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PLC在塔山矿排水系统的应用


PLC 在塔山矿自动排水系统中的应用
国投塔山煤矿位于大同市南郊区塔山工业园, 设计能力 240 万吨 /年,采用主平硐、副斜井开拓方式,一井一面。井下运输采用胶带 机运输,辅助运输采用无轨胶轮车运输。在 1075 水平设置主水泵房, 主副水仓容积 800 米 3。采区积水用潜水泵排到水仓,主平硐积水自 流到主水仓。矿井采用集中排水、一次排到地面的方式。主水泵房设 置

3 台 MD155-3×5 型水泵,一台工作,一台备用,一台检修。排水 管路为 2 趟Φ 273 的无缝钢管,单根长度 3200 米,排水高度 111 米。 排水设备自始至终伴随着矿井的建设和生产, 直至矿井寿命终止 才完成使命。排水设备是矿井的大型设备之一,它对矿井的安全生产 骑着非常只能够要的作用。因此,排水设备的运行直接影响到矿井的 安全和效益。PLC 自动控制系统在塔山矿成功应用,实现了自动、无 人值守功能,确保了排水系统安全经济运行。 一、系统介绍 本控制系统用于井下水泵房的集中分布控制;在井下泵房集控室 设PLC集中控制站,采集各种信号,按照工艺流程控制各台水泵及相 应的闸阀,显示各种工作状态。整个集中控制系统由PLC集控及监控 部分、就地控制部分和现场设备三大部分组成。 1. 采用集中控制器对水泵房设备运行实行在线监控,自动、 手动控制水泵的启停及闸阀的开、关,可实现水泵房的无人值守。 2. 控制系统通过以太网接入矿井工业以太干网,实现水泵监 控子系统与全矿井的监控系统信息共享。

3. 集中控制器采用 SIEMENS 系列 PLC 及先进的过程控制软件, 综合考虑矿井各种安全信息,实现井下排水监控系统的最优控制策 略;井下排水监控系统的报警,信息显示全部融入整个矿井监控系统 的数据系统。 4. 水泵房现场以计算机图形界面结合现场操作,最大程度简 化操作与状态显示。 5. 系统具有三种工作模式:手动,自动,检修。手动(就地) 指现场进行操作,PLC 集中控制器不参与控制;自动(远程)是指在 调度中心或触摸屏上进行操作,所有的操作通过 PLC 集中控制器进 行,现场的手动操作不起作用;检修指设备处于检修状态,设备不参 与系统控制。 6. 实施监测水泵的各工况参数,包括水位、流量、压力、温 度、真空度、闸阀开关状况等。

系统网络组成示意图

二、 主排水工作流程 主排水的整个过程可概括为五个环节,分别是:抽真空环节(注 水) ;泵启动及闸阀开启环节;抽真空停止环节;参数传输环节;泵 停止及闸阀关闭环节;故障处理环节 1、 抽真空环节

井下水泵采用的是无底阀真空泵,水泵只有在其叶轮完全淹没 于水中的情况下,泵体内部才能造成必要的真空度实现正常排水。如 果真空度不够,泵内有空气存在,将会造成不上水和转动部件烧坏等 故障。因此,启动前的注水是水泵工作的重要操作项目之一。本方案 采用自灌式注水方式,利用射流泵使泵体内充满水。 水泵监控子系统根据水位需要启动水泵时, 首先打开射流泵两端 的电磁阀,利用管道中原先存有的积水,通过射流泵形成射流,依靠 射流的吸力,使泵体内形成真空,靠大气压力将吸水井内的水压入泵 内,充满泵体,即可启动水泵。 2、 水泵启动及闸阀开启环节

在抽真空环节,水泵的真空度达到一定的程度后,就可以开启水 泵。在开启水泵前,首先要观察真空度表的真空度指示,在满足要求 时,再启动水泵。水泵启动后,首先观察出口压力表的读数,如果出 口压力表达到要求,就可以开启出口闸阀。为保证抽真空及水泵的水 锤现象,在水泵启动前,阀门必须处于关闭状态。 3、 抽真空停止环节

在水泵启动成功后,需要停止抽真空的设备的运转。此举不仅能

节省高压水管内的水资源,同时可以保护电磁阀等设备,延长设备使 用寿命。 4、 参数传递环节

在集控柜上的触摸屏上可模拟显示水仓水位、管路流量、水泵压 力及电动机、电磁阀和电动阀的各种工作状态。所有的检测参数及工 作状态均可由井下控制器通过传输网络传送给地面计算机, 由地面控 制室计算机分析处理,在显示器上模拟显示,并做出曲线、报表,以 利于地面管理人员做出正确判断,发出控制命令。 5、 泵停止及阀门停止环节

