¿Diseño y aplicación de sistema de drenaje automatizado para minas de carbón?
A partir de la composición del sistema de drenaje automatizado de la mina de carbón subterránea, combinado con la efectividad de la aplicación del sistema de drenaje automatizado, el artículo detalla las funciones del controlador y monitoreo del sistema de drenaje automatizado de la sala de bombas de drenaje principal subterráneo. sistema, e introduce brevemente el agua de trasvase La situación actual del drenaje automático de almacenes y pequeños nidos de agua dispersos. Al mismo tiempo, combinado con el desarrollo de la construcción inteligente de minas de carbón, se propuso un plan para un sistema de análisis del estado del equipo y un sistema de monitoreo del régimen hídrico, y se propuso un método para mejorar la eficiencia del uso del equipo en la sala de bombas de drenaje principal. con el objetivo de brindar ciertas orientaciones y sugerencias para la construcción de minas inteligentes.
En la industria del carbón, las minas con grandes entradas de agua representan una gran proporción. El funcionamiento seguro y fiable del sistema de drenaje está directamente relacionado con la producción segura de las minas. En la actualidad, las minas de carbón tradicionales todavía insisten en utilizar equipos de arranque y parada manuales y sistemas de drenaje monitoreados manualmente. El grado de automatización es bajo, la capacidad de respuesta a emergencias es deficiente y, al mismo tiempo, existen grandes riesgos para la seguridad. Cubra completamente las ubicaciones de drenaje subterráneo, la cantidad de trabajadores es grande y la eficiencia laboral es baja. A medida que la situación de exceso de capacidad en la industria del carbón se vuelve cada vez más grave, la producción segura ha recibido una atención generalizada por parte de la sociedad. Actualmente, la ciencia y la tecnología avanzan rápidamente. En el contexto de la era de la industrialización y la integración de la información, la realización del drenaje automático desatendido es una. Eslabón importante en la realización de minas inteligentes. La sala de bombas de drenaje principal está desatendida y el tanque de agua de transferencia y los pequeños nidos de agua discretos se drenan automáticamente. Al mismo tiempo, se monitorea el estado operativo del equipo de drenaje, se analiza el consumo de energía y se analiza el estado del equipo en sí. diagnosticado inteligentemente para proporcionar medidas preventivas para el mantenimiento de los equipos La dirección de desarrollo futuro y la tendencia inevitable de las minas inteligentes es implementar planes de mantenimiento integrales, mejorar la vida útil de los equipos y reducir las tasas de fallas [1-3].
1 Descripción general de las condiciones hidrológicas y el sistema de drenaje de la mina de carbón Jinjie
Los principales acuíferos en el campo de la mina de carbón Jinjie incluyen agua de poro de capa suelta (agua de capa de arena) y agua de poro de la Formación Zhiluo. y agua confinada en fisuras Hay dos capas de acuífero (capa de acuífero de roca erosionada). La primera incluye la capa freática de aluvión del valle y la capa freática de la Formación Salawusu. En las zonas locales hay cavidades de rocas quemadas y buceo en fisuras. En la actualidad, el flujo normal de agua de mina es de aproximadamente 3700 m3/h. Los componentes principales del flujo de agua son los siguientes: alrededor de 700 m3/h de cada frente de trabajo minero completamente mecanizado, alrededor de 1500 m3/h de la cantera, aproximadamente 1500 m3 de cada frente de trabajo de reserva y una pequeña cantidad de flujo de agua de cada pozo y callejón. La mina está equipada con 2 salas de bombas de drenaje principales centrales, 4 salas de bombas de drenaje de paneles y 2 salas de bombas de drenaje sumergibles. De acuerdo con el sistema de drenaje principal y el equipo de tuberías existentes, la capacidad de drenaje actual de toda la mina es de 13.300 m3/h, lo que puede cumplir con los requisitos de defensa de entrada de agua existentes de la mina y tiene un gran margen.
