乳化液泵站无人值守控制系统

2016/11/21 21:24:38 jjcai119 加入收藏
技术状态: 研发完成
研发成果得谷粒:200
申请项目得谷粒:50;
乳化液泵站无人值守控制系统

一、创新背景

      乳化液泵站是采煤工作面的压力控制中心,为工作面支架提供压力源。泵站由两个乳化泵(一台工作,一台备用)一台水箱,磁力组合开关组成,泵站与轨道设备列车连接在一块,可以随着工作面推进自动迁移设备列车。每班必须由泵站司机看守,时刻注意泵站压力情况及水箱水位变化,当遇到危急压力情况时,必须要迅速停泵,不得马虎大意,每分每秒都要聚精会神,稍一疏忽不能按时停泵,就会造成危险事故。工作面支架要想支护可靠,泵站压力要达到30MP,压力虽然是支撑天的动力,但也时刻危机着人员的安全,现场实际中,经常出现压力伤人事故,如何能保证好安全生产,就要从源头入手,就要将泵站运转做到更安全、更高效。为此,根据现场实际需要,经过充分论证,运用plc系统控制可解决这一弊端,编制控制程序,将plc与触摸屏通讯,设计控制线路。自动实现在线监视控制,保护自动识别判断是否停机,可实现无人值守。目前厂家还没有做出该类产品。

二、开发保护程序功能

1、堵管

2、爆管

3、压力超高

4、压力不足

5、水箱液位自动判断加水,监视供水管路水压

6、长时间不用压力自动停泵

7、自动循环换开泵

8、运转互锁功能

9、运转时间自动累加、约定到达时间后提醒检修

三、项目开发需用材料

西门子PLC主机CPU224

EM231模拟量模块

通态触摸屏TPC7062TD

485通讯线(子母接口)

压力传感器(4-20ma)

液位传感器(4-20ma)

独立电源模块

四、预期效益分析

      该项目仅仅投入几千元材料购买费用,自己开发控制程序,编制触摸屏程序,自己配线,就可做成产品,以往仅仅购买带有一套控制程序的plc就上万元,该项目厂家还没有做出产品,我们自己做,一方面节约成本,另一方面更切合实际现场需要,方便后期维护保养,更为重要的是提高了采煤工作面的压力安全使用状况,杜绝压力伤人事故的再次发生,保护设备正常运转,自动监视压力使用情况,自动开停泵,节约大量电能,可以实现无人值守,降低人员工作量,节省人员工作支出等,此项目非常具有应用价值,自动化控制是煤矿生产创新发展的必由之路。

研发成果展示

      截止目前,控制保护程序开发完毕,经过地面组装调试,应用自制试验台工作试验,完全满足工作需求,下一步就要大批量购置配件,组装下井使用。


 系统控制原理

项目开发分为两大部分:

一、plc控制程序研发

主机控制采用西门子CPU224系列,存放开发程序,用于逻辑比较、输入输出控制。模拟量模块采用EM231型号,用于将采集到的传感器模拟量转换成数字量,传递给主控CPU。传感器分为压力传感器、液位传感器,传感器将实际测量得到的数值转化成电流数值,压力传感器量程数值为0-60mp,对应电流数值4-20ma。液位传感器量程数值为0-1500mm,对应电流数值为4-20ma。

其换算公式为:(32000-6400)÷量程最大值=(AIW0-6400)÷实际测量值压力

压力传感器会根据乳化泵运行压力不断变化,适时监控(液位传感器同理),并将测得数值输送到模拟量模块输入端口aiw0,经过设计程序换算,得到数字量,并与程序设定数值进行逻辑比较判断,分析运行状态是否正常,与各保护设计数值比较,对口显示各保护单元,做出指令控制。具体各保护类型原理如下:

1、初始压力保护

当乳化泵开始启动后,泵站开始打压,如果10秒钟(实际参考值)内没有达到25兆帕以上,系统默认为管路沿线有漏液现象,不允许继续运行,自动停泵。

2、压力超高保护

当乳化泵运转中,压力突然升高超过30兆帕(继续保持2秒超高现象),此时系统会认为真正出现堵管现象,造成压力超高,泵站不卸载,会自动停泵,防止爆管现象,危急人身安全。

3、爆管保护

当乳化泵运转中,压力突然下降(5秒内压力迅速从25兆帕以上迅速降下),系统就可判断出现爆管现象,迅速停泵。

4、自动停泵保护(省电模式)

当乳化泵正常运转中,工作面支架用压时,泵开始打压,不用压力时,泵正常卸载,此时无法判断压力是否一直继续用下去,泵就得无休止的运转下去,浪费大量电能,削减设备运行寿命,该系统就可以自动识别分析判断,10分钟内泵一直保持压力不变时,说明泵一直卸载状态,就可判断没有使用压力情况,自动停泵,节约电能。

5、水箱液位保护

水箱液位由液位传感器实时监控,当液位降到0.5米时,系统开始加水控制,自动控制电磁阀开始加水,到达1.2米时停止加水保护,确保水位正常。

6、吸空保护

此保护是在液位加水保护基础之上又一重要保护,当系统判断液位降到0.5米时,开始加水,这时会经常遇到供水管路停水现象,如果有泵站司机会很容易发现,但此系统就是无人值守,必须判断加水期间是否出现停水现象,原理是一分钟加水期间,液位还持续在0.5米没有升高,甚至下降,此时判断供水管路出现停水现象,必须停泵,防止乳化泵吸空发生。

7、运转互锁、运转时间累积保护

两泵必须一台运转,两台同时运转会造成压力超高现象,控制程序进行互锁设计。每台泵都设计了运转时间累加,规程规定,乳化泵必须连续运转250小时必须换油检修,系统会硬性锁住控制,不得带病继续运转。





接线系统图




二、通态触摸屏编程

运用通态软件编程,编写控制显示画面,各保护提示信号警示,自动加水提示,运行时间累加显示,

压力值显示,1号、2号泵运转显示等。用485通信电缆将显示触摸屏和plc联接,进行通信控制。

此项目还可延伸,将运行监视数据用通信传输地面,可进行远程监控。




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