矿山自动化排水技术在节能减排中的应用
矿山自动化排水技术在节能减排中的应用
人力资源 ，实现 无人值 守的工作状态 ，从这 点上考虑 ，该
系统达到 了节 能减排 的要求 。ｏ
台排 水泵 已不 能达 到排 除矿 井水的要求 。在水位 降低 至低
限水位 以下之前 ，水泵不能停泵 。水仓水位值在Ｐ Ｌ Ｃ 的读取
参考文献 ［ １ 】 王 天野 ，杨 志 刚． 中国黄金 矿 山节能 减排循 环 经济 的新发展 一 以陕西太白金 矿为例 ［ Ｊ ］ ．黄金 ，２ ０ １ １ ，
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水位依然 居高不下 或依然上 涨，则应按照顺 序将下一 序号
一
障诊断 、系统满足水泵机 组远程 自动起停 等诸多特 点。矿
山自动化排 水系统具备两种 有效的控制方 式，若 远端监控 平台与集 中控 制柜之 间联 系中断时 ，就地控 制方式启用 。
种工作方 式都可通过 工业 以太 网，将 实时现场 的各种设
备状 态 以及参 数传输至地 面调度室 。系统处于就 地手动工 作 方式 的情况 下 ，通过 浮球开关或者水 仓水位传 感器 的状
仓水位 的状态可通 过装配 于系统 的井 下下位机Ｐ Ｌ Ｃ 进行实 时
采集 ，根据每 台水泵具 体的运行时 间，并按照水仓 水位 的 情况 ，来对相应水泵 的停机或运行进行相应 的启动 。
的基础上 ，文 章介绍 的系统 能够在光景综合 监控系统 中轻
松应用 ，并可 以实现 了共享 其他子系统数据 的功能 。在水 泵启动算法 中，引入 了避 峰填谷原则，节省 大量 电能 ，并
浅谈自动化技术在矿山机电控制中的运用
浅谈自动化技术在矿山机电控制中的运用1. 引言1.1 矿山机电控制的重要性矿山机电控制在矿山生产中起着至关重要的作用。
矿山作为重要的采矿地，涉及到大量的机电设备，如挖掘机、输送机、粉碎机等，这些设备对于矿石的开采、运输、处理等环节至关重要。
通过机电控制系统的协调和控制，可以实现对这些设备的智能化操作，提高运行效率，降低生产风险，保障生产安全。
矿山机电控制可以提高生产效率。
通过自动化技术的应用，可以实现设备的智能控制和自动化操作，减少人工干预，提高生产效率，降低生产成本。
矿山机电控制可以提高生产质量。
自动化技术可以实现对设备的精准控制，保证设备的运行稳定性和产品质量，提高产品的加工精度和一致性。
矿山机电控制可以提升生产安全。
自动化系统可以监测设备的运行状态，及时发现和处理故障，避免事故的发生，保障生产人员和设备的安全。
矿山机电控制在矿山生产中不可或缺，其重要性不仅体现在提高生产效率、质量和安全性上，更体现在对整个矿山生产过程的控制和管理上。
随着自动化技术的不断发展和完善，矿山机电控制的重要性将会越来越凸显。
1.2 自动化技术在矿山机电控制中的应用意义自动化技术可以提高矿山机电控制的生产效率和质量。
通过自动化控制系统实现对矿山设备和生产流程的精细化监控和调控，可以提高设备的运行稳定性，减少故障率，提高生产效率和产品质量。
自动化技术可以提高矿山机电控制的安全性。
自动化控制系统可以实时监测设备运行状态和环境参数，及时发现和预警潜在的安全隐患，避免事故的发生，保障矿山工作人员的人身安全。
自动化技术可以降低矿山机电控制的成本。
通过自动化控制系统的应用，可以减少人力资源的投入，降低能源消耗和设备维护成本，提高矿山生产的经济效益。
自动化技术在矿山机电控制中的应用意义重在提高生产效率、保障安全生产、降低成本，是矿山企业实现可持续发展的重要手段和保障。
随着自动化技术的不断发展和完善，相信其在矿山机电控制领域的应用前景将会更加广阔。
煤矿安全可移动式自动排水设备
