一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域；所要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供一種自動(dòng)化程度較高的煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)；采用的技術(shù)方案為：一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在井下的可編程控制箱和設(shè)置在地面的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，所述可編程控制箱通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端進(jìn)行連接；所述控制系統(tǒng)還包括：閥門(mén)控制箱、排水閥、射流閥Z5、排空閥Z4和傳感器，所述閥門(mén)控制箱、排水閥、射流閥Z5、排空閥Z4和每個(gè)傳感器的信號(hào)輸出端分別與所述可編程控制箱連接，所述排水閥、射流閥Z5、排空閥Z4分別與閥門(mén)控制箱的電源端相連，所述可編程控制箱通過(guò)高壓起動(dòng)器與排水泵相連；適用于煤礦系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]—般地，在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，由于地層結(jié)構(gòu)被破壞，使得采區(qū)與儲(chǔ)水層連通，地下水會(huì)流入巷道和工作面，容易發(fā)生突水事故，導(dǎo)致井下的生產(chǎn)受到阻礙、施工安全性能降低，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成重大事故，不僅給井下作業(yè)人員的生命安全帶來(lái)巨大威脅，還會(huì)給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，需要及時(shí)把流入井下煤礦巷道中的礦井積水排至地表，確保煤礦的安全生產(chǎn)。
[0003]目前，煤礦井下主排水栗房(或稱(chēng)中央栗房)的的排水工作一般采用人工控制的方法，典型的結(jié)構(gòu)如附圖1所示，其中:Z1-Z5均為手動(dòng)閘閥，這種人工控制的方法需要嚴(yán)格按照相關(guān)安全管理規(guī)范進(jìn)行;從附圖1可以看出，液位傳感器LT檢測(cè)水倉(cāng)的水位數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送至控制箱KZ，井下工作人員通過(guò)控制箱KZ隨時(shí)監(jiān)測(cè)水倉(cāng)水位，當(dāng)水位上升到要求值時(shí)，工作人員應(yīng)立即按照流程:開(kāi)啟水射流閥Z5—開(kāi)啟排空閥Z4—觀察負(fù)壓表M2—關(guān)閉水射流閥Z5—關(guān)閉排空閥Z4—起動(dòng)高壓起動(dòng)器QJGZ(進(jìn)而起動(dòng)礦用耐磨離心栗)—觀察負(fù)壓表M2—開(kāi)啟栗出口閥Z3—開(kāi)啟管路選擇閥Zl(或管路選擇閥Z2)進(jìn)行操作；當(dāng)監(jiān)測(cè)到水位下降到要求值時(shí)，工作人員應(yīng)立即按照流程:關(guān)閉栗出口閥Z3—停止高壓起動(dòng)器(進(jìn)而使礦用耐磨離心栗停止工作)進(jìn)行操作。
[0004]從上述操作流程看出，傳統(tǒng)的煤礦井下排水系統(tǒng)的工作完全靠人工監(jiān)視、判斷、操作，水栗的啟停及排水管路的切換均由人工完成，完全依賴(lài)于工人的責(zé)任心，無(wú)法預(yù)測(cè)水位的增長(zhǎng)速度，做不到根據(jù)水位和其他參數(shù)自動(dòng)啟停水栗，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，因此，具有自動(dòng)排水功能的控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題為:提供一種自動(dòng)化程度較高的煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在井下的可編程控制箱和設(shè)置在地面的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，所述可編程控制箱通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端進(jìn)行連接;所述控制系統(tǒng)還包括:閥門(mén)控制箱、排水閥、射流閥Z5、排空閥Z4和傳感器，所述閥門(mén)控制箱、排水閥、射流閥Z5、排空閥Z4和傳感器的信號(hào)輸出端分別與所述可編程控制箱的信號(hào)輸入端連接，所述排水閥、射流閥Z5、排空閥Z4分別與閥門(mén)控制箱的電源端相連，所述可編程控制箱通過(guò)高壓起動(dòng)器與排水栗相連。
