讲解智能化煤矿水务技术的发展与展望.docx

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1、讲解智能化煤矿水务技术的发展与展望摘要：煤炭作为当今世界主要能源供给，其开采生产过程的效率和安全一直是煤矿行业关注的重点。改革开放以来，我国的煤炭产量持续快速增长，在当前的煤矿开采生产过程中，井下主排水系统是一项十分复杂的工程，通过在排水系统中应用智能化自动化控制技术，可以有效的提高井下排水效率，为煤矿生产的顺利进行提供有力保障。文章通过分析排水控制系统的设计要求，并对智能化自动化控制技术在排水系统中的应用进行了简要阐述，自动化排水系统对于提高煤矿生产安全和生产效率有着重要的实际意义。关键词：智能化自动化控制技术；煤矿；井下主排水系统目录前言21 .智能化自动化排水系统控制技术设计要求21.1

2、, 数据采集和监测设计要求21.2, 控制功能的设计要求22 .煤矿井下排水体系自动化的设计方案32.1, 自动化控制系统软件设计32.2, 自动化控制系统硬件设计43 .智能化排水系统中水泵的控制程序43.1, 水泵开启智能化控制程序43.2, 水泵停机智能化控制程序54 .智能化自动化控制技术应用的优势54. 1.提高生产效率55. 2.保障生产安全66. 3.分析数据提持续改进67. 4.有效的保护设备65 .煤矿水处理关键技术：高盐矿井水处理66 .智能化煤矿水务的发展思路127 .智能化煤矿水务关键技术：智能化煤矿水务综合运营平台137.1.平台总体架构137.2.平台的主要业务功能

3、147.3.矿井水处理智能化关键技术157.3.1.矿井水净化处理智能157.3.2.矿井水脱盐处理智能控制167.4.煤矿生活污水处理智能化关键技术167 .4.1.智能曝气控制168 .4.2.回流与排泥智能控制169 .智能化煤矿水务建设存在的问题1710 智能化煤矿水务的规划与展望1811 .结语18前言在目前的煤矿井下主排水系统主要由多级离心水泵，排水管路，水仓等组成。其中水泵在启动前需要对吸水管进行充水作业。系统中的水泵启停、阀门开启及水位监测多为人工操作，控制系统也是较为传统的电气控制，智能化自动化程度较低。这就造成了井下排水作业操作难度大、排水作业效率低下以及生产安全难以得到保

4、证等问题。在社会不断进步的今天，人们对于煤炭能源的需要量还在不断的增加，如何将智能化自动化控制技术应用于井下主排水系统当中，进而提高煤矿企业的生产效率，对于现代紧张的能源形势显得尤为重要。1 .智能化自动化排水系统控制技术设计要求1.1. 数据采集和监测设计要求自动化控制主排水系统设计要求十分复杂，根据检测和控制主体可以分为：水泵、水仓、主排水管以及相应电气系统。具体的检测控制项目和保护设计要求如表1：表1自动化控制主排水系统具体的检测控制项目和保护设计要求检测E体修渔控制理H保护设计要求不取嚷求U。空度.电IrUU度.&体*值rt*AWttF尔.4U:4f11H款常保护,水位突食快涛保护匕井

5、水管It.日木流麻力,岗门力4一捕水X计常报警钵护.木加升南强臀体妒电气系统翻开电流.电H.4压电电网状套电机过代景警保护.电力计相Itt警保护1. 2.控制功能的设计要求根据实际的井下排水作业情况来看，其对于控制功能方面有以下几点要求：首先，控制系统应该设计有自动、半自动、手动及检修四种控制模式，操作人员根据排水作业的实际情况，选择最适合的控制模式，一般情况下来讲，在煤矿正常运营的过程中一般选择自动化控制模式。其次，控制系统应该对常见的故障模式有一定的自诊断及应急处理功能，例如，如果排水系统中一个排水泵泵体温度过高时，控制系统应能够通过分析自行停止该排水泵工作，打开备用水泵进行排水作业，进而

