瓦斯抽放泵站監控係統設計改造方案

1.1 設計目標 

    實現礦井瓦斯抽放泵站無人值守安全監測監控功能.提高礦井瓦斯抽放泵站監控係統的安全性 、準確性 、可靠性 ；提高礦井瓦斯抽放監控係統自動化程度 ；確保礦井瓦斯抽放監控係統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範》

2) 《煤礦安全監控係統通用技術要求》（AQ6201-2006）

3) 《煤礦瓦斯抽放規範》（AQ1027-2007）

4) 《爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求》

5) 《爆炸性環境用防爆電氣設備本質安全型電路和電氣設備要求》

6) 《煤礦安全規程》新版

7) 《煤礦安全質量標準化標準》

8) 《礦山電力設計規範 》（GB50070-2009）

9) 《爆炸及火災危險環境電力裝置設計規範》（GB50058-92）

10)  《煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障係統設計規範》（AQ1027-2009）

11) 《供配電係統設計規範》 （GB50052-95）

1.3 項目現狀

1. 瓦斯抽放泵 ： 2台

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台

     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 、瓦斯監測顯示櫃4套 ：

實時監測抽放瓦斯的濃度 、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. 循環水泵 ： 2台

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套巡環水泵啟動 、停止按鈕 。

9. 防爆控製箱4套

廠家 ：常州蘭陵   型號 ：KXDC-3X15-660DZ

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

1.4  技術改造方案及係統配置 ：

     改造控製係統主要由一套隔爆PLC控製箱 、上位監控主機 、測數字顯示儀表 、就地防爆控製箱 、操作盒 、電動閥門 、雷達液位計等組成 ，對煤礦瓦斯抽放泵站係統進行集中監測與控製。同時可對現場進行視頻安全監控 ，主要改造和功能如下 ：

1.4.1 係統控製方式

本係統采用礦用隔爆兼本質安全型PLC可編程控製箱是一種適用於煤礦有瓦斯及煤塵爆炸危險場所的自動化控製設備 ，它采用德國西門子 、美國AB等國際知名品牌PLC作為監控核心 。PLC控製箱采用模塊化設計 ，係統架構配置靈活 ，可根據不同的需要來設計程序 ，使現場複雜的邏輯控製變得簡單易行 。此次通過改造的就地控製箱和隔爆PLC實現對抽放泵 、循環泵 、電動蝶閥等的遠程操作 ，實現遠程啟停控製及運行狀態顯示 ，並具有監控模擬和顯示故障診斷和報警功能 。

1.4.2 係統監測參數

通過監控儀表櫃與隔爆PLC的通訊實現對瓦斯抽放管道負壓 、氣體溫度 、瓦斯濃度 、瓦斯報警 、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） 、等儀表參數和的監測 ，同時實現抽放泵電壓 、電流 、功率 、泵軸溫 、電機軸溫的監測 。還實現了對環境瓦斯濃度 、循環水溫度 、循環水池水位的監視 。按現場工藝要求設置參數上 、下報警值 、並進行報警 。采用與電力通訊方式將抽放泵供電開關狀態上傳至調度中心 。

1.4.3 組態軟件界麵

采用組態軟件開發工業監控工程 ，可以極大地增強用戶係統控製能力 、提高煤礦的安全生產力和效率 、提高監控係統的可控質量 、減少成本及原材料的消耗 。它適用於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控管理係統的開發 。 結合PLC可編程控製箱實現整個抽放泵站自動控製 ，是煤礦瓦斯抽放監測監控係統的全自動控製理想解決方案 。

1.4.4 控製內容

本係統對於瓦斯抽放係統中實施控製的設備主要包括 ：抽放泵的啟停 、水泵的啟停 、電動閥的工作狀態控製等 。

 此方案利用PLC對以上設備進行多種方式控製 ，確保係統高效 、可靠 、安全地運行 ，降低工人勞動量 ，方便管理 。

1.4.5 係統結構

製結構方麵 ，係統采用上位機 、PLC可編程控製櫃 、受控設備三層結構 ，其中 ：上位機負責實時監控整個抽放係統所有設備的運行狀態 ，采集監測數據 ，判斷控製條件 ，下發控製指令 ，共享控製權力（實現網絡遠程控製）；PLC可編程控製箱：PLC可編程控製箱集中控製現場所有受控設備 ，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製 ；受控設備 ：如抽放泵 、電動閥等 。

1.4.6 係統功能

1) 自動監測瓦斯抽放係統管道瓦斯濃度 、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) 自動監測瓦斯抽放係統中抽放泵軸溫 、電機軸溫度 、抽放泵開停 、閥門工作狀態 、冷卻塔開停 、水泵開停等工況參數 ；

5) 自動監測真空泵供水狀態 、冷卻水池水位 ；

6) 以上各監測參數和累計量等在監控櫃和上位機實時顯示 ；

7) 對係統的控製 ，提供無源的控製觸點 ，而且常開/常閉狀態 ，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製接入需要 ；

8) 係統控製方式靈活 ，根據不同的需要 ，可以選擇自動 、手動控製模式 ；

9) 在自動模式下 ，當監控係統接收到啟動 、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 ，可以對係統中各設備實施分步操作 ，但是各環節之間存在先後順序的閉鎖；

11) 在檢修模式下 ，可以對係統中各設備實施分別操作 ，各環節之間將不存在先後順序的閉鎖 ；

12) 可以在上位操作計算機組態畫麵上實現對瓦斯抽放係統的集中監控 ；

13) 係統具有自診斷和故障保護控製功能 ，當係統檢測到瓦斯抽放站發生異常狀態時 ，可以根據故障狀態的差異 ，對瓦斯抽放站內被控設備發出控製指令 ，同時發出聲光報警信號 ，並可以從抽放站和上位機上查詢故障發生原因 ；

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) 係統可通過高速工業以太網將數據實時連接到調度中心 ；

17) 當交流斷電時 ，係統可連續供電2小時以上 ，保證在停電情況下係統監測數據不丟失 ；

18) 係統留有20%的I/O接口點數備用 。

1.5 係統優勢

係統對瓦斯抽放泵站采用全自動監控技術 ，為實現泵站無人值守提供了技術支撐 。在監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 ，保障抽放係統安全運行 。