[0007]優(yōu)選地，所述傳感器包括:流量傳感器S、正壓傳感器S3、負(fù)壓傳感器S4、液位傳感器S5和多個(gè)溫度傳感器S6，所述流量傳感器S、正壓傳感器S3、負(fù)壓傳感器S4、液位傳感器S5和每個(gè)溫度傳感器S6信號(hào)輸出端分別與所述可編程控制箱相連。
[0008]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括井下監(jiān)控終端，所述井下監(jiān)控終端與所述可編程控制箱相連。
[0009]優(yōu)選地，所述排水閥包括:管路選擇閥Z、栗出口閥Z3;所述管路選擇閥Z、栗出口閥Z3分別與所述閥門(mén)控制箱的電源端相連，所述管路選擇閥Z、栗出口閥Z3分別與所述可編程控制箱的控制端相連。
[0010]優(yōu)選地，所述溫度傳感器S6的數(shù)量為3個(gè)，且分別用于監(jiān)測(cè)排水栗的電機(jī)繞組溫度、電機(jī)軸溫度和栗軸溫度。
[0011]優(yōu)選地，所述可編程控制箱的型號(hào)為S7-1200。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
1、本發(fā)明包括可編程控制箱、閥門(mén)控制箱、排水控制閥和傳感器，無(wú)需人工干預(yù)，本發(fā)明在起動(dòng)排水過(guò)程中，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn):開(kāi)啟射流閥Z5—開(kāi)啟排空閥Z4—真空度監(jiān)測(cè)—關(guān)閉射流Z5閥—關(guān)閉排空閥Z4—起動(dòng)排水栗—打開(kāi)排水閥的操作，本發(fā)明在停止排水過(guò)程中，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)關(guān)閉排水閥—停止排水栗的操作，本發(fā)明全過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，就可實(shí)現(xiàn)根據(jù)水位自動(dòng)啟停排水栗，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水栗的輪換工作、做出合理調(diào)度、自動(dòng)化程度高，具有極強(qiáng)的實(shí)用性。
[0013]2、本發(fā)明通過(guò)可編程控制箱與閥門(mén)控制箱、高壓起動(dòng)器、排水閥、射流閥Z5、排空閥Z4和傳感器均相連，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控終端或井下監(jiān)控終端可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥門(mén)控制箱和高壓起動(dòng)器的工作參數(shù)以及所有傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行邏輯判斷，一旦監(jiān)測(cè)到任一點(diǎn)的異常，可編程控制箱就會(huì)控制排水系統(tǒng)停止工作同時(shí)報(bào)警，并指示用戶(hù)按照所報(bào)故障點(diǎn)進(jìn)行檢修，安全性尚O
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0015]圖1為現(xiàn)有煤礦井下排水裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:I為可編程控制箱，2為遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，3為網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，4為閥門(mén)控制箱，5為排水閥，6為傳感器，7為高壓起動(dòng)器，8為排水栗，9為井下監(jiān)控終端。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖2至圖3所示，一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在井下的可編程控制箱I和設(shè)置在地面的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端2，所述可編程控制箱I通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)3與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端2進(jìn)行連接;所述控制系統(tǒng)還包括:閥門(mén)控制箱4、排水閥5、射流閥Z5、排空閥Z4和傳感器6，所述閥門(mén)控制箱4、排水閥5、射流閥Z5、排空閥和每個(gè)傳感器6的信號(hào)輸出端分別與所述可編程控制箱I的信號(hào)輸入端連接，所述排水閥5、射流閥Z5、排空閥Z4分別與閥門(mén)控制箱4的電源端相連，所述可編程控制箱I通過(guò)高壓起動(dòng)器7與排水栗8相連，所述可編程控制箱I的型號(hào)為S7-1200。
