煤矿井下皮带巷及回风巷智能排水系统设计.doc

1、摘要 因为目前的煤炭井下排水的自动化程度不高,本设计从实际的角度出发,对于目前排水系统的不足,做出有效的提升.对于皮带巷和回风巷中的特殊积水类型,本设计有针对性的处理方法,来解决其特殊的排水问题,本设计的重要目的是为了更加简单,更加快速,更加安全的处理井下的排水问题.提高井下排水的效率并且增加井下工作的安全系数,使井下排水的智能化程度有所提高,实现我们煤矿井下排水智能化.优化了煤炭井下排水的操作,使其操作更加的简单,更加的系统化,杜绝了多余的动作,减少了人工的浪费。 在本设计中首先对于煤矿井下的排水系统以及设备进行可简单的描述，而后对于传感器和PLC选型进行了介绍，最后对PLC的软件进行了设计

2、，并且制定了智能排水的基本原则并且通过多种的传感器例如水位传感器、压力传感器、流量传感器以及温度传感器。在本设计中可以实现自动、半自动和手动控制操作方式。并且在本设计中简单的模拟煤矿井下巷道排水情况，而且由于考虑到水泵的故障或者其他的原因导致水泵的停止运作，所以在本设计中增加了水泵轮转功能和水泵的自动转换功能。有根据了避峰就谷原则来控制水泵的排水时间。 考虑到设计的实用性和经济性，在本设计中选用了S7-200型系列PLC，S7-200系列PLC结构比较简单，运用比较广泛。并且选用了CPU226，这样对于系统中的数字量输入输出点位，都可以达到要求。而且S7-200比较稳定。关键词：S7-200；

3、PLC；井下排水Abstract Because the automation of coal mine drainage is not high, the design from the practical point of view, the current lack of drainage system, make effective improvement. For the special type of water tunnel and return airway belt, the design of a targeted approach, to solve the specia

4、l problem of drainage, important purpose this design is for a more simple, faster, more secure mine drainage problems. To improve the efficiency of the underground drainage and increase the safety factor of underground work, the intelligent degree of the underground drainage has improved, we realize

5、 the coal mine drainage. The intelligent optimization of coal mine drainage operation, make the operation more. Simple, more systematic, eliminate the superfluous action, reduce the waste. In this design first for coal mine drainage system and equipment of can be simply described, then the sensor an

6、d the selection of PLC are introduced. At last, the paper gives the design of the PLC software, and to develop the basic principles of intelligent drainage and through a variety of sensors such as water level sensor, a pressure sensor, a flow sensor and temperature sensor. In this design can realize

7、 automatic, semi-automatic and manual control operation mode. And in the design of simple simulation of coal mine underground roadway drainage and due to taking into account the pump failure or other reasons caused the pump to stop operation, so in the design of increased pump rotary pump function a

8、nd automatic conversion function. According to the principle of the valley to the valley principle to control the pump drainage time. Considering the practicality and economy of the design, the S7-200 series PLC is chosen in the design, and the S7-200 series PLC structure is simple, and it is widely

9、 used. And CPU226, so that the number of digital input and output point can be achieved. And S7-200 is relatively stable.Keywords: S7-200; PLC; underground drainage目录1绪论11.1目的11.2目前国内外发展现状21.3设计内容21.3.1煤炭井下回风巷和皮带巷涌水特点22煤矿井下排水系统组成42.1水泵房42.2水仓42.3水泵机组42.4离心式水泵排水系统工作原理42.4.1滤水器和底阀42.4.2闸阀52.4.3逆止阀52.4

10、.4灌引水漏斗、放气栓和旁通管52.4.5压力表和真空表52.4.6射流泵或真空泵52.4.7离心式水泵的启动与停机过程62.5井下排水存在的问题62.6排水系统的总体控制要求72.6.1水泵的自动轮换原则72.6.2避峰填谷原则72.6.3排水系统的保护原则83排水系统传感器选择93.1涌水点水水位的检测93.1.1液位传感器介绍93.1.2投入式液位传感器103.1.3两种液位传感器的比较103.1.4水位检测装置的选择113.2电机及水泵温度检测113.3水泵压力检测123.3.1 HS-956系列薄膜压力变送器123.4水泵流量监测133.4.1流量监测仪器的安装位置133.4.2流量