2 Sistema de drenaje automatizado subterráneo
2.1 Sistema de drenaje automatizado de la sala de bombas de drenaje principal La sala de bombas de drenaje principal es el núcleo del sistema de drenaje subterráneo de la mina de carbón y proporciona energía para todo el drenaje de la mina. sistema. La configuración del equipo en este artículo se basa en la mina de carbón Jinjie. Cada bomba centrífuga resistente al desgaste en la sala de bombas de drenaje principal está equipada con un motor asíncrono trifásico de alta potencia, una válvula de compuerta eléctrica para la salida de agua y una válvula de bola eléctrica. para escape de vacío, así como sensores de presión, sensores de vacío y otros equipos de automatización. Al mismo tiempo, para garantizar el funcionamiento normal de la bomba de agua centrífuga, las minas están equipadas con equipos de extracción de aire o se han desarrollado planes especiales. El sistema de automatización integral de drenaje de minas de carbón recopila y detecta principalmente datos analógicos y digitales de forma automática. Los datos detectados por la cantidad analógica incluyen principalmente el nivel de agua en el tanque de agua, la corriente de funcionamiento del motor, la temperatura del eje de la bomba de agua, la temperatura del motor y el caudal de las tres tuberías de drenaje. Los datos de detección digital incluyen principalmente el estado del disyuntor de vacío del gabinete de arranque de alto voltaje de la bomba de agua y el contactor de vacío del gabinete del reactor, el estado de funcionamiento y la posición de apertura y cierre de la válvula eléctrica, el estado de funcionamiento del vacío. bomba, el estado de la válvula solenoide, el grado de vacío de la tubería de succión de la bomba de agua y la presión de salida de la bomba de agua, etc.
La recopilación de los datos anteriores se realiza principalmente mediante PIC. El sensor transmite los datos analógicos al PLC, y luego el PLC realiza los cálculos y el procesamiento correspondientes en los datos en función de los factores relevantes. Se juzga la entrada de agua en la mina de carbón, para controlar el control de arranque y parada de la bomba de agua. La mayoría de los datos analógicos restantes se utilizan para supervisar el funcionamiento del sistema de control automático, de modo que cuando ocurre una falla en el funcionamiento del sistema, se puede proporcionar información de retroalimentación oportuna para que el sistema pueda realizar ajustes relevantes de manera oportuna para evitar daños. a la bomba de agua y al motor. Después de recopilar diversa información sobre el volumen de datos en el PLC, se utiliza como condición y base para el procesamiento lógico relevante para controlar el funcionamiento de la bomba de agua. En todo el proceso, el método de procesamiento específico es convertir la señal analógica en una señal digital según la ley de muestreo adecuada y luego procesarla en consecuencia a través del PLC para lograr el control automático de la bomba de agua [4, 5].
2.1.1 Sistema de control principal El sistema de control principal de la casa de bombas de drenaje consta de un controlador PLC, equipo de E/S y varios sensores. El sistema de drenaje automatizado tiene las siguientes funciones: ① Monitoreo en tiempo real del nivel de agua en el tanque de agua a través del sensor de nivel de agua. El controlador emite instrucciones para arrancar y detener la bomba de acuerdo con los niveles de agua altos y bajos establecidos, y los ajusta. el número de bombas de agua en funcionamiento según la subida y bajada del nivel del agua ② Según el desgaste uniforme del equipo. Las bombas de agua en funcionamiento y en espera se conmutan según el principio para evitar que el motor se humedezca debido a un funcionamiento prolongado; inactividad de la bomba de agua ③ El sistema de control de la bomba de drenaje principal tiene una función de arranque y parada con un solo botón, que cumple simultáneamente con los requisitos de arranque y parada local con un solo botón, arranque y parada remotos con un solo botón, y mantenimiento y otros controles; métodos ④ El sistema tiene funciones de protección del motor como protección contra sobrecarga, protección contra cortocircuitos, protección contra pérdida de fase, liberación de bajo voltaje, protección contra sobretorque y corrección automática de secuencia de fases, y tiene funciones de protección de flujo y presión de la bomba de agua [8, 9].