[0017]具體地，所述傳感器6包括:流量傳感器S、正壓傳感器S3、負(fù)壓傳感器S4、液位傳感器S5和多個(gè)溫度傳感器S6，所述流量傳感器S、正壓傳感器S3、負(fù)壓傳感器S4、液位傳感器S5和每個(gè)溫度傳感器S6信號(hào)輸出端分別與所述可編程控制箱I相連;所述溫度傳感器S6的數(shù)量為3個(gè)，且分別用于監(jiān)測(cè)排水栗8的電機(jī)繞組溫度、電機(jī)軸溫度和栗軸溫度;所述排水閥5包括:管路選擇閥Z和栗出口閥Z3;所述管路選擇閥Z和栗出口閥Z3分別與所述閥門(mén)控制箱4的電源端相連，所述管路選擇閥Z和栗出口閥Z3分別與所述可編程控制箱I的信號(hào)輸入端相連。
[0018]進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)還包括井下監(jiān)控終端9，所述井下監(jiān)控終端9與所述可編程控制箱I相連。
[0019]由于煤礦井下排水系統(tǒng)中，一般需配置兩路排水管路，且至少需配置三套排水栗以便于達(dá)到一用一備一檢修的標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)施例僅以2個(gè)排水管路、一個(gè)排水栗為例對(duì)本發(fā)明的工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
[0020]如圖3所示，本實(shí)施例中包含2個(gè)排水管路，分別為1#排水支管和2#排水支管，所述的流量傳感器為2個(gè)，分別為流量傳感器SI和流量傳感器S2，且流量傳感器S1、流量傳感器S2分別設(shè)置在1#排水支管、2#排水支管上;所述的管路選擇閥Z為2個(gè)，分別為管路選擇閥Zl和管路選擇閥Z2，且管路選擇閥Zl設(shè)置在主排水管路和1#排水支管之間，管路選擇閥Z2設(shè)置在主排水管路和2#排水支管之間；本實(shí)施例中，所述的正壓傳感器S3設(shè)置在主排水管路上，所述的負(fù)壓傳感器S4和排空閥Z4設(shè)置在主排水管路和放水管路之間，所述的液位傳感器S5設(shè)置在水倉(cāng)內(nèi)；所述的射流閥Z5設(shè)置在射流管路上，所述栗出口閥Z3設(shè)置在主排水管路上，此外，本實(shí)施例中的主排水管路上還設(shè)置有逆止閥H。
[0021]所述閥門(mén)控制箱4和高壓起動(dòng)器7通過(guò)信號(hào)控制電纜和可編程控制箱I連接，由可編程控制箱I控制閥門(mén)控制箱4、高壓起動(dòng)器7的起動(dòng)或停止，進(jìn)而達(dá)到控制所有的閥門(mén)和排水栗8的起動(dòng)、停止的目的；具體地，所述的流量傳感器S1、流量傳感器S2、正壓傳感器S3、負(fù)壓傳感器S4、液位傳感器S5和多個(gè)溫度傳感器S6的信號(hào)輸出端分別通過(guò)信號(hào)線(xiàn)纜與可編程控制箱I相連；同時(shí)，管路選擇閥Z1、栗出口閥Z3、射流閥Z5、排空閥Z4均通過(guò)信號(hào)電纜和可編程控制箱I連接，上述的各類(lèi)傳感器和閥體將其各自的狀態(tài)信號(hào)反饋給可編程控制箱I，作為可編程控制箱I進(jìn)行邏輯控制的依據(jù);此外，管路選擇閥Z1、、栗出口閥Z3、射流閥Z5、排空閥Z4還均通過(guò)供電電纜和閥門(mén)控制箱4連接，由閥門(mén)控制箱4提供工作電源;進(jìn)一步地，所述的閥門(mén)控制箱4、高壓起動(dòng)器7還通過(guò)與可編程控制箱I的連接，將其自身的工作參數(shù)(如電壓、電流、絕緣值等)，以及故障信息傳送給可編程控制箱I用于監(jiān)測(cè)；同時(shí)，為便于數(shù)據(jù)的有效傳輸，所述的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)3設(shè)置有2部，分別為設(shè)置在井下的交換機(jī)PBX2和設(shè)置在地面的交換機(jī)PBXl，所述可編程控制箱I通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)和屏蔽雙絞信號(hào)電纜與所述的交換機(jī)PBX2以及井下監(jiān)控終端9相連，所述的交換機(jī)PBX2通過(guò)光纖與交換機(jī)PBXl相連，所述的交換機(jī)PBXl通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端2相連。
