1 概述

矿井主排水泵房担负着排出井下积水的重要任务，是矿井防治水的重要组成部分，是保证矿井安全的关键环节。《煤矿安全规程》规定主排水设备应满足如下要求：

（1）必须有工作、备用和检修水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％。工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25％。

矿井 主排水泵 

（2）配电设备应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能同时开动工作和备用水泵。为了确保主排水泵的安全高效运转，应用自动化控制技术很有必要。这种现代工业化控制和监测装置，除能完成水泵的单机控制外，还可通过工业以太网传输接口模块与设置在井下中央变电所的网络交换机连接，由井上调度指挥中心监控所有排水泵等被控设备，最终实现水泵房“无人值守”，实现信息化、自动化控制，提高生产效益和可靠性。

2 系统组成及环节功能

主排水泵自动化控制系统由以下六个环节组成：排真空环节、闸阀操纵环节、水位自动监控环节、参数传示环节、故障保护环节和电动机的自动控制环节。各环节的功能为：

2.1 排真空环节

排水泵只有在其叶轮完全淹没于水中的情况下，泵体内部才能造成必要的真空度实现正常排水。如果真空度不够，泵内有空气存在，将会造成不上水及转动部件烧坏等故障。

所以，启动前的排真空是水泵工作的重要操作项目之一。在系统中采用射流阀抽真空，使用高精度真空传感器监测真空度，用压力和流量监测作为真空度的后备保障。

2.2 闸阀操纵环节

为了减少启动时的功率，《离心式水泵操作规程》规定水泵一定要关闭出水闸阀启动，而当水泵停止时，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。在泵体内充满水后，启动时先启动电动机，然后打开相应电动闸阀（以“轮换工作”原理，根据上次所使用的管路，此次换另一趟管路），停车时先关电动阀，最后停电机。

2.3 水位自动监控环节

该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的工作可靠性。本系统选用超声波液位传感器，它具有高精度、非接触式、非机械型、维护方便、便于安装、标定简单等许多优点。

2.4 参数传示环节

在操作台的模拟屏上可模拟显示水仓水位、水泵流量、水泵压力及电动机、电磁阀和电动阀的各种工作状态。所有的监测参数及工作状态均可由井下PLC通过传输网络传送给地面控制计算机，再由计算机进行分析处理，在显示器上模拟显示，并做出曲线、报表，以便地面管理人员作出正确判断，向井下可编程控制器发出控制命令。

2.5 故障保护环节

由于主排水泵电机容量大，耗电量高，属于矿井一级负荷。因此，对主排水设备自动控制系统的安全性、可靠性要求较高。该系统装设如下几种保护：

流量保护：当水泵启动后或正常运行中，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本台水泵停机，转为启动另一台水泵。

电动机保护：PLC监视水泵电机欠压、过流、短路等故障，由中央变电所控制的高压开关柜的综合保护器提供，并参与控制。

电动闸阀保护：由电动机综保监视闸阀电机的主要保护并参与控制。

2.6 电动机的自动控制环节

该环节是主排水设备综合自动化控制系统的中心环节。它由PLC、中间继电器、接触器等组成，以上环节都要与本环节配合，根据水仓水位情况自动开停水泵。

为防止因备用水泵长期不用而使电机受潮或有其它故障而未被发现，当紧急情况需要投入而不能投入以至影响矿井安全，本环节按“轮换  工作制”来控制，以达到有故障早发现、早处理，以免影响矿井安全的目的。要根据水泵的开启次数自动按一定顺序轮换开启水泵。当某台水泵或其所属闸门故障或检修时，该泵退出轮换，其余各泵仍按轮换工作制运行。

3 主排水系统工作方式

3.1 自动控制

本着水位优先的原则实现各台水泵的自动控制。当水位达到高位或不在高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时自动停泵。

3.2 手动控制

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人工手动控制。