根据现场的水位情况,在达到一定情况时,需要停止泵。为防止 泵的水锤现象,需要先关闭出口的两个阀门,在阀门在完全关闭或将 要全关时,关闭水泵,避免对水泵造成损伤。 6、故障处理及保护环节 水泵电机容量大,耗电量高,属一级负荷。因此,对排水设备自 动控制系统的安全性、可靠性要求较高。本系统设有以下几种保护: ? 流量保护: 当水泵启动后或正常运行中, 如流量达不到正常值, 通过流量保护装置使本台水泵停车,转为启动另一台水泵。 ? 电液动闸阀故障:由 PLC 系统对电液动闸阀的限位及开关错误 进行保护,保证电液动阀的电机能正常工作。 三、系统操作模式说明 本系统共有三种操作模式 :手动(就地) 、自动(远控) 、检修。 1、手动即就地模式:就是在现场对水泵及阀门进行操作。在进

行此操作时,要保证阀门及水泵的转换开关位于“就地” ( “手动” ) 模式,如果操作模式不正确,就不能对阀门及水泵进行操作。 2、自动(远控)模式:就是在触摸屏或调度中心对系统进行操 作。在进行此操作时,要保证除了现场设备的转换开关处于“自动” ( “远控”)模式,如果操作模式不正确,就不能对阀门及水泵进行 操作。 在自动(远控)模式下,还细分为三个模式:全自动(无人值 守)模式、半自动(人工启动、停止)模式、点动(调试、故障处理) 模式。 3、检修模式,就是现场的设备处于故障状态,就地及远程都不 能对该设备进行操作,现场的转换开关位置处于“检修”位置,可在 某台设备损坏时,对该设备进行保护,以免发生更大的事故。 四、系统配电及设备说明 1、系统配电说明 系统电源都来自低压配电柜。包括三部分:水泵电源,液动阀电 源,PLC 柜电源。水泵电源和液动阀电源为 660VAC,PLC 电源为 127VAC。 水泵电源由母联连接而来,每个水泵的电源由每个水泵所在抽屉 控制,在进行操作前要首先检查水泵的电源情况,具体水泵的抽屉位 置参考低压配电柜盘面标识。 液动阀使用的电源来自 AP9 低压配电柜, AP9 柜电源有两路供电 电源,开关扳至左侧使用 AP9 柜 2 段电源,开关扳至右侧使用 AP9

柜 1 段电源。 AP9 的 1 段和 2 段电源具体来源参考低压配电柜部分说 明。 PLC 柜电源引自低压部分大巷及变电所照明配电柜 AP4 ,PLC 柜的电源与小灵通及网络采用同一电源引线。 2、设备布置 设备标号采用如下原则:对于 1#水泵相关的设备采用 1*的编号 方式,2#水泵相关的设备采用 2*的标号方式,3#水泵相关的设备则 采用 3*的编号方式。对于每个泵的总的出口阀门定为*0#阀门,如 1# 水泵就是 10#阀门;对于水泵通往 1#管路的阀门则定为*2#阀门,如 1#水泵的就是 12#阀门;对于通往 2#管路的阀门则定为*3#阀门,如 1#水泵的则是 13#阀门。每个泵的电磁阀编号则为*4#,*5#电磁阀, 在喷射泵上方的为*4#,在泵侧用来控制抽出空气的电磁阀为#5#,对 于 1#泵,喷射泵上方的为 14#电磁阀,在 1#泵侧控制抽出空气的电 磁阀为 15#电磁阀,2#泵和 3#泵设备的命名则依次类推。放水阀门及 流量计的命名则根据管路命名,1#管路为 1#流量计及 FV1 阀,2#管 路为 2#流量计及 FV2 阀。

3、就地箱布置 就地箱布置采用就近原则。就地箱的编号采用了如下规则:每台 水泵的就地控制按钮与电磁阀操作按钮和本台泵的第一个出口液动 阀组成一个水泵就地操作箱,几号水泵就是几号水泵操作箱,水泵操 作箱共三个;每台水泵的两个出口液动阀组成一个阀门就地箱,每台 水泵有一个阀门就地箱,另外两个放水阀门组成一个阀门就地操作 箱,阀门就地箱共四个。

水泵就地箱布置图

阀门就地箱布置图 就地箱排放顺序如下(从中央变侧至管子道侧) : 4#阀门就地箱 (放水阀操作箱) 、1#水泵就地箱(10#液动阀操作箱及 1#水泵操作 箱) 、 1#阀门就地箱 (12#阀门及 13#阀门操作箱) 、 2#水泵就地箱 (20# 液动阀操作箱及 2#水泵操作箱) 、2#阀门就地箱(22#阀门及 23#阀门 操作箱) 、3#水泵就地箱(30#液动阀操作箱及 3#水泵操作箱) 、3#阀 门就地箱(32#阀门及 33#阀门操作箱) 3、手动操作说明