2.1.2 Sistema de monitoreo El sistema de monitoreo de drenaje automático es el comando central de la sala de bombas de drenaje principal. Realiza la carga de datos y el monitoreo remoto desde tierra de la bomba de drenaje principal a través de la red del anillo de la mina, realizando el intercambio de datos. . Para implementar la sala de bombas de agua desatendida, basándose en la efectividad de la aplicación y la experiencia de ingeniería del sistema de monitoreo de la sala de bombas de drenaje principal de la mina de carbón Jinjie, el sistema de monitoreo de la sala de bombas de agua debe tener las siguientes funciones [6, 7]: ① En línea monitoreo del nivel de agua en tiempo real en el tanque de agua, lo que requiere un error No más de 01 m ② Se monitorean en línea varios parámetros de la bomba de drenaje principal, como el estado operativo de la bomba de agua, el voltaje de funcionamiento del motor, la corriente de funcionamiento y la apertura. estado de la válvula de compuerta eléctrica y de la válvula de bola eléctrica, la presión en tiempo real de la tubería de salida de agua, etc. ③ Instalación de la tubería de drenaje El medidor de flujo monitorea el flujo instantáneo y el flujo acumulativo de la tubería, y puede monitorear la utilización de la tubería de drenaje ④ Tiene consulta de datos históricos, y los datos de monitoreo en tiempo real durante la operación se pueden almacenar en la base de datos histórica para lograr eco histórico, análisis de tendencias históricas, etc. Función ⑤ Tiene la función de alarma de exceso de límite de valor analógico; y almacena la información de fallas en los datos históricos del registro de alarmas; también puede enviar la información de fallas al personal relevante;
⑥ Tiene la función de autodiagnóstico de fallas del sistema ⑦ Monitoreo El software tiene las características de; interfaz hombre-máquina amigable, operación simple y directa, administración de permisos bajo demanda y visualización intuitiva de imágenes dinámicas 8. Garantiza un funcionamiento confiable del sistema, una baja tasa de fallas, un mantenimiento conveniente y una modificación simple de la configuración; El sistema de automatización integral de drenaje de minas de carbón recopila y detecta principalmente datos analógicos y digitales de forma automática. Los datos detectados por la cantidad analógica incluyen principalmente el nivel de agua en el tanque de agua, la corriente de funcionamiento del motor, la temperatura del eje de la bomba de agua, la temperatura del motor y el caudal de las tres tuberías de drenaje. Los datos de detección digital incluyen principalmente el estado del disyuntor de vacío del gabinete de arranque de alto voltaje de la bomba de agua y el contactor de vacío del gabinete del reactor, el estado de funcionamiento y la posición de apertura y cierre de la válvula eléctrica, el estado de funcionamiento del vacío. bomba, el estado de la válvula solenoide, el grado de vacío de la tubería de succión de la bomba de agua y la presión de salida de la bomba de agua, etc. La recopilación de los datos anteriores se realiza principalmente mediante PIC. El sensor transmite los datos analógicos al PLC, y luego el PLC realiza los cálculos y el procesamiento correspondientes de los datos, en función de los factores relevantes, determina la cantidad de entrada de agua en el carbón. el mío, para controlar el arranque y parada de la bomba de agua. La mayoría de los datos analógicos restantes se utilizan para supervisar el funcionamiento del sistema de control automático, de modo que cuando ocurre una falla en el funcionamiento del sistema, se pueda proporcionar información de retroalimentación oportuna para que el sistema pueda realizar ajustes relevantes de manera oportuna para evitar daños. a la bomba de agua y al motor. Después de recopilar diversa información sobre el volumen de datos en el PLC, se utiliza como condición y base para el procesamiento lógico relevante para controlar el funcionamiento de la bomba de agua.
