理係統（tǒng）異常原因，提（tí）供遠程技術指導，統計分析水泵運行（háng）數（shù）據，提供水泵壽命預測及專家分析等功能。
3 礦山高溫（wēn）蒸汽流量（liàng）計（jì）節能降耗管理（lǐ）
在 PLC 程序（xù）裏設（shè）定水泵（bèng）開動台時累計功能、移峰填穀、效率優先等子程序，通過子程序來控製（zhì）排水泵運行，從而實現降本（běn）增效、節能降耗（hào）。見圖 4。
3．1 實現井下排水泵均勻磨損
通過礦山高（gāo）溫（wēn）蒸汽流量計自動化控製係統（tǒng）自動記錄各台排水泵（bèng）的（de）累計運行時間，並進行排序，使下（xià）次啟動時優先（xiān）啟動無故障、運行時間短的排水泵，從而實現了（le）泵房各（gè）排水泵的均勻磨損，*大程度上（shàng）延長排水泵的（de）使用壽命（mìng）。
3．2 實現井下排水泵移峰填穀（gǔ）
礦山電價執行峰、穀、平階梯價格（gé）時，在非（fēi）防洪期（qī）間，將高溫蒸汽流量（liàng）計自動（dòng）化控（kòng）製係統中的移峰填穀功能投入當中，使（shǐ）係統在平（píng）、穀段低電價時進行排水，在峰段（duàn）時蓄水。
3．3 實現效率優先原則
當執行多（duō）台排（pái）水泵同（tóng）時運行時，通過排水泵特性曲線與（yǔ）管路特性（xìng）曲線的比較，選擇（zé）非（fēi）常好的匹配排水泵與排水管數量，保證排水泵在（zài）非常好的新效（xiào）率點運行。如圖 5 所示。
4 結 語
排水泵作為井下（xià）礦（kuàng）山安全生產的重（chóng）點部位，泵房自動化控製係統自投入運行近（jìn） 2 a，大大降低泵（bèng）房的人工和運行成本，同時對泵房的（de）維護保養做到了（le） 按時、按需進行，實現礦（kuàng）山綜合效益的提升，從而提高（gāo）礦（kuàng）山生產的安全（quán）係數。
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