11、检测传感器133.5水泵负压检测144排水设备的选型设计154.1控制系统硬件设计154.2引水设备154.3自动阀门164.4高压开关柜175控制系统的软件设计205.1 PLC的软件设计205.2 PLC的主要特点205.2.1PLC的特点215.2.2PLC的主要功能225.3 PLC基本工作原理235.4 PLC地址分配和实现控制功能245.5 PLC的选型设计275.5.1存储器容量选择285.5.2响应速度285.6 S7-200PLC的基本组成295.7地址分配325.8控制系统软件365.8.1水泵的自动开启、运行、停止故障保护流程图375.8.2水泵和排水管路的轮换工作的实现

12、375.8.3涌水坑水位监测和“避峰就谷”的实现385.8.4不同模式下的水泵控制方式的选择395.9设计要求405.10设计梯形图415.11控制系统的抗干扰措施506 结论52致谢53参考文献54附录A译文55附录B外文文献6051绪论 井下排水系统是煤矿井下主要的系统之一，是负责着井下排水的任务，在井下的开采中，由于地下水的渗透和雨水的渗透，会有大量的水昼夜不停的汇集于井下。井下的涌水量跟季节和当地的地理环境有很大的关系，而且假如施工不当，使得地下水层遭到破坏，会使地下水大量地涌入煤矿井下的巷道中，如果这出现样的情况会是十分危险的。 国内煤矿井下目前大部分都是采用传统的人工检测系统，但是

13、这种检测控制方法效率十分的低，并且人工的劳动强度大，可靠性低。不足满足目前煤矿的发展和生产安全需要。本设计主要使用水泵压力传感器、水泵流量传感器、液位传感器以及各种传感设备对水泵的压力、流量电机温度进行监控，智能的进行数据采集，这样使得故障和事故能更早的被发现，使得问题更加快速的进行处理，可靠性更高，使得井下的生产安全系数更高。 1.1目的 煤炭行业是我国的支柱产业随着煤炭行业高产高效的发展,我国目前的井下排水系统的结构还不够智能,井下的排水系统关系到矿井的生产和安全，一旦矿井排水系统出现了故障,不仅对矿井生产产生了影响,甚至会影响井下工人的生命财产的安全,所以说排水系统担负着十分重要的作用,

14、其可靠性关系到生产安全和人身安全。 煤矿井下的排水系统是井下重要系统之一，在目前的井下，平均的排水量是十分大的，所以说排水系统不光要做到智能而且还要考虑到工作性能与设备系统的可行性，做到更加有效的排水并且做到更加经济可靠，但是目前很多矿用水泵仍然普遍使用很传统的设备和系统,这种系统的自动化程度比较低,对于一些突发的情况处理上会有很大的问题,例如处理的时间比较长,反应比较缓慢,有很大的安全隐患,是我们目前有待解决的重要问题。 煤矿井下排水泵作为井下排水的重要设备,它运行电压高,功率大,运转情况比较复杂,所以工人对其进行实时监测非常的困难,并且在水泵的启动,涌水点水位变化的检测,泵房内设备的运行情

15、况检查,基本还是采用人工检测模式,操作过程复杂,消耗人工多,目前的井下排水系统的模式简单,硬件设备落后,有时不能进行实时的监控和控制,而且对于水泵电机的温度,电流,电压以及水泵的流量,压力,水位等数据不能实时处理.我国的检测还处于摸索阶段,系统还不够完善.没有很好的水位传感器的产品,传感器产品十分容易受到井下环境的影响,事故因此而发生。1.2目前国内外发展现状 在国外，矿井排水系统技术发展的比较迅速，许许多多的井下排水的控制系统都非常的成功，并且在井下的使用十分的广泛。例如德国基于GEMATI2900的煤矿排水监控设备，以及美国在HONEYWELL公司研究的煤矿排水监控系统等。 虽然许多的地方和国家在煤炭井下排水的自动化建设上没有太深的研究，但是在井下的排水系统的研究进程上已经走上了高速发展的道路上，在许多的方面很多国家与地方已经实现了在中央的排水控制室中就可以控制和检测煤矿井下的排水网络。对于井下的排水进行