排水泵流量：50-100m³/h 排水泵扬程：30-60m
03
设备操作与维护
操作步骤
启动设备
首先检查设备是否正常，然后按照操 作手册启动设备。
设定参数
根据矿井的实际情况，设定排水设备 的各项参数，如流量、扬程等。
运行监控
在设备运行过程中，密切关注设备的 运行状态，确保设备正常工作。
性强。
设备主要由水泵、电机、控制系 统和管道等组成，通过自动化控 制系统实现排水过程的自动控制
。
设备应用场景
该设备适用于各种类型的煤矿 井下排水，包括竖井、斜井和 平硐等。
在矿井水文地质条件复杂、涌 水量大的矿井中，该设备能够 发挥更大的作用。
该设备也可用于其他类似地下 工程中的排水工作。
设备优势与特点
智能化控制
加强设备的自动化和智能 化控制，实现远程监控和 自动调节，提高设备的运 行效率和安全性。
节能环保技术
采用节能环保技术，降低 设备能耗和排放，减少对 环境的影响。
市场前景与竞争态势
市场需求持续增长
随着煤矿开采的深入和安全标准的提 高，市场对可移动式自动排水设备的 需求将持续增长。
竞争格局激烈
主要组件及功能
液位传感器
用于检测水仓内的水位，将信号传输给控制 单元。
控制单元
接收液位传感器信号，控制排水泵的启动和 停止，调节排水量。
排水泵
负责将水仓内的水抽出，排到矿井外。
电源及电机保护装置
为设备提供动力，并在电机过载或短路时切 断电源，保护设备安全。
技术参数
液位传感器精度：±10mm
外形尺寸： 1200mm×800mm×1800mm
拓展应用领域
自动化技术在矿业中的应用
自动化技术在矿业中的应用矿业作为一项重要的工业领域，对于提高生产效率、优化资源利用及保障安全生产有着重要的意义。
随着科技的不断进步，自动化技术在矿业中的应用日益广泛。
本文将着重探讨自动化技术在矿山开采、运输、监测和安全管理等方面的应用，并分析其对矿业发展的积极影响。
一、矿山开采1. 自动化钻探设备传统的矿山钻探往往需要大量的人工配合操作，费时费力且效率低下。
而自动化钻探设备的应用，可以实现对矿石的快速钻探并采集样品数据，大大提高了钻探的效率和准确性。
2. 自动化挖掘机械传统的矿山挖掘机械通常由人工驾驶操作，存在风险较高且效率较低的问题。
而引入自动化技术的挖掘机械，可以通过激光雷达、摄像头等传感器实现对矿山地质的扫描与识别，从而实现智能化的矿石开采，提高生产效率和安全性。
二、矿石运输1. 自动化输送带系统在矿石的输送过程中，传统的手工操作容易出现人为失误和生产事故。
而自动化输送带系统的应用，可以通过物联网技术实现对输送带的远程控制和监测，减少人工干预，达到快速、精确和安全的矿石运输。
2. 自动驾驶运输车辆传统的矿山运输车辆需要人工驾驶，人为因素容易导致交通事故。
引入自动驾驶技术后，矿山运输车辆可以通过激光雷达、摄像头等传感器实现对道路的感知与决策，从而自主地进行行驶和操作，提高矿石运输的效率和安全性。
三、矿山监测1. 自动化数据采集与分析传统的矿山监测通常需要人工巡视和记录，存在漏报、误报等问题。
而自动化数据采集与分析技术可以实现对矿山环境、设备运行状态等数据的自动采集和分析，及时预警并解决潜在问题，提高生产效率和安全性。
2. 无人机与遥感技术无人机和遥感技术在矿山监测中的应用，可以通过航拍和遥感图像分析实现对矿区的全面监测。
无人机可以快速获取矿山地貌、矿石储量等信息，遥感技术可以实现对矿山周边环境的监测，为矿山管理提供科学依据。
四、矿山安全管理1. 智能化安全监测系统矿山存在着各种安全风险，如地质灾害、排水事故等。
矿山机械装备与自动化技术应用
Part One
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Part Two
矿山机械装备概述
