瓦斯抽放泵站监控系统设计改造方案

1.1 设计目标 

    实现矿井瓦斯抽放泵站无人值守安全监测监控功能.提高矿井瓦斯抽放泵站监控系统的安全性、准确性、可靠性；提高矿井瓦斯抽放监控系统自动化程度；确保矿井瓦斯抽放监控系统的先进性和经济性得到最佳组合。

1.2 设计依据

1) 《煤矿瓦斯抽放泵站设计规范》

2) 《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）

3) 《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2007）

4) 《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》

5) 《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》

6) 《煤矿安全规程》新版

7) 《煤矿安全质量标准化标准》

8) 《矿山电力设计规范 》（GB50070-2009）

9) 《爆炸及火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）

10)  《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》（AQ1027-2009）

11) 《供配电系统设计规范》 （GB50052-95）

1.3 项目现状

1. 瓦斯抽放泵： 2台

厂家:扬州长江自吸式离心泵

型号:2BEY-81  气量: 560  功率:560KW  转数:180r／min

2. 抽放泵配套防爆电动机： 2台

     厂家:南阳防爆电机

     型号:YB-500-6

     供电电压:10KV   电流:40.9A  功率:560KW 转速:9948R/MIN

     功率因数:0.83    效率:95.2%

3. 防爆电动阀： (4套)

厂家:南阳防爆集团

位置:主管路进气和出气各一套

手动阀10套

4、瓦斯监测显示柜4套：

实时监测抽放瓦斯的浓度、负压、温度、流量及抽放站的浓度以及各设备运行、故障情况

5. 断水保护器；1个

6. 循环水泵： 2台

7. 冷却塔： 1套   水池一个

8. 现场隔爆操作盒： 5套

分别为2套瓦斯泵、2套巡环水泵启动、停止按钮。

9. 防爆控制箱4套

厂家：常州兰陵   型号：KXDC-3X15-660DZ

在瓦斯抽放控制室内，每套控制3套电动阀门,面板具备远程和就地功能，可实现就地开、关、停。

1.4  技术改造方案及系统配置：

     改造控制系统主要由一套隔爆PLC控制箱、上位监控主机、测数字显示仪表、就地防爆控制箱、操作盒、电动阀门、雷达液位计等组成，对煤矿瓦斯抽放泵站系统进行集中监测与控制。同时可对现场进行视频安全监控，主要改造和功能如下：

1.4.1 系统控制方式

本系统采用矿用隔爆兼本质安全型PLC可编程控制箱是一种适用于煤矿有瓦斯及煤尘爆炸危险场所的自动化控制设备，它采用德国西门子、美国AB等国际知名品牌PLC作为监控核心。PLC控制箱采用模块化设计，系统架构配置灵活，可根据不同的需要来设计程序，使现场复杂的逻辑控制变得简单易行。此次通过改造的就地控制箱和隔爆PLC实现对抽放泵、循环泵、电动蝶阀等的远程操作，实现远程启停控制及运行状态显示，并具有监控模拟和显示故障诊断和报警功能。

1.4.2 系统监测参数

通过监控仪表柜与隔爆PLC的通讯实现对瓦斯抽放管道负压、气体温度、瓦斯浓度、瓦斯报警、管道混合流量、管道纯流量、混合流量累计（时、日、月、年）、纯流量累计（时、日、月、年）、等仪表参数和的监测，同时实现抽放泵电压、电流、功率、泵轴温、电机轴温的监测。还实现了对环境瓦斯浓度、循环水温度、循环水池水位的监视。按现场工艺要求设置参数上、下报警值、并进行报警。采用与电力通讯方式将抽放泵供电开关状态上传至调度中心。

1.4.3 组态软件界面

采用组态软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户系统控制能力、提高煤矿的安全生产力和效率、提高监控系统的可控质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。 结合PLC可编程控制箱实现整个抽放泵站自动控制，是煤矿瓦斯抽放监测监控系统的全自动控制理想解决方案。

1.4.4 控制内容

本系统对于瓦斯抽放系统中实施控制的设备主要包括：抽放泵的启停、水泵的启停、电动阀的工作状态控制等。

 此方案利用PLC对以上设备进行多种方式控制，确保系统高效、可靠、安全地运行，降低工人劳动量，方便管理。

1.4.5 系统结构

制结构方面，系统采用上位机、PLC可编程控制柜、受控设备三层结构，其中：上位机负责实时监控整个抽放系统所有设备的运行状态，采集监测数据，判断控制条件，下发控制指令，共享控制权力（实现网络远程控制）；PLC可编程控制箱：PLC可编程控制箱集中控制现场所有受控设备，通过储存的程序指令以条件式地判断分别精确地实现远程控制；受控设备：如抽放泵、电动阀等。

1.4.6 系统功能

1) 自动监测瓦斯抽放系统管道瓦斯浓度、管道压力、管道温度、管道工况流量、管道CO等管道参数；

2) 根据以上管道参数自动计算出管道标况混合流量和标况纯流量；

3) 自动统计出管道标况混合流量和管道标况纯流量的年、月、日、分累计量；

4) 自动监测瓦斯抽放系统中抽放泵轴温、电机轴温度、抽放泵开停、阀门工作状态、冷却塔开停、水泵开停等工况参数；

5) 自动监测真空泵供水状态、冷却水池水位；

6) 以上各监测参数和累计量等在监控柜和上位机实时显示；

7) 对系统的控制，提供无源的控制触点，而且常开/常闭状态，触点之间是否需要互锁可以自由选择，完全满足现场不同设备的控制接入需要；

8) 系统控制方式灵活，根据不同的需要，可以选择自动、手动控制模式；

9) 在自动模式下，当监控系统接收到启动、停止或者切换等信号时，可以根据工艺流程按顺序自动启动、自动停止或者切换抽放泵和相应设备（电动阀、冷却塔、水泵等）；

10) 在手动模式下，可以对系统中各设备实施分步操作，但是各环节之间存在先后顺序的闭锁；

11) 在检修模式下，可以对系统中各设备实施分别操作，各环节之间将不存在先后顺序的闭锁；

12) 可以在上位操作计算机组态画面上实现对瓦斯抽放系统的集中监控；

13) 系统具有自诊断和故障保护控制功能，当系统检测到瓦斯抽放站发生异常状态时，可以根据故障状态的差异，对瓦斯抽放站内被控设备发出控制指令，同时发出声光报警信号，并可以从抽放站和上位机上查询故障发生原因；

14) 对其它参数如泵轴温、水温等也可设置超限报警功能；

15) 在上位机所有的操作都具有操作权限管理和操作记录功能；

16) 系统可通过高速工业以太网将数据实时连接到调度中心；

17) 当交流断电时，系统可连续供电2小时以上，保证在停电情况下系统监测数据不丢失；

18) 系统留有20%的I/O接口点数备用。

1.5 系统优势

系统对瓦斯抽放泵站采用全自动监控技术，为实现泵站无人值守提供了技术支撑。在监控参数的同时可以观察现场设备真实的运行请矿，分析运行数据，实现故障预警、保护等功能，保障抽放系统安全运行。