手动操作就是现场的转换开关处于就地(近控)位置时进行的操 作,该操作一般在水泵运转的初期或者水泵出现故障时采用,在正常 情况下,一般不会采用。手动操作是自动操作实现的前提和基础,只 有通过了手动操作,才能实现自动操作。对某台泵进行手动操作时, 某台泵相关的阀门及泵按钮要处于“手动” ( “就地” )状态,否则无 法对现场设备进行操作。 1.电源操作 1.1 首先合上 AP9 柜总开关,观察电源指示灯是否亮起,如果没 有亮起,表明 AP9 柜没有送电,参考上文关于电源部分的说明,对 配电柜送电。然后扳动左侧电压测量开关,观察三项电压是否都是 660V,如果有一项不对,请使用 AP9 柜的另外一项输入电源,然后 同样观察电压情况,如果没问题则可以使用。 1.2 打开 AP9 柜,合上最右侧的空开,即 QF5,观察柜面的 QF5 电源指示灯是否亮起,如果亮起,表明液动阀柜电已经送上,此时, 现场操作箱上,液动阀分闸指示灯应该亮起,表明液动阀已经通电。 1.3 依次合上液动阀柜的各液动阀的电源,观察就地箱上停止灯 是否亮起,如果亮起,表明液动阀已经可以进行操作。如果没有,则 检查合闸是否正确。 水泵合闸。先将水泵配电柜的控制按钮打至“近控” ,然后按下 “合闸” ,按钮,如果不能合闸,则检查是否分闸不彻底,先按“分 闸”按钮,将闸分到底,然后再按“合闸”按钮。如果此时电源指示 灯亮起,表明水泵已经送上电,可以进行操作。

2.水泵及阀门操作 2.1 首先在现场就地箱将液动阀转换开关及水泵的转换开关打到 “就地” ( “手动” )位置,如果要操作 1#水泵呢,则将 10#、12#、13# 阀门转换开关及 1#水泵的转换开关打到“就地”位置;如果是 2#水 泵呢, 则将 20#、 22#、 23#阀门转换开关及 2#水泵的转换开关打到 “就 地”位置;如果是 3#水泵呢,则将 30#、32#、33#阀门转换开关及 3#水泵的转换开关打到 “就地” 位置; 至此就可以进行下一步操作啦。 2.2 如果操作 1#水泵,则将 1#水泵就地箱上的电磁阀按钮,打到 “手动”位置,进行抽真空。操作 2#和 3#水泵则依次类推。如果喷 射泵水流小,则可能是静压管路压力不足,或者与 2#排水管路的阀 门没有打开, 还有可能是电磁阀被堵, 需要进行冲洗, 才能重新开始, 或者换另外的水泵进行操作。 2.3 如果喷射泵能正常工作, 观察真空度表的指示,在真空度指示 达到 0.06,并且稳定 3 秒后,或者指针多次摆动到 0.06 以后,则表 明抽真空完成,此时就可以启动水泵。为保证水泵的正常上水,建议 真空度稳定后再进行操作, 否则可能出现掉水现象或者出现水泵上水 不足。 2.4 按水泵启动按钮启动水泵,待水压达到 1MPa 后(一般在水泵 启动 1 秒左右就能达到) ,打开出水液动阀。如果是 1#水泵,则同时 打开 10#和 12#或者 10#和 13#,如果是 2#,则同时打开 20#、22#或 者 20#、23#,如果是 3#则同时打开 30#、32#或者 30#、33#。在开阀 的过程中观察阀门的动作情况,正常情况下,阀门应该自动停止,如

果超过 15 秒,阀门电机仍在动作,则需要手动停止阀门电机,按下 相应阀门的“停止”按钮。在启动过程中,如果一边阀门打不开,可 立即开启另为一侧阀门,以防对水泵造成伤害。 2.5 完成以上操作后, 可观察管子道附近的流量计及水泵旁边的压 力表的情况,看水泵上水是否正常,也可通过观察变电所内的触摸屏 参数来确定水泵情况。 2.6 水泵运行过程中,观察水位计和压力表及流量计的读数,根据 读数判断水泵的运转情况。 同时需要注意水泵的温度及电机的运行情 况。 2.7 在停止水泵时,首先关闭打开的液动阀,防止出现水锤现象。 如果是 1#水泵, 则是 10#和 12#或者 10#和 13#, 如果是 2#, 则是 20#、 22#或者 20#、23#,如果是 3#则是 30#、32#或者 30#、33#。按下相 应操作箱上的阀门停止按钮,阀门的动作时间一般在 5 秒左右,在阀 门关闭在 3 至 4 秒时,按下水泵停止按钮,停止水泵,以防回水损坏 水泵。阀门正常情况下应该自动停止,如果超过 15 秒,阀门电机仍 在动作,则需要手动停止阀门电机,按下相应阀门的“停止”按钮即 可。 2.8 根据情况可以停掉阀门及水泵的电源,操作与合闸送电相似。 4、 半自动操作说明 半自动操作是自动操作的一种情况, 可能是日常操作中使用最多 的一种情况。这种操作定义了启动的顺序,只需要根据触摸屏上的画 面选择管路及启动及停止几号水泵就可以, 启动及停止的过程由程序

自动控制,中间不需要人为干预。在进行半自动操作时,除了两个放 水阀门(FV1 和 FV2)外,所有的泵及阀门的转换开关需要打到“远 控” ( “远程” )位置,否则可能无法进行操作。如果要中断半自动操 作,将某一个阀门打到除“远控” ( “远程” )的任一位置即可。 现场的半自动操作主要通过触摸屏进行的, 下面先讲一下触摸屏 的操作。 1) 触摸屏简介

