李村煤矿瓦斯抽采监控系统应用分析.pdf

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1、总第168期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2013．08．030李村煤矿瓦斯抽采监控系统应用分析张帅(潞安矿业集团李村煤矿，山西长治046600)摘要：文章对李村煤矿瓦斯抽采系统概况及工作原理进行了综述，重点介绍了瓦斯抽采监控系统的结构、主要功能和上位机组态软件的设计。通过实际应用，大大提高了瓦斯抽采系统的自动化水平，对瓦斯抽采系统的安全可靠运行具有重要意义。关键词：瓦斯抽采；监控系统；自动控制中图分类号：TD76文献标识码：B文章编号：1005—2798(2013)08—0065—02瓦斯灾害是影响和制约煤矿企业发展的重要因或人员伤亡。循环水系统主要

2、有两个作用，一是对素，从根本上治理瓦斯，必须建立地面永久瓦斯抽采抽采泵(水环式真空泵)进行密封，形成真空；二是系统对预抽区和采空区瓦斯气体进行抽排。为保障对抽采泵进行冷却、降温，保证抽采泵安全运行。各瓦斯抽采系统的安全可靠运行，须建立瓦斯抽采监设备之问连锁运行，既保证了瓦斯的正常抽采，又能控系统，但在以往的瓦斯抽采监控系统中，主要以参在系统出现故障时，及时报警并紧急停机，保证了系数监测为主，控制仅有断电功能，不能满足瓦斯抽采统的安全可靠。泵站的逻辑控制要求。采用自动控制瓦斯抽采监控系统，有效地解决了这一难题。通过上位机组态软件的设计，实现了瓦斯抽采监控系统的集中控制和远程操作l瓦

3、斯抽采系统概况李村煤矿属于在建的高瓦斯矿井，其设计能力图1瓦斯抽米系统工作原理为500万t／a，一期为300万t／a。该矿瓦斯抽采系统主要由地面永久瓦斯抽采泵站和井下抽采管路组3监控系统结构成，其中地面瓦斯抽采泵站共安设6台抽采泵，主进瓦斯抽采监控系统由应用层、控制层和现场设气管2趟，预抽(高负压)进气管径为1000mm，采备层三层网络结构组成，系统结构如图2所示。应空区抽采(低负压)进气管径为800mm，循环水泵用层监控计算机采用双机热备，DLP大屏主要显示3台，冷却塔3台，冷水池2个，热水池2个，排风机网络摄像头监视图像和监控系统监测参数，网络打29台，电动阀门50台。抽采泵

4、站管路设2个监测印机负责抽采参数、抽采流量累计等日、月、年报表点，井下管路设8个监测点。的打印。控制层以西门子s7—400系列PLC和显2瓦斯抽采系统工作原理示控制柜为核心，PLC控制柜通过Modbus与电机综合保护器通讯，采集电压、电流、有功功率、无功功瓦斯抽采系统工作原理如图1所示，抽采泵采率、频率和功率因数等参数，PLC的I／0口驱动中间用水环式真空泵，根据抽采泵的工作原理，将井下采继电器，由中间继电器的无源触点控制抽采泵、水空区和井下预抽区含有瓦斯的混合气体，通过管路泵、电动阀、冷却塔和排风机等设备的自动启动或停系统和阀门系统引至抽采泵。在抽采泵的进气端形止，显示控制柜采

5、集各类传感器参数，通过工业以太成负压，抽采泵的排气端形成正压，从而将井下混合网与监控计算机通讯，同时，通过RS485总线与PLC气体从井下抽到地面进行发电、民用或放空。三防通讯，实现数据共享。现场设备层的各类传感器将装置和喷粉抑爆装置的作用主要是保证管路系统的物理量变换为标准的电信号，给PLC和显示控制柜安全，防止地面火焰或爆炸引入井下，造成财产损失采集，PLC对数据进行运算处理，反馈控制和调节现收稿日期：2012-03-06作者简介：张帅(1986一)，男，山西长治人，助理工程师，从事煤矿综合监控系统管理及应用工作。65张帅：李村煤矿瓦斯抽采监控系统应用分析第22卷第8期场设备

6、。泵，停止向高位水池补水。冷却塔与低位水池水温，井下管道气体参数经各类传感器监测，进入监联动运行，当低位水池水温高于40℃时，在循环水控分站数据采集，分站通过以太网进入井下工业环泵运行时自动启动冷却塔；当水温低于40时，自网系统，实现井上瓦斯抽采监控系统与井下瓦斯抽动停止冷却塔。循环水泵、冷却塔自动启动和自动采监测系统通讯。停止的参数可以自由设定。5．2抽采泵控制■她启动：打开抽采泵进气阀、出气阀、抽采泵供水有水和抽采泵无停机故障，点击启动按钮启动抽采泵。停止：当抽采泵轴温高于70℃、抽采泵电机温度高于80cjC、管道压力小于15kPa或抽采泵缺水时自动停止抽采泵，也可以通过点击

7、停止按钮停止抽采泵运行。停机故障保护类型的投入或切除可山地面抽放泵水泵电动阀冷却塔鲁十甲烷温度液位差压开停硼擞像共操作员选择。井下5．3排风机控制t一IndustrialElhernet当泵站中的环境瓦斯浓度高于0．5％时，自动褒强讯一启动排风机，同时启动报警提示，当排风机打开5min后，泵站中的环境瓦斯浓度仍在0．5％以上，自流耋量计草甲烷流量计十甲烷动停止抽采泵的运行。图2系统结构拓扑5．4电动阀控制4监控系统的监测功能根据工艺要求，对工艺管道中的阀门进行手动点动或自动打开或