煤矿井下主排水泵节能与控制系统的研究

曲焕武

【摘 要】伴随着我国经济的快速发展，对能源开发有着更高的要求，煤矿等自然能源的不断开发，使井下对主排水泵的控制系统要求不断提升。现阶段，环保节能是时代发展的主题，也是煤矿企业实现持续发展必然坚持的思想理念。所以，加强煤矿井下排水泵节能与控制系统的研究具有必要性。本文主要对该系统软件及其节能与控制策略进行分析。

【关键词】煤矿 排水泵节能 控制系统

主排水泵在煤矿井下发挥着重要的排水作用。随着煤矿企业地下开采深度的不断增加，地下水涌入作业区域，对资源开采工作造成阻碍。倘若地下水较为丰富的矿区，其涌入量相对较大，要求井下必须具备性能良好的排水系统，以及时排除地下水，避免透水事故，确保人们的生命安全和国家的财产安全。对此，我国有关部门人员加强对煤矿井下主排水泵节能与控制系统的研究具有积极意义。

1煤矿井下排水系统构成及控制要求

煤矿井下排水系统主要由水泵房、水仓、排水管路等部分构成，且需要得到供电系统的支持。排水系统具有一定的控制要求。首先，水泵应及时更换。对于排水系统而言，水泵磨损相对较为严重，或者由于受潮、故障等多方面因素，导致水泵更换周期相对较短，因而应及时更换水泵。其次，坚持在谷段进行排水工作，能够节省水泵消耗。再次，加强对排水系统的漏水、流量、温度保护，确保排水系统工作中始终保持良好的性能。第四，在系统控制中，应坚持通过正确工作方式而开展检修工作。最后，排水系统运行中，应加强对系统的监控，并设置预警系统，确保排水系统各设备运行良好[1]。

2主排水泵节能与控制系统的程序

主排水泵节能与控制系统主要五个子程序组成，分别为水泵自动轮换、水泵启动、避峰填谷、系统保护、工作方式切换子程序。各程序在排水系统中发挥着积极的作用，确保排水系统安全可靠运行。煤矿井下作业中，地下水不断涌入，可能造成透水事故，因而对排水系统有着较高的要求。各子程序有效工作，有利于提升排水效率，确保煤矿井下作业安全开展[2]。

3煤矿井下主排水泵节能与控制策略

3.1节能策略

充分发挥主排水泵的节能功效尤为重要，对实现节能环保和合理利用资源发挥着重要作用。对此，可以从以下方面而采取节能策略。首先，高位排水。主排水泵工作中，其耗能与运行扬程之间有着密切联系，只有减少运行扬程，才能减少耗能量，实现节能的目的。其一，对排水泵的转速、叶轮参数进行相应调整，对压头进行合理的大小调节，以达到减小运行扬程的效果；其二，将排水泵的水仓水位进行提升处理，充分发挥高位排水的作用，有利于减小排水泵的总体运行扬程，对降低能耗具有重要意义。其次，对排水管路进行重新组合，在增加排水管路直径的同时，可以降低排水阻力，有利于排水泵充分发挥排水作用。例如：将排水管路进行并联组合，有利于提高排水效率。最后，煤矿企业积极利用谷段地形而实现排水，尽可能避开峰段，对节能有着积极作用。

3.2控制策略

对煤矿井下主排水泵控制系统采取积极的控制策略，有利于提高排水泵运行效率，确保煤矿安全生产。排水系统主要对水泵机组进行有效控制，相关人员应注重对水仓储水量、地下水涌水速度等参数进行控制设计，确保涌水速度能够满足实际排水需要。如果雨季时，煤矿井下主排水泵运行中，尤为注重涌水速度和水仓储量的参数。一旦水量过大，煤矿相关负责人应考虑水泵的选取，确保选择性能良好的水泵，可以适应24小时工作需要[3]。

其次，最优控制理论在排水泵中有一定的应用，对相关人员制定有效控制策略发挥着积极的作用。在排水泵节能与控制系统的设计中，相关人员应从储水量、排水速度与流量等综合角度进行考虑，对其设置动态变量，根据实际需求而适时调整参数，使该系统做到最优，其控制策略具有有效性。在煤矿井下主排水泵节能与控制系统的最优控制中，系统应主要进行三层次的设计。一是安全层次设计，安全是煤矿生产中最为重要的原则，只有对排水系统进行合理的优化设计，才能使排水工作顺利进行。任何设计都应以该层次为前提。二是预警层设计，在排水系统运行中，应定时对涌水速率进行测算，以20分钟为宜，避免数值突然变化影响排水工作，确保安全。三是经济排水层次的设计，在满足安全和预算控制策略的基础之上，使排水系统满足经济性要求，为煤矿企业节省开支。

此外，对排水系统进行模糊控制和必要的水位预测尤为重要，是加强排水系统控制的重要策略。一方面，模糊控制能够使系统处于模糊预算状态下，给予相关人员以调整操作参考，对加强排水系统控制发挥不可替代的作用。另一方面，对于不同地质条件的煤矿作业区域而言，其地下水蕴藏含量有明显差异，因而有关部门进行水位预测具有必要性。倘若地下水含量相对较多，则增加排水设备数量和增大排水量，避免水量过大，引发安全事故，造成不可挽回的损失。

4结语

现阶段，我国煤矿井下排水系统虽然处于不断完善之中，对促进煤矿企业发展发挥着积极的推动作用，但仍然存在设备落后等诸多问题，不仅排水效果不佳，而且水资源浪费现象较为严重。所以，有必要对煤矿井下主排水泵节能与控制系统软件进行分析，并提出系统节能与控制策略。

参考文献：

[1]刘国香.基于PLC的煤矿主排水泵自动控制系统设计[J].煤矿机械，2013，09：267-269.

[2]赵利起.煤矿井下主排水泵自动控制系統的应用与研究[J].机械工程与自动化，2011，03：151-152.

[3]刘冰涛.煤矿井下主排水泵自动控制系统的应用与研究[J].中国新技术新产品，2015，16：4.