随着多媒体信息查询的与日俱增,人们越来越多的谈到触摸 屏,因为触摸屏作为一种最新的电脑输入设备,它是目前最简单、方 便、自然的而且又适用于信息查询操作的输入设备,触摸屏具有坚固 耐用、 反应速度快、 节省空间、 易于交流等许多优点。 利用这种技术, 用户只要用手指轻轻的指碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现 对主机操作,从而使人机交互更为直截了当,这种技术极大方便了那 些不懂电脑操作的用户。这种人机交互方式,它赋予了多媒体以崭新 的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。 我们采用的是工业级的触摸屏 SIMATIC MP370,它是西门子 多功能面板中的一款,采用基于创新标准的 WINCE 平台,既能满足 工业控制的要求,又能满足现场防爆等工业现场的苛刻条件。 2)触摸屏操作。 触摸屏的操作主要通过触摸面板来完成, 除了进行半自动操作 需要权限外,其余的操作不需要权限。 2.1 系统主画面

系统主画面(见下图)是系统的流程表示,在该图中可以观察 到整个系统的工艺流程,画面的排布主要参考了现场的位置情况,为 了操作方便,排放顺序与现场一致。画面的上部是现场的设备排布情 况,下面则是切换按钮,通过触摸切换按钮,可以切换到系统的其他 画面,如历史数据、报警画面和操作及故障查看画面等。 在画面中,可以看到三台水泵的相关参数如压力、电机温度等, 也可以观察到液位情况和流量计的流速及累计流量情况,此外,可以 通过设备上的颜色判断设备的运行情况。 在本图中设备的运行或者阀 门的开启用绿色来表示,设备的停止或阀门的关闭用红色来表示。设 备的标号一般位于设备的下方或者就近放置。 在本图中,除了 33#阀门外,所有的液动阀及电磁阀都处于关闭 状态,水泵的状态应处于停止状态,在水泵上方的真空度开关处于没 接通的状态。33#阀门处于一种中间状态,即阀门没有开到位,也没 有关到位,这不影响阀门的操作。

2.2 历史数据画面 用手指触摸“历史画面”按钮即可切换到“历史数据”画面,画 面显示如下。

触摸屏的历史数据可以存储 300 条数据,可以查看近期的数据。

在图形的下方是操作指示。点击箭头所指部位,可以向下翻动查 看其余数据的情况,画面中的数据则通过曲线表示出来,通过曲 线可以查看数据的变化情况。 2.3 报警画面 用手指触摸“报警画面”按钮即可切换到“报警查看”画面,画 面显示如下。

在报警画面中可以看到近期的报警数据,在报警栏中可以看到 报警发生的时间,报警的状态及对报警的注释。如上图中,当前 有一条报警,发生在 2008-7-28 9:31:16 ,报警的注释是泵 1 的轴温高。通过查看报警,我们可以了解系统的部分运行情况。 2.4 故障查看画面 用手指触摸“故障查看画面”按钮即可切换到“水泵及阀门故障

查看”画面,画面显示如下。

在故障画面中可以看到水泵及阀门有无故障,这可以作为阀门自 动操作的依据。如果水泵及阀门无故障则如图所示,如果哪个水 泵及阀门出现故障,则在相应的位置出现“故障”字样的显示。 2.5 自动操作画面 自动操作画面是半自动操作的核心,通过该画面可以设定系统 自动状态下的运行装况及水泵和管路的选择,画面如下: 画面的操作顺序如下: ⑴首先选择要排水的管路,如果是 1#管路则点击画面第一排上 的“1#管路”按钮,如果是 2#管路,则点击画面上第一排的“2#管 路”按钮。 ⑵其次选择自动模式:如果是全自动,则点击第二排的“全自

动”按钮,选择半自动,则点击“半自动”按钮,如果选择点动,则 点击“点动”按钮。在自动模式下,点动相当于手动操作,只设置用 于 调 度 中 心 操 作 , 现 场 不 设 操 作 。

⑶如果是全自动状态,还需要选择 3#的运行模式。在日常状 态下,一台泵运行,一台泵备用,一台泵检修,根据现场的实际情况 选择泵的运行模式。 ⑷如果是选择半自动状态,则直接转到半自动操作部分,即画 面的下部。 首先查看水泵当前的状态,如果是停止状态,则可以选择“运行” 操作,如果是运行状态,则可以选择“停止”操作。相应水泵的操作, 按下相应水泵的操作按钮即可。如果要操作 1#水泵,打开水泵则按 下 1#水泵的“运行”按钮,系统会自动按照运行程序首先打开 14#、

15#电磁阀,到真空度到达后,会启动水泵,然后打开相应的阀门, 至此 1#水泵操作完成。要停止 1#水泵,则按下 1#水泵的“停止”按 钮,程序会自动按照顺序关闭阀门和停止水泵。 2.6 用户切换及登陆画面 触摸屏设置了用户权限,普通的查看操作不需要权限,只有在进 行自动操作时,才需要用户权限。在进行画面切换前需要输入用户名 和密码,画面如下:

在用户处输入用户名: “user” ,在密码处输入“user”即可登陆 画面如下:

输入的操作通过触摸画面上相应的字母完成,操作与键盘类似。 以上就是触摸屏的相关操作,下面讲解关于水泵的半自动操作。 水泵的半自动操作首先要将除两个放水阀(FV1,FV2)外的所 有液动阀和水泵的转换开关打到“远控” ( “自动” )位置,然后剩余 的操作在触摸屏上进行操作。 首先进入自动操作画面,然后在画面中选择要使用的管路,按下 相应的按钮即可。然后选择自动模式为半自动模式,再在“半自动操 作”部分中,根据水泵及现场情况, “运行”或“停止”相应的水泵 即可,至此半自动操作结束。 5、 全自动操作说明 全自动操作只需要在触摸屏上进行设定后,系统就会按照设定 的参数进行运行,相关的参作参看触摸屏操作部分的说明。

全自动操作是根据水仓水位自动开启、停止水泵的运行,对运 行中的各种状态参数进行实时监控, 同时通过接口将数据上传至地面 数据采集服务器。 根据所监测的水位信号,可设定出低水位、高水位和上限水位及 危险水位。低水位时停泵;高水位时一台水泵运行;上限水位时两台 水泵同时运行;危险水位时启动三台水泵同时运行。 每台水泵可设置“运行” 、 “备用” 、 “检修”三种工作方式,该方 式可直接通过上位监控计算机或触摸屏进行设定。 若电动闸阀打开一定时间内水泵压力或流量未达到设定值,系统 将会自动停止水泵运行并关闭电液动闸阀。 水泵采用喷射泵自动抽真空上水方式启动 当水位达到设置高限位置时,自动打开喷射泵出入口电磁阀,当 水泵真空度达到动作要求时,真空度压力表电接点闭合,系统接收到 真空压力表信号后,水泵出口电液动闸阀应处在关闭状态,然后启动 水泵,最后打开水泵出口电液动闸阀,进行排水。 水泵系统停止运行 当水仓水位达到低位时将先自动关闭水泵出口排水管路电液动 闸阀,电液动闸阀关闭到位后(若一定时间内未关到位则按故障方式 停止)停止水泵电机。 系统设置低水位、高水位、上限水位、危险水位四档水位。低水 位时,自动停止水泵;高水位时自动启动“运行泵” ;上限水位时自 动启动“备用泵” ;危险水位时自动启动“检修泵” ;当水位由危险水

位排至高水位时,自动停止“检修泵” ;当水位排至低水位时,自动 停止“运行泵”和“备用泵” 。 当运行的水泵出现轴温超温、开关故障、压力下降、流量过低等 故障时,系统将自动依据情况进行处理,或者切换阀门或者停止水泵 切换到另外一台水泵运行。 五、 故障介绍及处理 故障主要分为阀门故障,水泵故障及抽真空故障,下面分别对此 进行说明。 1、 阀门故障。

阀门故障主要分为两种:阀门反馈故障,阀门开关故障 1.1 阀门反馈故障 阀门反馈故障主要指在阀门开到位或关到位后,现场的接近开 关不亮或者阀门的电机不自动停止。这种情况可分为以下几种情况: ⑴线路或硬件原因:首先要测试现场的开关是否正常,可通过 放置一个铁质物品在限位开关前,看灯是否亮,如果不亮,检查线路 供电情况,如果供电正常且 PLC 柜内的继电器工作正常,则可能限 位开关已经损坏,需要更换限位开关; ⑵限位开关位置不合适: 检查阀门的行程装置是否距离限位开 关太远,限位开关无法感应到,需要调整阀门行程装置(一个螺丝固 定的 L 型装置,需要松开上下面的螺丝来调整)至正常位置,反复试 验两次确定合适位置。 阀门的反馈错误在自动状态下自动处理,在手动状态时需要手动

停止电机。 1.2 阀门开关错误 阀门的开关错误主要指阀门的电机在转但是阀门不动作, 就是阀 门打不开也关不上。这种状态下,首先要手动操作一下,如果可以手 动操作则检查阀门的电气部分及线路情况, 如果手动也不能操作则可 能是以下几种情况。 ⑴缺油:检查阀门内油的情况,如果少油,需要往阀门内添加油, 查看情况是否好转,如果好转,则问题排除。 ⑵单向阀故障:需要调节阀门的各个单向阀,具体的相关调整, 参看阀门部分说明书,如果正常则问题排除 ⑶阀门卡死: 如果上述两种情况都不能解决, 可能是阀门卡死啦, 需要暴力打开,即用敲打阀杆连接处的方法来解决。这种情况一般是 由于阀门不处于一条水平线上或阀门进入了异物造成的。 阀门的错误处理在自动状态下表现为自动停止阀门电机,打开 另外管路的阀门(进行管路切换)或停止泵(泵的主回路打不开) , 在手动状态下需要人为干预处理。 1、 水泵故障