2.1.3 Análisis del estado de salud de los equipos Las minas inteligentes son una tendencia inevitable en el desarrollo de las minas modernas. El diagnóstico inteligente de los equipos de drenaje es un vínculo clave en la inteligencia de los equipos de drenaje. El tiempo de funcionamiento del equipo y el estado de salud del equipo en sí es la clave para las bombas de agua. Es un requisito previo para que la habitación esté desatendida. Se instalan sensores inteligentes multidimensionales en bombas y motores de agua, que utilizan el modo de transmisión de señal inalámbrica para monitorear parámetros como la vibración y la temperatura (temperatura del estator y temperatura del eje) de bombas de agua y motores en tiempo real, y establecer análisis de espectro de vibración y sonido. y temperatura de componentes importantes de motores y equipos, extrae características de evaluación de fallas, realiza alarmas jerárquicas basadas en el tamaño de las características, detecta y advierte posibles daños mecánicos al motor y predice la tendencia de desarrollo de las condiciones del equipo. La subestación de sensores integrados puede utilizar métodos de comunicación inalámbrica como Bluetooth para conectarse a los terminales portátiles del personal de mantenimiento. El personal de mantenimiento puede leer el estado de funcionamiento y el estado de salud del equipo después de acercarse al equipo. Al mismo tiempo, la subestación puede transmitir alarmas. , alertas tempranas, mantenimiento y reemplazo del equipo. Información como esta se envía directamente al personal de mantenimiento.
2.1.4 Análisis del consumo de energía del sistema de drenaje Las principales salas de bombas de drenaje de la mina están equipadas con subestaciones de paneles para realizar la interacción de datos entre el sistema de drenaje automatizado y la subestación a través de un análisis inteligente, "reducción de picos y llenado de valles". se adoptan "Principio de uso de electricidad, organizar razonablemente el tiempo de funcionamiento de la bomba de agua, de modo que la bomba de agua pueda funcionar en el punto de carga baja tanto como sea posible, reducir la fluctuación de la curva de carga diaria, reducir la pérdida de energía activa y Pérdida de potencia reactiva de la línea eléctrica y ahorro de facturas de electricidad. La tabla de operación de la bomba de la Sala de Bombas Central No. 2 de la Mina de Carbón Jinjie se muestra en la Tabla 1. Después del uso prolongado de la tubería de drenaje, se producirán incrustaciones en la pared de la tubería, lo que aumenta la resistencia de la tubería y reduce indirectamente el flujo de la tubería a través de los medidores de flujo instalados en las tuberías de entrada y salida de la bomba de drenaje principal. sala, las tuberías de drenaje A través del monitoreo en tiempo real del flujo de la tubería y el análisis de antecedentes de datos, podemos comprender la situación específica del sarro de la tubería, que tiene una importancia orientadora para la eliminación oportuna del sarro de la tubería y mejorar la eficiencia de la operación de la tubería. La mina de carbón Jinjie utiliza el monitoreo del flujo de la tubería y el análisis de datos para limpiar rápidamente las incrustaciones de la tubería, como se muestra en la Tabla 2. Después de mejorar el escalado de las tuberías, se mejoró la eficiencia de las bombas de agua y el consumo de energía por tonelada de agua por cada 100 metros aumentó aproximadamente un 5%. Después del uso prolongado de la tubería de drenaje, se producirán incrustaciones en la pared de la tubería, lo que aumenta la resistencia de la tubería y reduce indirectamente el flujo de la tubería a través de los medidores de flujo instalados en las tuberías de entrada y salida de la bomba de drenaje principal. sala, las tuberías de drenaje A través del monitoreo en tiempo real del flujo de la tubería y el análisis de antecedentes de datos, podemos comprender la situación específica del sarro de la tubería, que tiene una importancia orientadora para la eliminación oportuna del sarro de la tubería y mejorar la eficiencia de la operación de la tubería.
