矿用水泵

关键词： 矿用 集控 水泵

矿用水泵（精选三篇）

矿用水泵 篇1

一、传感器介绍

1. 电动阀门。

用于阀门的开启、关闭或调节, 是对阀门实现远控、集控和自控的必不可少的驱动装置, 具有功能全、性能可靠、控制系统先进、体积小、重量轻、使用维护方便等优点。

2. 正负压传感器。

压力变送器对动态和静态压力测量是通用的, 具有卓越的抗腐蚀性、高稳定性和高密度特性。由于它的固有频率和坚固的结构, 使该变送器经得起强烈的冲击和振动。

3. 超声波流量计。

它是以速度差法为原理, 测量圆管内流体流量的仪表, 采用了先进的多脉冲技术、信号数值化处理及纠错技术, 能够有效地抵抗来自变频设备的干扰、电磁场的干扰和系统流态的干扰, 可安装在煤矿井下等危险的场合。

4. 投入式液位计。

投入式液位传感器选用进口不锈钢隔离膜片敏感元件, 将芯片装入不锈钢壳体内, 采用特制的防水通气电缆将信号引出, 传感头投入被测液体内, 电缆接入仪表盒。由于采用特制的防水通气电缆, 使感压膜片的背压腔与大气良好相通, 测量液位不受外界大气压的影响, 测量准确, 稳定性好, 并具有优良的密封和防腐性能, 可直接投入水、油等液体 (包括腐蚀性液体) 中长期使用。

5. 非接触式液位计。集传感器和电子单元于一体的超声波液位计, 能有效地测量敞开或密封容器中的液位。

二、监测功能

安全的控制离不开周密的监测, 矿用水泵自动控制监测信号为设备的控制提供了可靠的保障, 控制系统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电动闸阀, 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、现场设备两大部分组成。主要监测的信号有如下几种。

1. 被动反馈类。

有高压开关提供的各主水泵、潜水泵的开停信号, 电机电压、电流信号, 真空泵的开停信号, 各电动闸阀的开关位置和开关过位信号, 各个电动球阀的开关到位信号。

2. 主动监视类 (传感器监测类) 。

(1) 排水管路的流量。采用独立屏显的隔爆超声波流量传感器监测误差小于2%, 安装方便, 不破坏排水管壁。

(2) 水仓的水位信号。采用超声波或压膜水位传感器监测, 能随时显示水仓水位的具体高度, 精确到5mm传到PLC, 同时在触摸屏和地面上位机显示。

(3) 泵体内的真空度。采用绝压传感器监测泵体内部的真空度, 将数据传到PLC内, 此数据为启动水泵的重要依据。

(4) 排水口压力。采用正压传感器监测泵出口压力达到因海拔高度差别压力后, 方可开启排水阀进行排水, 在泵运行过程中压力过低为故障停泵的依据之一。

(5) 射流系统管路压力。如果排真空系统为水流的方式, 在引流管增装一个正压传感器以监测管内的水压。

(6) 电机绕组预埋及电机轴承温度。电机预埋的温度传感器数据将采集到PLC内进行温度监测, 在温度过高时, 成为故障停泵的依据之一, 并在操纵台上实施仪表和触摸屏双显示方案。

三、控制方式

本着水位优先的原则实现各个水泵的自动控制, 当水位达到高位或不在低位而处在用电低谷时间内, 将自动启动运行泵;当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内将自动停泵。当水位达到上限水位时, 自动启动运行泵及备用泵, 直到水位低于高位时停止备用泵只运行运行泵, 当达到低位或不在高位而处在用电高峰时间内, 自动停泵。

1. 手动控制功能。根据实际需要也可以从自动控制方式切换到手动控制方式。此方式下操作人员在操作台上人工手动控制。

2. 单机自动控制。地面监控主机将工作方式切换到单机自动时, 可在地面监控主机上单独控制系统中的各设备。

3. 就地手动控制。

各设备工作方式打到就地位置时, 可直接在开关上或设备附近的检修就地控制箱上人工手动控制。此方式主要用于设备检修。

四、工作环节

监控装置可分六个环节:排真空环节、闸阀操纵环节、水位自动监控环节、参数传输环节、故障保护环节和电机的自动控制环节。

1. 排真空环节。

水泵只有在其叶轮淹没于水中的情况下, 泵体内部才能形成必要的真空度实现正常供水。如果真空度不够, 泵内有空气存在, 将会造成不上水或转动部件烧坏等故障, 因此, 启动前的排真空是水泵工作的重要操作项目之一, 本方案采用射流阀抽真空。由高精度真空传感器检测真空度, 压力、流量作为监测真空度的后备。