水泵故障主要表现为上水量不足,泵体温度高。 上水量不足的产生原因吸水管漏气,进水口堵塞水泵转速太低; 密封环或叶轮磨损过大。可根据实际的情况进行处理。 泵体温度高主要是水泵没有上水,可停止水泵后,重新开启。 2、抽真空故障

抽真空故障主要指泵不能形成真空,水泵无法开启。 主要表现为长时间打开电磁阀后水泵真空度无法达到启泵要求, 一开电磁阀真空表马上达到 0.08 以上。 ⑴长时间抽不成真空:系统水压不足或电磁阀堵死。可打开另外 一台水泵的电磁阀来查看是否水压不足,如果是水压不足,可检 查是否管子道上静压水阀门没有打开,如果阀门打开压力还达不 到要求,需要打开与放水管路的连接阀来增大压力。如果还不能 解决,可通过与另外一条管路连通来增大压力解决。如果是电磁 阀堵死,需要拆掉电磁阀冲洗一下,再重新安装即可。 ⑵真空表马上达到 0.08。这是由于与水泵连接的电磁阀没有打开 造成的,可多开关几次,看看是否有反应,同时听阀门是否有咔 哒声,如果没有咔哒声,需要检查线路电源情况,如果电源正常 的话,可能电磁阀已经损坏,需要进行更换处理。在更换前,需 要停掉电源保证安全。

一、 系统构成及描述 主排水系统主要包括PLC柜、就地控制箱、喷射泵系统和传感 器、配电柜等。 1、 PLC 柜 主要由可编程控制器、触摸屏、中间继电器等组成,主要完成对 信号的接受、变换、显示,并由PLC运算、判断发出各种控制信号, 监控水泵的运行工况。PLC柜为矿用一般型,PLC选用SIEMENS S7 系 列PLC。PLC柜应外形美观、装配牢固、分区明显、维护方便。PLC柜 通过以太网模块接入入工业以太干网, 实现水泵监控子系统与全矿井 的监控系统信息共享。PLC柜设置触摸屏,可以现场查看水泵房各种 传感器信息及对现场的水泵及阀门进行操作。 2、 就地控制箱 就地控制箱是水泵房设备的就地操作箱及现场传感器与PLC柜及 配电柜的中间联络箱。 在就地控制箱箱上可以实现阀门的三种操作状 态“远控” , “就地” , “检修”的转换及就地对阀门水泵的操作。此外, 就地控制箱还是一个中间中转装置,它承担着PLC柜与现场传感器的 信号传输职能和水泵及电液动阀门的就地控制功能。在就地控制箱 中,PLC柜来的控制信号通过中间端子传输到现场设备,而现场传感 器的信号则通过中间端子传输到PLC柜。水泵及电液动阀门的就地控 制部分也在就地控制箱中完成,通过箱体表面的按钮,完成对水泵及 阀门的操作。

3、喷射泵系统 喷射泵系统由水、气两用喷射泵、管路、电磁阀构成,主要用在 大中型无底阀水泵中,用来抽成真空。喷射泵的原理如下:具有一定 压力的工作介质水,通过喷嘴向吸入室高速喷出,将水的压力能变为 动能,形成高速射流;泵中的气体被高速射流强制携带与之混合,形 成气液混合流,进入扩充管,从而使泵中压力降低,形成真空,在扩 充管的扩张段内, 混合射流的动能转变为压力能, 速度降低压力升高, 气体被进一步压缩,与水一起排出泵外。 4、传感器 传感器主要用来测量现场的各种参数,包括液位、温度、压力、 流量及真空度等。现场传感器包括 2 台超生波流量计,三套温度传感 器,三套泵出口压力传感器,一套液位计及 3 套真空度测量装置。超 声波流量计采用外夹式,由超声波测量装置及就地显示、远传装置构 成,用来测量两套管路的出口流量;温度传感器采用 PT100 温度传 感器,用来测量泵电机的轴温,监测电机运行情况;泵出口压力传感 器采用进口 E+H 传感器,用来测量泵出口的压力,可以实现就地显 示及远传;液位计用来测主水仓液位,以便控制水泵的启动及停止; 真空度测量装置则用来测量泵抽真空情况, 是是否可以启动泵的关键 装置。 5、配电柜 配电柜主要实现对现场阀门及水泵的供电及控制。 阀门配电柜是 抽屉式的,属于通用型的,各阀门的相同,可以互换使用。水泵配电

柜带有水泵的保护及遥控装置, 可以实现水泵控制方式的转换及水泵 的控制, 它也是抽屉式的, 可以互换使用。 配电柜由配电柜厂家供货, 我们提供控制原理图,他们完成接线及制作等。 二、 系统维护 1、 电液动闸阀