2.2 Tanque de transferencia de agua y drenaje automatizado de pequeños nidos de agua dispersos
El tanque de agua de transferencia subterráneo es responsable de la transición del drenaje a lo largo de la línea y el papel de la energía de drenaje suplementaria del carbón tradicional. Las minas todavía contratan trabajadores para transferir agua. La bomba de agua del almacén funciona en el sitio y la eficiencia laboral es baja. Afectado por la altura de la carretera, el efecto de aplicación del dispositivo de drenaje automático del tanque de succión de presión negativa es deficiente. En la actualidad, el drenaje automático del tanque de agua de transferencia generalmente está equipado con bombas de agua centrífugas, válvulas de compuerta eléctricas e inyección de agua. y válvulas de solenoide de escape y otros equipos automatizados Considere la tubería en la etapa inicial del diseño Adáptese a la bomba de agua y mejore la eficiencia operativa del punto de operación de la bomba de agua. Desde la perspectiva de los resultados de la aplicación real, la válvula solenoide de inyección de agua se inicia con frecuencia y tiene una vida útil corta, lo que afecta directamente el funcionamiento normal de la bomba de agua. Por lo tanto, los niveles de agua altos y bajos para el arranque y parada de la bomba de agua son necesarios. debe ajustarse razonablemente para evitar arranques frecuentes de la bomba de agua. La pequeña bomba de agua subterránea descentralizada está controlada principalmente por el arrancador magnético de arranque y parada del interruptor de la sonda de nivel de agua. Dado que hay muchos pozos de agua pequeños descentralizados subterráneos, considerando que el equipo se actualiza con frecuencia, la pantalla de configuración no se puede actualizar a tiempo. La mina de carbón Jinjie depende del uso del equipo y crea etiquetas electrónicas en el lugar para que sean visibles tan pronto como se conecte el dispositivo.
3 Sistema de monitoreo y análisis del régimen de aguas subterráneas
El control de los daños causados por el agua siempre ha sido la tarea clave de la prevención y el control del agua en las minas. En la actualidad, el sistema de drenaje de la mina no puede reflejar intuitivamente la situación. cambios reales en el régimen de aguas subterráneas, como se muestra en la Figura 1. Como se muestra, agregando sensores de nivel y flujo de agua al nivel de agua y a la entrada y salida de agua de la mina, e instalando medidores de flujo en las tuberías de salida de agua del aire de retorno subterráneo. túnel y túnel de drenaje, las condiciones del agua de la mina se monitorean en tiempo real y el sistema proporciona agua de la mina. Según el análisis de tendencias de la situación, se utiliza tecnología avanzada de IoT para realizar un drenaje conjunto inteligente de las minas y proporcionar una referencia para la toma de decisiones sobre el agua. trabajos de prevención y control. Además de recopilar información como el nivel del agua, la presión y el estado de la bomba de agua en cada punto de monitoreo, el sistema de monitoreo del régimen hídrico también debe tener una función de salida de relé que pueda controlar el interruptor para iniciar y detener la bomba de agua y enviar alarmas. y alertas tempranas para darse cuenta de la naturaleza dinámica del monitoreo del régimen hídrico, en tiempo real e interactivo. La estructura funcional del sistema de monitoreo del régimen hídrico se muestra en la Figura 2. El sistema de monitoreo del régimen hídrico puede dibujar curvas de tendencia en tiempo real y curvas de tendencia históricas de los regímenes hídricos, y generar automáticamente varios informes.
4 Conclusión
Con base en la introducción de las características del sistema de drenaje automatizado de las minas de carbón, se estudiaron los principios de funcionamiento de cada parte del sistema de drenaje automatizado y el drenaje automático. de las minas de carbón se aclaró. El principio de funcionamiento del sistema también destaca las ventajas y la importancia de aplicar sistemas de drenaje automatizados en las minas de carbón, explicando así la importancia y la necesidad de implementar el drenaje automatizado en las minas de carbón. Al mejorar el sistema de monitoreo de drenaje automático subterráneo, la mina de carbón Jinjie ha dejado desatendidos la sala de bombas de drenaje principal, el tanque de transferencia de agua y el pequeño nido de agua. Sobre la base de lograr una operación desatendida, se monitorearon las condiciones del agua de la mina y se propuso un plan conjunto de drenaje de la mina. Al mismo tiempo, al monitorear las condiciones de drenaje de las tuberías y organizar razonablemente los períodos de funcionamiento de las bombas de agua, se puede mejorar la eficiencia operativa de las bombas de agua y se puede abordar la incrustación de las tuberías de agua de manera oportuna para mejorar la eficiencia operativa de las tuberías, lo que puede reducir el consumo de energía por tonelada de agua por 100 metros en aproximadamente un 5%.
Para obtener más información sobre la redacción y producción de documentos de licitación de ingeniería/servicio/compra para mejorar la tasa de adjudicación de ofertas, puede hacer clic en el sitio web oficial de servicio al cliente en la parte inferior para realizar una consulta gratuita: /#/?source= bdzd