2. 闸阀操纵环节。

为了减小启动功率, 水泵操作规程规定离心式水泵一定要关闭出水阀启动, 而当水泵停车时, 为了避免水锤事故, 必须先关闭闸阀, 缓慢减小流速, 最后停车。

当泵体内充满水后, 以启动和停止1号泵为例, 其过程如下:启动时, 先启动1号电机, 然后打开相应电动阀 (以“轮换工作”原理, 根据上次所用的管路, 此次换另一趟管路) , 停止时, 先关电动阀, 最后停1号电机。

3. 水位自动监控环节。

水位自动监控环节的任务是根据水位的高低自动准确发出开、停水泵命令。水位传感器的可靠性和准确性直接影响整个控制系统。为此选用超声波传感器, 它具有高精度、非接触式、非机械式、维护方便、安装容易、标定简单等许多优点。

矿用水泵安装、常见故障分析及处理 篇2

►►一、矿用水泵的安装

1.矿用水泵的选择

选择矿用水泵首先要考虑的是所处矿山的涌水量, 根据涌水量的多少选择合适的排水量水泵。同时要综合考虑矿用水泵排除的多是一些固体颗粒浆体, 所以要选择水泵时要根据浆体的性质选择适合的水泵。在选用水泵时还要考虑的是水泵的扬程是否能够满足矿山排水的需要, 综合这些因素选择合适的水泵是矿山水泵正常使用的前题。由于水泵作为框上能耗较大的机械之一, 在满足上述条件之后选择能耗较低的水泵同样是我们需要考虑的。

2.矿用水泵的安装位置选择

矿用水泵通常不是单一的设备存在的, 一般会有多台水泵共同工作, 所以在水泵安装过程中要选择一个合适可以容纳多台水泵同时工作的平台, 这个平台还要稳固并且水平。并且要考虑水泵与配电室的距离, 便于电源的连接, 还要考虑排水口的设置, 水泵作为排水系统中最重要的一环, 承担着维护矿山整体安全的重要职能, 所以在排水口选择是一般选择两个排水口, 以防在遇到突发情况后的排水不畅。

3.矿用水泵的找平

在矿用水泵的安装过过程中水泵的平衡时一个非常关键的控制点, 水泵和动力机械采用轴连接时要确保轴心在同一条直线上, 防止机组运行时产生震动, 造成轴承的过度磨损。如使用传送带连接要保证两个轴心的平衡, 保证轴心的受力是一致的。

4.矿用水泵的管路连接

矿用水泵的连接要尽量保证吸水管以及底阀的密封良好, 减少弯头, 接头, 以及阀门, 这些因素的存在不仅仅容易影响水泵的排水效果, 还会增加了水泵的能耗。

►►二、矿用水泵常见的故障以及原因分析

1.水泵的排水量不能满足涌水量的需要

水泵在使用的过程中经常会出现本来选用的水泵的型号能够满足矿山的涌水量, 但是实际排水量较理论数值相差较大, 一般发生这种故障, 我们可以考虑的因素主要是水泵的吸水管或者底阀的密封性不强, 在吸水的同时由于空气的吸入, 影响了水泵的排水能力;还有可能是吸水口由于浆体的含水量的问题部分堵塞了吸水口或者底阀的进水深度太小, 再吸水的过程中抽空;或者是水泵工作过程中叶轮的磨损较为严重;吸水高度超过了水泵的扬程。

2.水泵的功率消耗大大超过了其正常运转的消耗

水泵在运转过程中功率可能大大超过了其正常工作的功率, 在晕倒正中情况是我们首先要考虑的是水泵转速, 正常运转的水泵, 转速决定了其功率的消耗, 水泵的转速高低决定了正常运转的水泵的能力消耗的高低;再者就是在水泵运转过程中由于泵轴与传送轴不在一个水平面上, 导致泵轴弯曲, 造成了能量的损耗, 还可能是水泵吸入了泥沙, 堵塞了水泵, 或者是电机的轴承损坏。

3.在水泵运行过程中泵体剧烈震动, 有噪音

发生这种故障的原因很有可能是由于多台水泵长期共振, 导致泵腿的固定螺丝出现松动, 或者是水泵的安装过高, 还有可能就是泵轴与传送轴不在一个水平面上, 再者就是电机的轴承发生故障。

4.传动轴或电机过热

发生这种故障原因一般就是皮带或者传动轴从长期缺少润滑, 总是处于干磨的状态, 时间过长就会造成轴承的损坏。

5.水泵不出水

这个故障如果发生在水泵启动之时, 那么说明水泵的密闭性发生问题, 叶轮的转动不足以将水从吸水口吸出, 假如是在运转过程中发生这种故障那么我们首先考虑的是吸水口是否被泥沙堵死, 或者是吸水管是否存在破裂, 假如均没有发现组件的障碍那么就要考虑是否是动水位低于水泵滤水管。

