瓦斯抽放泵站監(jiān)控系統(tǒng)設計改造方案

1.1 設計目標 

    實現礦井瓦斯抽放泵站無人值守安全監(jiān)測監(jiān)控功能.提高礦井瓦斯抽放泵站監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、準確性、可靠性；提高礦井瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)自動化程度；確保礦井瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng)的先進性和經濟性得到最佳組合。

1.2 設計依據

1) 《煤礦瓦斯抽放泵站設計規(guī)范》

2) 《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求》（AQ6201-2006）

3) 《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ1027-2007）

4) 《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備通用要求》

5) 《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備本質安全型電路和電氣設備要求》

6) 《煤礦安全規(guī)程》新版

7) 《煤礦安全質量標準化標準》

8) 《礦山電力設計規(guī)范 》（GB50070-2009）

9) 《爆炸及火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》（GB50058-92）

10)  《煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設計規(guī)范》（AQ1027-2009）

11) 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》 （GB50052-95）

1.3 項目現狀

1. 瓦斯抽放泵： 2臺

廠家:揚州長江自吸式離心泵

型號:2BEY-81  氣量: 560  功率:560KW  轉數:180r／min

2. 抽放泵配套防爆電動機： 2臺

     廠家:南陽防爆電機

     型號:YB-500-6

     供電電壓:10KV   電流:40.9A  功率:560KW 轉速:9948R/MIN

     功率因數:0.83    效率:95.2%

3. 防爆電動閥： (4套)

廠家:南陽防爆集團

位置:主管路進氣和出氣各一套

手動閥10套

4、瓦斯監(jiān)測顯示柜4套：

實時監(jiān)測抽放瓦斯的濃度、負壓、溫度、流量及抽放站的濃度以及各設備運行、故障情況

5. 斷水保護器；1個

6. 循環(huán)水泵： 2臺

7. 冷卻塔： 1套   水池一個

8. 現場隔爆操作盒： 5套

分別為2套瓦斯泵、2套巡環(huán)水泵啟動、停止按鈕。

9. 防爆控制箱4套

廠家：常州蘭陵   型號：KXDC-3X15-660DZ

在瓦斯抽放控制室內，每套控制3套電動閥門,面板具備遠程和就地功能，可實現就地開、關、停。

1.4  技術改造方案及系統(tǒng)配置：

     改造控制系統(tǒng)主要由一套隔爆PLC控制箱、上位監(jiān)控主機、測數字顯示儀表、就地防爆控制箱、操作盒、電動閥門、雷達液位計等組成，對煤礦瓦斯抽放泵站系統(tǒng)進行集中監(jiān)測與控制。同時可對現場進行視頻安全監(jiān)控，主要改造和功能如下：

1.4.1 系統(tǒng)控制方式

本系統(tǒng)采用礦用隔爆兼本質安全型PLC可編程控制箱是一種適用于煤礦有瓦斯及煤塵爆炸危險場所的自動化控制設備，它采用德國西門子、美國AB等國際知名品牌PLC作為監(jiān)控核心。PLC控制箱采用模塊化設計，系統(tǒng)架構配置靈活，可根據不同的需要來設計程序，使現場復雜的邏輯控制變得簡單易行。此次通過改造的就地控制箱和隔爆PLC實現對抽放泵、循環(huán)泵、電動蝶閥等的遠程操作，實現遠程啟?？刂萍斑\行狀態(tài)顯示，并具有監(jiān)控模擬和顯示故障診斷和報警功能。

1.4.2 系統(tǒng)監(jiān)測參數

通過監(jiān)控儀表柜與隔爆PLC的通訊實現對瓦斯抽放管道負壓、氣體溫度、瓦斯?jié)舛取⑼咚箞缶?、管道混合流量、管道純流量、混合流量累計（時、日、月、年）、純流量累計（時、日、月、年）、等儀表參數和的監(jiān)測，同時實現抽放泵電壓、電流、功率、泵軸溫、電機軸溫的監(jiān)測。還實現了對環(huán)境瓦斯?jié)舛?、循環(huán)水溫度、循環(huán)水池水位的監(jiān)視。按現場工藝要求設置參數上、下報警值、并進行報警。采用與電力通訊方式將抽放泵供電開關狀態(tài)上傳至調度中心。