[0022]本發(fā)明的工作原理為:
排水系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程:液位傳感器S5監(jiān)測(cè)水倉(cāng)水位數(shù)據(jù)并反饋給可編程控制箱I，可編程控制箱I根據(jù)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)計(jì)算水位在單位時(shí)間內(nèi)的增長(zhǎng)速度并作出判斷，若達(dá)不到起動(dòng)值則繼續(xù)監(jiān)測(cè)，若達(dá)到設(shè)備的起動(dòng)條件，則按照既定的工藝流程起動(dòng)設(shè)備:可編程控制箱I控制閥門(mén)控制箱4打開(kāi)射流閥Z5—打開(kāi)排空閥Z4—可編程控制箱I監(jiān)視負(fù)壓傳感器S4的負(fù)壓值，當(dāng)負(fù)壓值達(dá)到要求—可編程控制箱I控制閥門(mén)控制箱4關(guān)閉射流閥Z5—關(guān)閉排空閥Z4—可編程控制箱I控制高壓起動(dòng)器7起動(dòng)排水栗8—可編程控制箱I監(jiān)視正壓傳感器S3的正壓值，達(dá)到要求—可編程控制箱I控制閥門(mén)控制箱4開(kāi)啟栗出口閥Z3—開(kāi)始管路選擇閥Z(管路選擇閥Zl和管路選擇閥Z2)，至此，整個(gè)排水系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程完成開(kāi)始正常工作。
[0023]排水系統(tǒng)停止過(guò)程:排水系統(tǒng)起動(dòng)后，可編程控制箱I實(shí)時(shí)監(jiān)控液位傳感器S5的水位數(shù)據(jù)，當(dāng)水位下降到設(shè)定值后，系統(tǒng)則需要停止工作，此時(shí)可編程控制箱I則按照既定的工藝流程停止設(shè)備:可編程控制箱I控制閥門(mén)控制箱4關(guān)閉栗出口閥Z3—可編程控制箱I控制高壓起動(dòng)器7停止排水栗8。
[0024]報(bào)警過(guò)程:本發(fā)明中的可編程控制箱I在整個(gè)過(guò)程中，均實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥門(mén)控制箱4和高壓起動(dòng)器7的工作參數(shù)以及所有傳感器的數(shù)據(jù)并進(jìn)行邏輯判斷;如:通過(guò)監(jiān)測(cè)多個(gè)溫度傳感器S6的數(shù)據(jù)判斷電機(jī)溫度或栗軸溫度是否超溫，通過(guò)監(jiān)測(cè)正壓傳感器S3、負(fù)壓傳感器S4的數(shù)據(jù)判斷壓力是否正?；蜷y門(mén)是否正常，通過(guò)監(jiān)測(cè)閥門(mén)控制箱4和高壓起動(dòng)器7的電壓、電流、絕緣值等參數(shù)判斷設(shè)備是否過(guò)欠壓、過(guò)載、漏電等故障;一旦監(jiān)測(cè)的任一點(diǎn)有異常，可編程控制箱I就會(huì)控制系統(tǒng)停止工作同時(shí)報(bào)警，并指示用戶(hù)按照所報(bào)故障點(diǎn)進(jìn)行檢修。
[0025]在井下排水系統(tǒng)工作工程中，可編程控制箱I與井下監(jiān)控終端9通訊，將排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)(水位、閥門(mén)狀態(tài)、設(shè)備的電壓電流等)以及故障信息直觀的顯示出來(lái)方便用戶(hù)參考，同時(shí)通過(guò)操作井下監(jiān)控終端9，用戶(hù)也能對(duì)整個(gè)排水系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)的操作;在井下排水系統(tǒng)工作過(guò)程中，可編程控制箱I與井下以太網(wǎng)交換機(jī)PBX2通訊，然后通過(guò)PBXl接入礦井的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，從而和地面的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端2進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享，地面的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端2也能通過(guò)訪問(wèn)可編程控制箱I實(shí)現(xiàn)對(duì)井下排水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。
