矿井排水系统设备及控制改造的研究

论文摘要

矿井排水系统是矿山五大系统之一。矿井排水系统运行的好坏直接关系到矿山安全生产和经济效益,因此,一套完善、操作方便、经济、实用的控制系统对其进行监测和控制是保障矿井排水安全、可靠运行的最佳途径,也是提高矿山管理和自动化水平的有效手段。本文根据某矿山排水系统的改造项目的要求,分析和比较了各种排水形式和相关设备,同时根据自动排水系统的实际应用要求和将来的发展趋势,进行自动控制和远程监控设计。本文的主要工作和成果如下：1.根据对排水系统自动控制和可靠运行的要求,对矿井排水系统自动控制的整体结构和软、硬件进行了设计,实现“避峰就谷”和其他基本的控制要求。2.对管道的关键辅件进行了功能研究和探索,采用真空贮水桶自动引水,采用多功能水泵控制闸阀取代逆止阀、水锤消除器、电动阀,在旁通管安装一只电动阀门实现自动注水,提高了水泵的排水效率,同时也保障水泵能安全、高效地运行。3.分析研究了井下自动排水系统中需要检测的特征参数及检测方法。4.通过以太光纤环网实现PLC与上位机之间的数据通信,选用MCGS组态软件作为上位机软件实现对排水系统的远程监控。本次改造根据某矿山的技术现状,设计了一套适用于非煤矿井排水的自动控制系统,实时监测排水系统各项运行参数,自动控制水泵的运行。本方案考虑在保证系统工作的稳定性、可靠性的前提下节约成本,且最大限度地满足现场的实际需求,对保证井下安全和设备经济运行有重大意义,也为同类企业在改进自身的控制系统时提供借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 矿井排水系统概述
• 1.2.1 井下水的来源及危害
• 1.2.2 矿井排水设备分类
• 1.2.3 矿井排水设备的组成
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究目的及意义
• 1.5 主要内容及章节安排
• 第2章 矿井排水设备及控制改造方案
• 2.1 矿井基本情况
• 2.1.1 目前情况
• 2.1.2 水泵排水过程
• 2.1.3 排水过程可实现自动化的环节
• 2.2 自动排水系统的构建
• 2.2.1 自动排水系统控制原理
• 2.2.2 控制方案
• 2.3 系统设计原则
• 2.4 系统方案设计
• 2.4.1 设备概况
• 2.4.2 系统配置
• 2.4.3 系统功能
• 2.4.4 控制方式
• 2.4.5 系统主要特点
• 2.5 本章小结
• 第3章 管路附件的选择与设计
• 3.1 水泵的汽蚀
• 3.2 水锤的防治
• 3.3 自动注水设备改造
• 3.4 闸阀的选择
• 3.5 本章小结
• 第4章 自动排水系统的特征参数及检测措施
• 4.1 概述
• 4.2 水仓水位的检测
• 4.2.1 液位传感器
• 4.2.2 液位传感器的选择
• 4.3 水泵流量检测
• 4.3.1 电磁流量计
• 4.3.2 电磁流量计的选型与安装
• 4.4 电动机运行状态监测
• 4.5 水泵运行状态监测
• 4.5.1 水泵的工况点
• 4.5.2 电机电流与水泵流量的关系
• 4.5.3 水泵运行状态监测的实施
• 4.6 本章小结
• 第5章 PLC控制柜方案设计及理论分析
• 5.1 可编程控制器PLC概述
• 5.1.1 PLC的基本结构
• 5.1.2 PLC的工作原理
• 5.1.3 PLC的特点
• 5.1.4 PLC与继电器控制系统的比较
• 5.1.5 PLC的应用
• 5.2 水泵控制柜设计
• 5.2.1 水泵控制柜原理图设计
• 5.2.2 水泵控制柜硬件设置
• 5.2.3 本系统中PLC控制程序的软件设计
• 5.3 本章小结
• 第6章 控制系统与上位机的通讯
• 6.1 控制系统的通讯网络
• 6.1.1 工业以太网概述
• 6.1.2 组网方式
• 6.1.3 控制系统网络设计
• 6.2 上位机软件的选择
• 6.2.1 组态软件概述
• 6.2.2 MCGS软件
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果