矿山机械装备的定义和分类
矿山机械装备的定义：指用于采矿、选矿、探矿等矿产业领域的机械设备，包括各种采掘机、破碎机、输送机、泵、风机等。
矿山机械装备的分类：根据用途和功能，矿山机械装备可以分为采掘设备、破碎筛分设备、输送设备、提升设备、通风设备等。
人才培养：加强专业人才队伍建设，提高矿山机械装备与自动化技术应用水平。
国际合作：加强国际交流与合作，引进国外先进技术和管理经验，提高矿山机械装备 与自动化技术的整体水平。
未来的发展前景和展望
矿山机械装备与自动化技术将不断升级和改进，提高生产效率和安全性。 智能化和数字化将成为矿山机械装备与自动化技术的重要发展方向。 环保和可持续发展将成为矿山机械装备与自动化技术的重要考虑因素。 未来将有更多的跨界合作和创新应用，推动矿山机械装备与自动化技术的进一步发展。
促进节能减排：自动化技术能够优化机械装备的运行方式，降低能耗和减 少排放，符合绿色发展理念。
矿山机械装备自动化技术的发展趋势
智能化：通过人工智能、大数据等技术实现矿山机械装备的自主决策和智能控制。 高效化：提高矿山机械装备的工作效率和生产能力，降低能耗和资源浪费。 绿色化：注重环保和可持续发展，减少对环境的负面影响，实现绿色矿山建设。 集成化：将多种技术和设备集成于一体，形成高。
应用场景：选矿设备中的破碎机、磨机、 浮选机和脱水机等设备中广泛应用自动 化技术，实现设备的自动化控制和监测。
案例三：矿用运输设备的自动化技术应用
矿用运输设备的种类和特点 自动化技术在矿用运输设备中的应用方式和效果 实际应用案例的介绍和分析 自动化技术对矿用运输设备的影响和未来发展趋势
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统引言概述：煤矿是我国重要的能源产业，为确保矿井安全高效运营，煤矿自动化技术的应用日益重要。
其中，煤矿井下自动化排水系统是煤矿安全生产的关键环节之一。
本文将从五个方面详细阐述煤矿井下自动化排水系统的内容。
一、传感器技术在煤矿井下自动化排水系统中的应用1.1 压力传感器：通过测量井下水位的压力变化，实时监测井下水位的高低，确保排水系统的正常运行。
1.2 流量传感器：通过测量井下水流量，实时监测排水管道的流量情况，及时发现异常情况并采取相应措施。
1.3 温度传感器：通过测量井下水温度，及时发现水温过高或者过低的情况，防止因水温异常导致排水系统故障。
二、控制系统在煤矿井下自动化排水系统中的应用2.1 PLC控制器：通过PLC控制器实现对排水泵的自动控制，根据传感器的反馈信号，自动调节泵的启停和运行速度。
2.2 远程监控系统：通过远程监控系统，实现对井下排水系统的远程监控和控制，及时发现故障并远程处理，提高排水系统的稳定性和可靠性。
2.3 数据采集与处理系统：通过数据采集与处理系统，实时采集井下水位、流量、温度等数据，并进行分析处理，为矿井管理者提供决策依据。
三、自动化排水管道系统在煤矿井下自动化排水系统中的应用3.1 自动化排水管道：采用自动化排水管道系统，实现对井下排水管道的自动控制和管理，提高排水效率和安全性。
3.2 电动阀门：通过电动阀门实现对排水管道的自动开关控制，根据实时监测的数据，自动调节阀门的开度，确保排水系统的稳定运行。
3.3 水泵控制器：通过水泵控制器实现对排水泵的自动控制，根据井下水位和流量的变化，自动调节泵的启停和运行状态。
四、智能监控与预警系统在煤矿井下自动化排水系统中的应用4.1 智能监测装置：通过智能监测装置，实时监测井下排水系统的运行状态，及时发现故障并报警。
4.2 预警系统：通过预警系统，根据实时监测的数据进行分析，预测可能发生的故障，并提前采取措施，避免事故的发生。
矿山降本增效实施方案