[0026]本發(fā)明中的可編程控制箱I內(nèi)設(shè)置有:遠(yuǎn)程控制模塊、本地控制模塊和自動(dòng)控制模塊，遠(yuǎn)程控制模塊、本地控制模塊和自動(dòng)控制模塊均分別與所述的閥門(mén)控制箱4、高壓起動(dòng)器7相連，所述的遠(yuǎn)程控制模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)3與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端2相連，所述的本地控制模塊與井下監(jiān)控終端9相連;本實(shí)施例中煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)的控制方式有三種，第一種為遠(yuǎn)程控制，即地面的調(diào)度人員通過(guò)地面的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端2實(shí)現(xiàn)對(duì)該排水系統(tǒng)中個(gè)設(shè)備的控制;第二種為近端控制，即井下栗房工作人員通過(guò)井下監(jiān)控終端9對(duì)排水系統(tǒng)中各設(shè)備進(jìn)行控制;第三種為自動(dòng)控制即可編程控制箱I根據(jù)預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系自動(dòng)對(duì)該系統(tǒng)中的各設(shè)備進(jìn)行控制。
[0027]本實(shí)施例中，所述的液位傳感器S5為投入式液位傳感器，所述的流量傳感器S1、S2均為超聲波流量傳感器。
[0028]綜上，本發(fā)明具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，包括設(shè)置在井下的可編程控制箱(I)和設(shè)置在地面的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端(2)，所述可編程控制箱(I)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(3)與遠(yuǎn)程監(jiān)控終端(2)進(jìn)行連接； 其特征在于:所述控制系統(tǒng)還包括:閥門(mén)控制箱(4)、排水閥(5)、射流閥Z5、排空閥Z4和傳感器(6)，所述閥門(mén)控制箱(4)、排水閥(5)、射流閥Z5、排空閥Z4和傳感器(6)的信號(hào)輸出端分別與所述可編程控制箱(I)的信號(hào)輸入端連接，所述排水閥(5)、射流閥Z5、排空閥Z4分別與閥門(mén)控制箱(4)的電源端相連，所述可編程控制箱(I)通過(guò)高壓起動(dòng)器(7)與排水栗(8)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器(6)包括:流量傳感器S、正壓傳感器S3、負(fù)壓傳感器S4、液位傳感器S5和多個(gè)溫度傳感器S6，所述流量傳感器S、正壓傳感器S3、負(fù)壓傳感器S4、液位傳感器S5和每個(gè)溫度傳感器S6信號(hào)輸出端分別與所述可編程控制箱(I)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，，其特征在于:所述控制系統(tǒng)還包括井下監(jiān)控終端(9)，所述井下監(jiān)控終端(9)與所述可編程控制箱(I)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，其特征在于:所述排水閥(5)包括:管路選擇閥Z、栗出口閥Z3;所述管路選擇閥Z、栗出口閥Z3分別與所述閥門(mén)控制箱(4)的電源端相連，所述管路選擇閥Z、栗出口閥Z3分別與所述可編程控制箱(I)的控制端相連。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器S6的數(shù)量為3個(gè)，且分別用于監(jiān)測(cè)排水栗(8)的電機(jī)繞組溫度、電機(jī)軸溫度和栗軸溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下自動(dòng)排水控制系統(tǒng)，其特征在于:所述可編程控制箱(I)的型號(hào)為S7-1200。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK105843100SQ201610253597
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】申化波, 趙旭亮, 范素芳, 魏保玉, 陳達(dá)
【申請(qǐng)人】山西際安電氣有限公司