►►三、矿用水泵的故障排除

在分析如何排除水泵的故障之前我们先总结一下以上引起以上故障的几个主要原因, 并进行有针对性的排除故障。

首先水泵发生故障是由于安装过程中的不合格造成的, 主要表现在水泵扬程的选择不合格, 不能满足矿山排水的扬程需要;在安装过程中轴连接时轴心不在同一条直线上, 传送带连接两个轴心不平衡, 进而造成了水泵轴心发生弯曲, 电机的轴承在长期的受力不平衡的情况下发生的损坏, 还有就是在安装过程中水泵安装位置过高, 且固定不牢固。

其次是不注重在使用过程中对水泵的保养, 在水泵的运转过程中不注重润滑, 造成的各个元器件处于干磨的状态, 从而缩短了使用寿命, 在水泵的使用过程中不注重对水泵固定的稳定性的检查, 造成水泵的震动, 进而引发一系列的故障。

还有就是水泵的配套设施的问题, 水泵转速高低, 电压起着决定性的作用, 供电电压不稳, 对水泵的转速以及使用寿命都会产生很大的影响。

再者就是在使用过程中对所排水的特性监控不严, 造成进水口的堵塞, 影响了水泵的正常使用。

基于此我们可以通过以下途径来处理水泵的故障:

1.细化安装过程, 确保水泵的安装能够满足排水的扬程, 安装的高度适中, 固定牢靠, 安装过程中轴连接时轴心在同一条直线上, 传送带连接要保证两个轴心平衡。

2.注重在使用过程中对水泵的保养, 在水泵的使用过程中注意对水泵的持续固定, 注意对个元器件的润滑, 确保其平稳润滑的运行。

3.水泵的供电系统要有稳压装置, 同时要密切关注电压的变化。

4.注意检查排水的特质, 在遇到所排放浆体的特征变化时, 要增加对进水口的检查频率, 要增加对叶轮等内部泥沙的清洗。防止堵塞叶轮或者吸水口, 影响水泵的正常使用。

以上几点不仅仅是遇到故障时的排除手段, 同样是预防水泵故障的有效手段。

摘要：水泵在矿山的给排水, 保护工矿安全过程中起着非常重要的作用, 水泵的安装对后期使用的影响较大, 在分析其安装工艺的基础之上, 分析水泵常见的故障以及排除方法, 让水泵在矿山给排水中发挥更大的作用是本文探讨的重点。

关键词：矿山,水泵,安装,常见故障

参考文献

[1]李田兴.东庞矿特大突水快速联合排水技术的研究与应用[J].工矿自动化, 2010, (07)

矿用水泵 篇3

随着煤矿开采由浅部向深部发展, 近年来煤矿透水事故频繁发生, 因此其对井下排水泵的自动化控制水平的要求不断提升。 在煤矿井下如果直接启动水泵, 其高压大功率电机在启动过程中产生的电流冲击容易引起配电网局部母线电压的瞬间凹陷, 继而触动配电网络继电保护, 使之误动作, 同时冲击电流产生的热效应使电机的定子绕组温升过大, 使电机绕组极易短路, 使电机的使用寿命缩短。

煤矿常用的可变电抗式软启动器多采用常规限流软启动, 但是这种启动方式仍然不能很好的抑制启动电流。 因此, 本文在原有可变电抗式限流启动的基础上引入模糊自适应PID控制策略, 采用DSP作为微处理器, 配合电压、电流检测电路, 实现电流的闭环控制。 仿真结果证明, 新型软启动器可以使电机的启动过程优化, 减小启动电流的冲击。

1模糊自适应PID控制软启动系统总体结构

1.1控制系统的总体结构

本系统由可变电抗器、晶闸管功率变换单元 (SCR) 、三相交流电源、电压及电流检测电路、驱动单元和模糊自适应PID控制系统、键盘和显示器等单元组成。

其中, 采用具有高速和高精度处理能力的DSP处理器TMS320F2812作为本系统的核心芯片。

1.2控制系统的工作原理

可变电抗器的高压绕组与电机的定子绕组串接, 低压绕组与晶闸管功率变换单元连接, 组成阻抗控制回路。 DSP微处理器实时在线采集电机启动电流并与给定限流值进行比较, 计算出晶闸管触发角的相移量, 经驱动单元, 控制功率变换单元中晶闸管的通断, 控制可变电抗器的低压绕组的阻抗值, 并通过阻抗变换, 改变电抗器与电机串接的高压侧阻抗值, 以改变整个高压回路阻抗值, 进而控制电机启动电流。