电液动闸阀由三部分构成:驱动电机,阀体部分,限位(接近) 开关,阀体部分涂深绿色油漆,电动机部分涂绿色水纹漆,限位开关 则安装在阀门侧。 电机采用江苏锡安达的 YB2 系列隔爆型三相异步电 机, 电机为鼠笼式隔爆电机, 外壳防护等级为 IP55, 冷却方式为 IC0141 全封闭自扇冷式。限位开关采用南京图尔克公司的接近开关,需要直 流 24V 才能工作,提供一组有源 24V 常开触点。 1.1 电动机维护 ⑴电动机应定期检查和清扫,外壳不得堆积灰尘,不得用水洗电 动机。 ⑵电机运行时, 轴承温度不得超过 95℃, 轴承每运行 2500 小时 (约 半年)至少检查一次,如发现轴承润滑脂变质必须及时更换,更换前 必须用汽油将轴承清洗干净,具体电机轴承型号参见电机部分说明书, 根据说明书对电机轴承进行维护。 ⑶拆装电机时,注意保护隔爆面。装配时,防爆面须涂 204-1 防 锈脂。 ⑷电机受潮,必须干燥处理,开采用烘干法或短路电流法。在干 燥过程中,电机绕组温度应逐渐升高,且不可超过 120℃。用短路电流

法干燥时,电机处于短路状态,其输入电流为 0.6-0.8 倍额定电流。严 重受潮电机不宜用直流干燥,以免发生电解现象。 1.2 阀门维护 ⑴检查阀门各部位连接是否可靠(连接螺栓是否松动、焊缝是否 裂开等) ⑵传动部位是否灵活,有无明显卡滞现象 ⑶驱动装置是否工作正常,有无异响、震动;活塞杆工作段是否 锈蚀;是否漏油等; ⑷工作介质是否变质:首次使用 7 天后,需将全部液压油滤清一 次,然后依据工作情况,3-6 个月使用 15-20?m 的滤油器清一次或全新 更新一次油液。 1.3 限位开关维护 ⑴检查限位开关是否带电。正常情况下,阀门应该有一个限位开 关的灯处于亮的状态,对于另外一个限位开关,可通过铁质物品放到 前侧来检验,如灯亮则表明供电正常,如不亮,则需要检查电路部分, 具体的需要参见图纸部分,一般为线路松动,将相关线路拧紧即可。 ⑵限位开关是否固定牢靠。用手触动限位开关看限位开关是否松 动,如果松动需要用扳手紧固。在紧固时需要注意,因为该开关是靠 与阀杆部分接近来工作的,所以需要注意阀杆的限位轴(即阀杆上固 定的丁字形铁质部分)与限位开关到位时距离不超过 8mm,否则限位 开关将不起作用。 ⑶阀杆的限位轴是否松动。因为限位开关工作与阀杆的限位轴关

系密切,在阀门经过一段时间的动作后(一般为 15 天) ,需要检查阀 杆的限位轴是否松动,限位轴是用螺丝固定的(包括两侧的十字螺丝 与内六角螺丝) ,需要将它们紧固一下,同样注意与限位开关的相对位 置。在阀门开、关到位时,限位开关的灯能正常地亮起。可反复开关 阀门几次来调整位置。 2、 就地箱

就地箱主要是阀门及水泵的就地操作及显示部分。它主要包括显 示灯、操作按钮、接线端子等。 2.1 指示灯:指示灯主要用来显示阀门的带电及动作状态和水泵的 运行状态等。在正常状态下指示灯根据阀门及水泵的运行状态显示, 如果指示灯不正常, 可先通过接通 220V 电源来检测灯是否损坏, 如没 有损坏,需要根据图纸来检查相应配电柜部分是否正常。 2.2 按钮:按钮主要是对现场的阀门及水泵和电磁阀进行操作。正 常情况下按钮不需要维护。只有在长时间动作或按钮按动没反应时, 需要检查按钮。按钮一般情况就是松动或按钮的后面脱落,将按钮的 后面安装和将按钮紧固即可。 2.3 接线端子:接线端子主要用来连接信号的传输,正常情况下, 接线端子不需要维护,只有在信号不正常时,才需要检查接线端子来 进行维护。下面对接线图部分进行简单的说明,方便接线端子的维护。 接线图分为原理图与具体端子图,原理图是具体端子图的基础, 端子图是原理图的具体化。泵及阀门的控制主要参见系统原理图,系 统原理图表明了泵及阀门控制的原理及与相关配电柜的连接。

在泵及阀门控制原理图中,竖的数字表明元器件的标号,而横的 数字则是电位号,表明具体的与器件连接的标号。关于与配电柜的标 号连接,参见厂家无锡新一代的图纸部分(关于端子的上、下端) 。 在就地控制箱的接线图中,接线分为四部分,左侧是源地址(接 线的来源或就地接线箱的器件标号) ;往右是回路号,该回路号与原理 图的部分对应(通过该回路号,可以查到相关的原理图) ;再往右是端 DI1-2 1#-SP 3 SB01-TB02-2 子号, 表 明是该 排端子的某一位置连接该线;最右侧是目的地址(表明接线去什么部 分或就地箱的什么器件标号) 。 在上表中, “DI1-2”表明这个接线部分来自 PLC 柜的 PLC 模块 DI1 的 2#接线柱; 回路号是 “1#-SP” 表明是 1#-SP 回路即真空度回路; “3”表明是该排端子的第三个; “SB01-TB02-2”表明该线要接去的地 址, 1#水泵就地箱的 2#TB 端子的第二个端子。 至此接线部分就说完了。 在接线图中还有一个短接线,该段接线所在部分表明短接的位置, 在源侧表明在就地箱的器件侧或就地箱的端子侧,短接线不会在就地 箱以外的部分进行短接。 3、 PLC 柜