矿山降本增效实施方案随着矿产资源的日益枯竭和环境保护意识的增强，矿山降本增效已成为当前矿业发展的重要课题。
为了实现矿山降本增效的目标，我们制定了以下实施方案：一、加强管理与技术创新。
1. 强化管理，提高资源利用效率。
通过建立科学的矿山管理制度，合理规划矿山开采和生产布局，优化资源配置，降低生产成本。
2. 推进技术创新，提高生产效率。
引进先进的采矿技术和设备，提高矿山生产自动化水平，降低人工成本，提高生产效率。
二、节能减排，降低环境成本。
1. 加强能源管理，提高能源利用效率。
采用节能环保型设备，优化生产工艺，减少能源消耗，降低能源成本。
2. 加强环境保护，降低环境治理成本。
加强矿山环境监测和治理，减少矿山废水、废气和固体废弃物排放，降低环境治理成本。
三、优化人力资源管理。
1. 提高员工素质，降低人力成本。
加强员工培训，提高员工综合素质和技能水平，提高员工工作效率，降低人力成本。
2. 合理配置人力资源，提高人力资源利用效率。
根据生产需要，合理配置人力资源，避免人力资源浪费，提高人力资源利用效率。
四、加强安全生产管理。
1. 提高安全意识，降低安全成本。
加强安全教育培训，提高员工安全意识，减少事故发生，降低安全事故处理成本。
2. 完善安全管理制度，提高安全管理效率。
建立健全的安全管理制度，加强安全监测和预警，提高安全管理效率，降低安全管理成本。
五、加强成本管理和监控。
1. 建立科学的成本管理制度，提高成本控制效率。
加强成本核算，建立成本监控体系，提高成本控制效率，降低生产成本。
2. 加强成本监控，提高成本控制精度。
加强对各项成本的监控，及时发现问题，采取有效措施，提高成本控制精度，降低生产成本。
六、加强与供应商合作。
1. 优化供应链管理，降低采购成本。
与供应商建立长期稳定的合作关系，优化供应链管理，降低采购成本。
2. 加强与供应商的技术合作，提高产品质量，降低生产成本。
与供应商共同开发新产品，提高产品质量，降低生产成本。
矿山开采的地下供水与排水技术
地表水
利用河流、湖泊、水库等 地表水体作为供水水源， 通过水泵从水体中抽取水 。
雨水
利用雨水作为供水水源， 通过收集雨水进行使用。
供水系统设计
水量需求分析
根据矿山生产规模和人员 数量，分析所需的水量， 确定供水系统的规模。
水质要求
根据使用需求，确定所需 的水质指标，如浊度、pH 值、溶解氧等。
输水管网设计
监测井设置
在矿区周围设置一定数量的监测井，用于收集地下水的水位、水 质、水温等数据。
自动化监测设备
采用水位计、水质分析仪、温度计等自动化监测设备，实时监测 地下水状况，提高监测效率和准确性。
数据传输和处理系统
建立数据传输系统，将监测数据实时传输至数据处理中心，通过 数据分析及时发现异常情况。
地下水保护措施
防水矿床设计
在矿床设计阶段，应充分考虑防水要求，采取合理的防水矿床结构 和回填措施，减少对地下水的扰动。
排水系统建设
建立完善的排水系统，及时排出矿坑涌水，降低对地下水的负面影 响。
水资源保护与恢复
对受到影响的地下水进行治理和恢复，采取补救措施，如回灌、修复 水体等，以保护地下水资源。
法律法规与标准规范
某矿山地下水处理案例
总结词：环保节能
详细描述：该矿山对地下水进行处理后循环使用，以实现环保节能的目标。处理工艺包括预处理、物化处理和生化处理等环 节，能够有效去除地下水中的悬浮物、重金属离子和有机污染物等，使处理后的水质达到回用标准。通过循环使用水资源， 该矿山减少了新鲜水的使用量，降低了生产成本和环境负担。
根据水源和用户分布情况 ，设计输水管网的布局和 管径，确保水能够顺利输 送到用户端。
供水系统运行与维护
水量调节
