某煤矿井下抽水变频无线远程监控自动化改造方案 - 新维致远无线远程监控工控博客技术论文

    一概述
    煤矿的井下抽水，是在地下坑道设置两个水仓（水仓高度7M）蓄水，采用水泵把水仓的水抽到地面，以往采取的是人工控制水泵（两台132KW水泵）起停，操作人员要不断地观测水位变化，费事又麻烦，劳动强度高，容易因为工作疏漏造成水仓溢水和水泵抽空的事故，根据煤矿井的这一情况，进行自动化改造是必要的，本着改造实现先进、可靠、安全、简单的设计思想我公司制定系统控制方案，达到以下的控制要求：
    1、当水仓水位达到危险水位时启动一台水泵，水位下降到安全水位以下时停止水泵运行。
    2、两台水泵互为备用，可以定时自动切换工作和备用状态。
    3、当一台水泵工作后，水位仍接近危险水位，则备用水泵开启，两台水泵同时工作。
    4、在地面的计算机或其他监视设备可以监视水仓水位情况、报警、和历史水位记录，以及控制水泵起停控制水仓水位变化，同时也可监视水泵运行的电压电流等数据。
    5、改造时保留原有的手动操作功能，以备不测。
    二系统的设计和分析说明
    （一）总体设计思路
    1、水泵采用变频器进行控制，变频器具有节能、环保自动化的特点，被广泛应用于给排水系统。变频器的优点如下：
    （1）具有软启动的特点：大功率的电机工频启动对电网的冲击很大，会缩短水泵的寿命。软启动可以避免这个问题。
    （2）具有软停止的功能：因为井下水仓距地面180M，停止水泵运行时会形成很大的水锤，对管网及管件造成冲击，软停止可以消除水锤的冲击作用避免管道破坏。
    （3）变频器是一种高科技的电力电子设备，具有完善的电气保护功能，如过流、过压、失速、欠压、短路、过载、堵转等，能快速保护水泵电机不被烧坏，延长水泵寿命。
    （4）变频器具有独特的节能效果，可节省电能20%以上，约半年可收回成本。
    （5）变频器内的控制核心是计算机，具备实现自动化控制的功能，不需要增加其他复杂的控制设备，可使控制电路简单、可靠，容易维护。
    （二）采用无线远程监控的方式实现水仓水位和电机运行数据的监视和水泵自动控制。这种方式是最经济、最可靠和最便捷的。不需要安装网络设备，即插即用，便于维护。通过已经成熟的无线通讯网络和因特网，把水仓水位及水泵电机的运行的数据传送到服务器中，操作人员不但可以通过计算机来监控，还可以从手机上得到报警及实现数据监视和控制。此外，通过这样的方式，也为我公司实现对该设备进行技术服务提供了快捷和低成本的手段，可使设备运行的可靠性大大提高，设备的管理全面信息化。


    A 变频控制系统的设计
    本方案设计采用隔爆型投入式压力变送器采集水仓液位高度（压力对应水位高度），液位高度通过变送器转变的4-20mA的电流信号反馈给变频器，通过变频器的计算机系统来控制水泵自动工作。
    采用24小时设置的数字式定时器自动切换水泵工作和备用。
    采用两台变频器分别控制两台水泵，这样增加了设备运行的可靠性，也减少设备改造的工程量。
    采用双投切开关，可实现自动工作失灵时，投切到原来的工频系统工作——即保留原手动功能。
    变频控制装置放置在防爆区以外。
    变频控制系统的控制原理示意图如下：
    变频控制系统的器件组成：
    1、变频工频投切控制柜 1
    2、柜式变频调速器 2
    3、投切开关 2
    4、定时器 1
    5、继电器 4
    6、隔爆压力变送器 1
    7、电位器 2
    8、转换开关 2
    9、指示灯等
    B 远程控制系统的设计
    在变频器上链接上我公司专门设计的无线数据模块，即可完成监视和控制功能，我公司已经构架好了成熟的网络平台和监控软件，通过手机或计算机就可对其进行多点的远程监控。可以在第一时间通过手机接受到水仓水位的危险报警信息，通过这套系统我们可以提供历史水仓水位和电机运行参数报表、以及水泵故障报警分析等一切服务。分析井下出水量数据，有助于找到井下出水量的规律。有效降低故障发生率，降低客户运营成本。特别是为用户提供技术服务实现了最快速的手段，通过远程的数据传送，很快地就能处理设备现场出现的意想不到的技术问题，保障设备的运行，做到最快捷、最适时的服务，在最短的时间内响应和处理设备问题。
    这种监控方式经实践检验是最可靠的之一。它能有效解决变频器带来的谐波干扰及电磁兼容问题。采用有线监控的方式往往存在电磁偶合现象，使得通讯中断或数据丢失。
    这种方式的运行费用相比其他监控方式更低。
    这种方式无需PLC和网络设备，系统构架简单。
    设计示意图如下：
    系统组成
    1、数据传送模块
    2、控制软件
    三、无线智能化远程监控维护系统功能介绍
    1、煤矿通过监控能够做到
    （1）、如下图：任何地点的计算机和手机，在界面中都能监控到水仓水位、电机的电流、电压等运行参数，并有历史曲线。接受到水位报警和水泵故障报警信息。
    （2）可以远程起停水泵。
    （3）历史数据和运行曲线都有存储记录，便于分析故障的根源。
    （4）故障和事故率降低，排除故障更快。
    （5）在授权范围内，任何地点、任何多点都可以同时监控，不受设备条件限制，可多人同时监控该设备，便于沟通、决策。
    （6）不光监控水仓水位，也能监控变频器运行。便于在和设备提供商沟通时，提供监控数据，提出技术服务要求。

    2、我公司可以根据故障信息及变频器控制参数，调整参数使系统运行处在最佳状态。如下图所示。使得我公司的技术服务能及时、便捷、低成本到达客户端。
    （1）适时地为用户提供技术指导
    （2）第一时间响应，为客户竭诚服务
    （3）即使出现一些问题，我公司可实施远程处理，客户不需等待和支付上门服务费用。
    （4）如变频器损坏，厂家将发备用机替换或由全国特约售后维修站上门服务。我公司只要在接线后把变频器控制参数下载即可，提供最便捷、周到的服务。　

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评论人署名：修电器的

评论时间：2011/8/15 18:09:00

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