1.4.3 組態(tài)軟件界面

采用組態(tài)軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強用戶系統(tǒng)控制能力、提高煤礦的安全生產力和效率、提高監(jiān)控系統(tǒng)的可控質量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設備的運營管理和故障診斷，到網絡結構分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。 結合PLC可編程控制箱實現整個抽放泵站自動控制，是煤礦瓦斯抽放監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的全自動控制理想解決方案。

1.4.4 控制內容

本系統(tǒng)對于瓦斯抽放系統(tǒng)中實施控制的設備主要包括：抽放泵的啟停、水泵的啟停、電動閥的工作狀態(tài)控制等。

 此方案利用PLC對以上設備進行多種方式控制，確保系統(tǒng)高效、可靠、安全地運行，降低工人勞動量，方便管理。

1.4.5 系統(tǒng)結構

制結構方面，系統(tǒng)采用上位機、PLC可編程控制柜、受控設備三層結構，其中：上位機負責實時監(jiān)控整個抽放系統(tǒng)所有設備的運行狀態(tài)，采集監(jiān)測數據，判斷控制條件，下發(fā)控制指令，共享控制權力（實現網絡遠程控制）；PLC可編程控制箱：PLC可編程控制箱集中控制現場所有受控設備，通過儲存的程序指令以條件式地判斷分別精確地實現遠程控制；受控設備：如抽放泵、電動閥等。

1.4.6 系統(tǒng)功能

1) 自動監(jiān)測瓦斯抽放系統(tǒng)管道瓦斯?jié)舛?、管道壓力、管道溫度、管道工況流量、管道CO等管道參數；

2) 根據以上管道參數自動計算出管道標況混合流量和標況純流量；

3) 自動統(tǒng)計出管道標況混合流量和管道標況純流量的年、月、日、分累計量；

4) 自動監(jiān)測瓦斯抽放系統(tǒng)中抽放泵軸溫、電機軸溫度、抽放泵開停、閥門工作狀態(tài)、冷卻塔開停、水泵開停等工況參數；

5) 自動監(jiān)測真空泵供水狀態(tài)、冷卻水池水位；

6) 以上各監(jiān)測參數和累計量等在監(jiān)控柜和上位機實時顯示；

7) 對系統(tǒng)的控制，提供無源的控制觸點，而且常開/常閉狀態(tài)，觸點之間是否需要互鎖可以自由選擇，完全滿足現場不同設備的控制接入需要；

8) 系統(tǒng)控制方式靈活，根據不同的需要，可以選擇自動、手動控制模式；

9) 在自動模式下，當監(jiān)控系統(tǒng)接收到啟動、停止或者切換等信號時，可以根據工藝流程按順序自動啟動、自動停止或者切換抽放泵和相應設備（電動閥、冷卻塔、水泵等）；

10) 在手動模式下，可以對系統(tǒng)中各設備實施分步操作，但是各環(huán)節(jié)之間存在先后順序的閉鎖；

11) 在檢修模式下，可以對系統(tǒng)中各設備實施分別操作，各環(huán)節(jié)之間將不存在先后順序的閉鎖；

12) 可以在上位操作計算機組態(tài)畫面上實現對瓦斯抽放系統(tǒng)的集中監(jiān)控；

13) 系統(tǒng)具有自診斷和故障保護控制功能，當系統(tǒng)檢測到瓦斯抽放站發(fā)生異常狀態(tài)時，可以根據故障狀態(tài)的差異，對瓦斯抽放站內被控設備發(fā)出控制指令，同時發(fā)出聲光報警信號，并可以從抽放站和上位機上查詢故障發(fā)生原因；

14) 對其它參數如泵軸溫、水溫等也可設置超限報警功能；

15) 在上位機所有的操作都具有操作權限管理和操作記錄功能；

16) 系統(tǒng)可通過高速工業(yè)以太網將數據實時連接到調度中心；

17) 當交流斷電時，系統(tǒng)可連續(xù)供電2小時以上，保證在停電情況下系統(tǒng)監(jiān)測數據不丟失；

18) 系統(tǒng)留有20%的I/O接口點數備用。

1.5 系統(tǒng)優(yōu)勢

系統(tǒng)對瓦斯抽放泵站采用全自動監(jiān)控技術，為實現泵站無人值守提供了技術支撐。在監(jiān)控參數的同時可以觀察現場設備真實的運行請礦，分析運行數據，實現故障預警、保護等功能，保障抽放系統(tǒng)安全運行。