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矿山自动化排水技术在节能减排中的应用
摘要：矿山井下排水对于矿井安全生产来说是一个至关重要的环节，目前国内矿井的井下排水在控制方式上，首次将电价的避峰填谷原则引入水泵启动算法中，使得水泵耗能处于最经济的状态。
为企业节能减排发挥了巨大的作用，同时企业从中收到良好的经济效益。
该系统自2009年3月投运至今连续稳定运行，工作安全可靠，使用效果良好。
关键词：PLC、水泵自动化、节能减排、安全可靠、上位机、工业电视监控、光纤传输。
1、系统概述
我公司副井+200水平中央泵房水泵排水系统由“中冶长天国际工程有限公司”设计，操作方式为现场手动操作方式（手动控制）。
公司通过调研论证提出该系统改为远程控制自动化排水系统，经设计院认可，我公司和“长沙佳能通用泵业有限公司”合作完成该系统改造。
设备主要工艺参数：MD500-57×3型水泵配用YKK4503-4/400kW-10kV型电机。
水泵额定流量Qe=500m3/h,额定扬程He=171m，η=81%。
初期开采200m以上时，矿井24h正常涌水量为20613.6m3，矿井24h最大涌水量为29844m3，而3台水泵20h排水能力为30000 m3，正常和最大涌水量情况下3台工作，1台备用, 1台检修。
矿井中央泵房定位无人值守自动化控制系统，并具有以下主要功能和特点：系统满足水泵机组远程自动起停、故障诊断、语音报警、数据处理、传输等完全自动化，不需要人工干预；达到节约能源和人力资源成本。
自2009年3月投入运行工作至今, 连续稳定运行工作安全可靠。
2、系统构成
该系统由水泵的集中控制部分及泵房的工业电视视频监控两部分组成。
2.1水泵的集中控制部分如下图一所示。
其中泵组高压软启动柜控制系统，自控系统主要有德国西门子S7-300系列可编程控制器(含触摸屏人机界面、各种接口模块)、集中控制柜、工控机、语音报警系统、EPS电源柜、温度、压力、振动、液位变送器、电动阀门、超声波流
图一：水泵的集中控制部分系统结构图
量计、真空泵等。
结构组成，设计成为上、下位机结构，传输方式为光纤传输。
工控机为上位机，可编程控制器PLC为下位机。
2.2 工业电视视频监控由摄像头、视频光端机、硬盘录像机、视频服务器组成，如下图二所示。
图二：工业电视视频
需要说明的是：由于视频数据占用网络带宽比较大，同时考虑以后工业电视系统的扩展，所以视频工业电视系统与水泵集中监控系统分别采用两对光纤进行传输。
2.3通讯协议
地面调度中心服务器与PLC：TCP/IP协议(单模百兆光纤接口)
PLC与各传感器：模拟量4～20mA接口
PLC与被控设备：多线制开关量接口
PLC与人机界面：MPI协议
3、系统工作原理
3.1系统工作原理及工作方式
泵房水泵启动开关的电量参数由PLC配以各种开关量、模拟量的输入输出模块以及以太网通讯模块共同完成。
PLC自动巡检，通过扩展工业以太网模块及井下以太网交换机及光纤收发器传给地面调度中心。
系统可有三种工作方式：全自动、就地手动、远程手动。
3.1.1全自动运行时，系统的井下下位机PLC实时采集水仓水位状态，并根据水仓水位情况，按照各台水泵的运行时间长短启动相应水泵的运行或停机。
不需要人工参与。
下位机在正常运行过程中，可以脱离上位机的通讯仍能正常运行。
3.1.2就地手动工作方式时，根据水仓水位或浮球状态，就地通过现场手动控制柜手动控制水泵的启停。
3.1.3远程手动工作时,由授权值班工作人员通过上位计算机控制水泵的启动和停止；系统在正常运行过程中，不论何种工作方式，均可实时将现场的各种参数、设备状态通过工业以太网传到地面调度室。
3.2水泵的控制原则