PLC 柜主要由 PLC 系统、触摸屏及接线端子构成。PLC 系统主 要负责信号的处理及动作的输出功能;触摸屏主要是图形显示功能及 操作功能;接线端子是输入输出的中转,负责信号的输入输出转接。 柜子并不需要日常维护,只需要在应用一定时间(一般为 1 年)以后,

对柜子进行除尘处理,清扫柜子内的灰尘。触摸屏一般不需要处理, 正常情况下,触摸屏会在约 10 分钟后屏幕变暗,这是为了延长触摸屏 的寿命的正常设置,不需要处理,用手触摸一下即可恢复。接线端子 一般在系统出问题用来处理情况,可用来断电等。PLC 柜的端子接线 情况与就地箱相同。 三、 系统故障及处理 1、 液动阀常见故障

阀门故障主要分为两种:阀门反馈故障,阀门开关故障 1.1 阀门反馈故障 阀门反馈故障主要指在阀门开到位或关到位后,现场的接近开 关不亮或者阀门的电机不自动停止。这种情况可分为以下几种情况: ⑴线路或硬件原因:首先要测试现场的开关是否正常,可通过 放置一个铁质物品在限位开关前,看灯是否亮,如果不亮,检查线路 供电情况,如果供电正常且 PLC 柜内的继电器工作正常,则可能限 位开关已经损坏,需要更换限位开关; ⑵限位开关位置不合适: 检查阀门的行程装置是否距离限位开 关太远,限位开关无法感应到,需要调整阀门行程装置(一个螺丝固 定的 L 型装置,需要松开上下面的螺丝来调整)至正常位置,反复试 验两次确定合适位置。 阀门的反馈错误在自动状态下自动处理,在手动状态时需要手动 停止电机。 1.2 阀门开关错误

阀门的开关错误主要指阀门的电机在转但是阀门不动作, 就是阀 门打不开也关不上。这种状态下,首先要手动操作一下,如果可以手 动操作则检查阀门的电气部分及线路情况, 如果手动也不能操作则可 能是以下几种情况。 ⑴缺油:检查阀门内油的情况,如果少油,需要往阀门内添加油, 查看情况是否好转,如果好转,则问题排除。 ⑵单向阀故障:需要调节阀门的各个单向阀,具体的相关调整, 参看阀门部分说明书,如果正常则问题排除 ⑶阀门卡死: 如果上述两种情况都不能解决, 可能是阀门卡死啦, 需要暴力打开,即用敲打阀杆连接处的方法来解决。这种情况一般是 由于阀门不处于一条水平线上或阀门进入了异物造成的。 阀门的错误处理在自动状态下表现为自动停止阀门电机,打开 另外管路的阀门(进行管路切换)或停止泵(泵的主回路打不开) , 在手动状态下需要人为干预处理。 2、 电磁阀常见故障

电磁阀故障主要指电磁阀打不开或者关不上。 电磁阀打不开主要是由于电磁阀阀芯损坏或者电路有问题。关于 是否电路的问题,可通过听声音来判断,如果打开电磁阀没有声音, 则可能阀芯损坏,可通过更换阀芯来解决。更换阀芯时,需要完全断 电,即断开 PLC 柜的 QF2 开关,在更换完成后,再合上开关。如果 线路问题,则需要检查相关的线路,具体参见图纸。 电磁阀关不上主要由于阀门被堵或者电路问题。电路问题需要检

查相关的线路,具体参见图纸。如果阀门被堵,需要将阀门拆下来, 反装用水冲洗或别的方法冲洗, 直到阀门不被堵为止。 在拆卸阀门前, 童谣需要完全断电,即断开 PLC 柜的 QF2 开关。 3、 电源及其他故障

电源故障指 PLC 柜及触摸屏没有显示(不亮) 。这种情况可能是 PLC 柜的送电开关掉电啦,可通过合上照明柜的开关(在照明柜中, 标识 PLC 的)来解决。 如果单纯触摸屏不亮,可能触摸屏开关掉电啦,可参考图纸,合上开 关 QF11 来解决。 其他故障主要指水泵故障,由于水泵部分不在本系统供货范围 内,具体故障的处理需要联系水泵厂家解决。 四、 系统资料及相关文档 系统资料主要包括系统图纸、 系统操作手册、 系统维护手册及产 品说明书等。 系统图纸是整个系统的基础,是系统维护的主要方面,关于图纸 的说明可参见就地控制箱部分图纸的说明。 系统操作手册是系统操作的指导, 包括系统的工作原理及操作方 法等,是系统使用的主要依据及帮助。 系统维护手册是系统维护的基础,主要讲述系统的构成,日常维 护及部分常见故障的处理等。 产品说明书是系统附带的资料, 相关产品的具体维护与说明讲解 的比较详细和专业,是系统维护的重要辅助手段。


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