2模糊自适应PID控制器设计

本文引入模糊自适应PID控制, 运用模糊控制的基本理论和方法, 对常规PID的参数进行在线自整定, 控制晶闸管触发角相移量的输出, 能够提高可变电抗器阻抗变换的精度, 实现更加精准的控制。其控制原理图如图1所示。

2.1输入和输出选取

以实际采集到的电机定子绕组电流与限定的启动电流的偏差e (i) 和其偏差变化率ec (i) 为模糊控制器的输入, 经模糊化后, 依据规则库设定的控制规则, 经由模糊推理在线整定PID的3个参数。

2.2模糊子集和论域的设定

电流偏差e (i) 和电流偏差变化率ec (i) 以及模糊控制器的输出变量 △kp、△ki、△kd的模糊子集分别设为{NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}, 分别代表着, 负大, 负中, 负小, 零, 正小, 正中, 正大。输入变量电流偏差e (i) 的量化论域设置为[-6, 6], 同时把电流偏差变化率ec (i) 的论域也设置为[-6, 6], 比例因子设置为1, 并且选取高斯函数作为输入变量的隶属度函数。 模糊控制器的输出变量 △kp、△ki以及 △kd的量化论域设为[-1, 1], 比例因子设置为1, 同时也选取高斯函数作为 △kp、△ki、△kd的隶属度函数。

3系统仿真与结果分析

为了验证本文所提出的基于模糊自适应PID控制策略的软启动性能, 以220k W、6k V三相鼠笼式电机为研究对象, 在MATLAB中分别建立常规软启动方式下和模糊自适应PID软启动方式下的仿真模型, 并采用电流闭环的限流控制。

仿真中的实验电机选取三相鼠笼式高压异步电机, 其主要参数为:额定功率220k W, 额定电压6k V, 频率为50Hz, 额定电流为32A, 定子绕组电阻为1.83Ω, 定子漏感为0.0358H, 每相折合电阻为3.71Ω, 折合漏感为0.0358H, 励磁电感为0.9872H极对数为2。

3.1常规限流软启动

图2为常规限流软启动方式下5秒内的启动电流仿真波形。 分析波形可知, 启动阶段, 电流最大值为150A, 在1.6秒电流达到设定值120A, 在3.7秒左右完成启动。 整个启动过程, 电机电流随电机转速上升逐渐减小, 在电机转速将要达到额定转速时, 电流迅速下降到实际运行电流;同时在启动过程中电流波动较大, 启动不平稳。

3.2模糊自适应PID软启动

图3为模糊自适应PID软启动在4秒内的启动电流。启动初始阶段, 最大电流为122A, 在0.3后电机的启动电流达到初始设定值120A, 启动电流随着时间平滑的减小, 电机平稳的加速, 在3.8秒左右电机定子电流迅速降低到额定电流值, 电机达到额定转速。

由图2和图3比较可得, 引入模糊自适应PID控制策略的软启动相比于传统的软启动, 在3.7~3.8秒的启动过程中, 能更好的限制电机的启动电流, 抑制电机启动过程中电流的频繁波动, 使电机的启动电流曲线更加的平滑。

4结语

本文针对传统矿用高压潜水电机在启动过程中存在的过电流问题, 提出了采用模糊自适应PID控制可变电抗器的高压电机软启动控制策略, 分析了模糊自适应PID软启动系统组成以及其具体工作原理, 给出了模糊自适应PID控制器设计步骤并在MATLAB中建立了具体的软启动仿真模型。

通过对高压异步电动机在传统限流软启动和模糊自适应PID限流软启动的仿真结果分析对比可知, 引入模糊自适应PID控制策略的软启动相比于传统的软启动, 能更好的限制电机的启动电流, 减小对供电网络的冲击, 同时优化电机的启动电流曲线。

参考文献

[1]袁佑新, 王亚兰, 彭万权, 严进林, 等.基于可变电抗的高压软启动器研究[J].电力自动化设备, 2007, 27 (11) :38-41.

[2]杨致泰, 石翔, 等.可变电抗式软启动器研究[J].山东理工大学学报 (自然科学版) , 2012, 26 (5) :84-87.

[3]张泾周, 杨伟静, 张安祥.模糊自适应PID制的研究及应用仿真[J].计算机仿真, 2009, 26 (9) :132-135.

[4]祝龙记, 石晓艳.电气工程与自动化控制系统的MATLAB仿真[M].中国矿业大学出版社, 2014, 1.