3.2.1 当水位超过低水位（满足开泵条件），开启一台水泵，当系统第一次运行，开启一号泵，以后按照运行时间的多少，选择运行时间最少的泵开启。
当开启一台水泵运行一段时间后，发现水位仍然上涨，则顺序开启下一序号的水泵。
当水位下降到低水位限以下时，则停止一台运行时间最长的水泵。
3.2.2当水位超过警戒水位时(出现涌流)，水泵除检修泵外全部开启。
3.2.3当水泵出现故障时，及时停泵，检修。
3.2.4根据现场的实际需求，本着节约能源为目的，根据电力系统的峰谷平电价原则需求进行相应的调整:
该无人值守系统以水仓水位作为水泵的起停的基本条件，在此条件满足的前提下，然后再根据均匀磨损的原则、电价避峰填谷的原则实现水泵的起停。
该原理为：首先设定四个水位限值：H1(超限水位)、H2(报警水位)、H3(启动水位)、H4(停机水位)，见图三。
当水位达到报警水位时，首先对电网的负荷进行监测，若处于用电谷段或平段时，可以立即启动；若处于用电峰段，则暂缓启动。
当水位继续上升至超限水位时，则不论电网负荷如何，必须立即启动水泵。
若水位继续上升到超限水位时，则表明一台水泵的排水量已不足以排除矿井出水，以矿井的最大排水能力来排除矿井涌水。
不论投入几台水泵，水位必须下降到低限水位方可停泵。
即当PLC 读取的水仓水位值为H4时，表示水仓水位低于低限水位，水泵机组将不投入运行，水泵机组退出运行。
程序流程图如图四所示：
图三：水位图
图四、程序流程图
4、工业电视系统
工业电视系统采用一对视频光端机配以一对光纤将六路视频模拟信号进行编码、传输、解码，在控制中心还原出六组视频模拟信号进入硬盘录像机进行存储，同时将视频监控信号通过以太网接口接入工业电视监控主机进行视频信号的监控。
5、上位机软件主界面和操作界面
5.1 上位机采用西门子的WINCC组态平台
5.2在此主界面中会动态显示每台泵的出口压力、真空度、累计运行时间、运行状态以及水仓的液位情况详见图五所示。
图五、系统主界面
5.3 每台水泵的运行参数和状态，均有一详细的界面显示。
其中主莱单、报警窗口、系统状态窗口与主界面相同。
在远端手动操作的模式下(可在参数设置界面进行设置) 可以点击。
6、实际效果
如福建马坑矿业股份有限公司月总用电量为：700万kwh/月；用于井下排水的月用电量为300万kwh/月；在谷时段月用电量为：150万kwh/月。
峰时段电价：0.90170元/kwh，平时段电价：0.61040元/kwh，谷时段电价：0.3190元/kwh。
经计算：100万kwh/月×0.3190元/kwh×12月/年＝382.8.万元/年；企业取得良好的经济效益。
7、结论
拥有远端控制及就地控制两种控制方式，当集中控制柜与远端监控平台通讯中断时，自动转入就地控制方式。
就地控制方式又可分为就地集中控制及就地手动控制。
由于采用了光纤环网通讯技术取代了原来的总线传输技术使得数据传输更加快捷、可靠。
本系统遵循矿井综合监控系统标准子系统接口规范使得该系统可以非常容易地并入矿井综合监控系统中，与其它子系统实现数据的共享。
特别是将电价的避峰填谷原则引入水泵启动算法中，使得水泵耗能处于最经济的状态，为企业节约了大量的电能。
如该项目能在煤炭行业、地下开采的非煤矿山行业推广使用，还可以扩充到地面的大型抽排水设备也可推广应用。
这样在当今的节能减排中将会产生较大的经济效益。
由于本系统是按照无人值守的原则进行设计，所以现场无需人员进行值守，这样就节省了大量的人力资源。
福建马坑矿业股份有限公司.设备动力部
姓名：陈俭平性别：男工作时间：1978年10月学历：中专
职称：工程师/高级技师职务：副主任工程师
公司名称：福建马坑矿业股份有限公司。
设备动力部注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。