6、起到保护排水泵的功能，并及时向相关工作人员发出警报，提高故障处理的效率。再次，通过运用计算机信息技术对控制系统进行远程监督和控制，并将水泵运行状态的实时信息发送至中央控制室的屏幕上，使操作人员可以充分的了解排水工作的实际情况，此外，还需要对主排水系统的历史运行数据进行储存和分析，分析结果能够对之后的排水管理工作提供必要数据参考。最后，通过对水仓的水位进行实时监控，当水位发生快速的变化时，可以利用调整水泵开启数量的手段，精确调节水仓水位，进而保证生产安全。另外，通过对水泵运行时长进行统计，其统计数据对于后期的水泵维护有着指导性的意义。2.煤矿井下排水体系自动化的设计方案煤矿井下排水系统智能化及自

7、动化设计方案，从设计主体上可以分泵房设计，排水体系设计和自动控制体设计三个方面。其中泵房设计是整个设计方案的基础，同时也是设计人员的主要工作内容。自动控制系统设计的核心内容是计算机CPU模块设计，而远程控制系统，以及针对各类部件的P1C控制柜，则是实现对井下排水系统运行状况进行监控控制的主要手段。井下主排水系统在自动化控制模式下运行时，其运行控制过程全部由检测仪器和自动化设备完成，没有工作人员参与其中，控制的准确性和及时性得到了充分的保障。另外，当遇到特殊情况时，控制模式也可以根据实际需要调整为手动或者半自动，进而对排水系统进行必要的调整和维护。2.1. 自动化控制系统软件设计在自动化控制系统

8、的软件设计包含设计层面，需要主要考虑主排水系统运行过程的操作方式，水泵启停模式以及主水泵和备用水泵的数量。首先，在设计操作方式时，必须使其满足自动化和智能化的基本要求，而且还能在发生突发状况的情况下，进行不同操作模式之间的快速切换；其次，水泵的启停模式设计需要充分考虑水泵的使用和维护特点，科学对水泵启停程序进行自动化控制；最后，在水泵的数量设计时，要对煤矿井下排水量进行全面的了解分析，根据实际的的排水量需求设置水泵的数量，此外，还要在控制系统中预留一定数量控制通道，保证排水量发巨大变化有备用水泵和备用通道可以使用。2. 2.自动化控制系统硬件设计自动化控制系统硬件设计过程中，主要是需要考虑P1

9、C型号的选择和应用，以及P1C程序的编写。根据煤矿井下排水自动化控制系统的实际情况，在选择具体的硬件装置时，以保证系统自动化程度为基本原则，同时还要兼顾硬件的稳定性和系统整体的经济效益。3.智能化排水系统中水泵的控制程序3.1. 水泵开启智能化控制程序水泵在接收到控制中心定的启动命令时，其具体启动程序如下：第一步，开启真空泵对吸水管进行抽真空作业，并对吸水管内真空度进行检测，真空度达到要求的情况进入下一步骤，如果真空度不合格，则继续进行抽真空作业直至真空度合格为止；第二步，启动水泵并对管内水压进行检测，管道压力合格后进入下一步骤，压力不合格则保证水泵运行状态直至压力合格为止；第三步，当排水管子

10、的水压合格后打开电动阀门并关闭真空泵，水泵保持正常状态运行。泵开启智能化控制流程图如图1：3. 图1泵开启智能化控制流程图4. 2.水泵停机智能化控制程序水泵的体积智能化控制程序相对简单，在接收到控制中心的停机命令之后，第一步，关闭电动阀并检测阀门是否关闭到位；第二步，如果阀门关闭完好则关闭水泵。4.智能化自动化控制技术应用的优势4.1. 提高生产效率相较于以往的人工控制模式，智能化自动化的煤矿井下排水系统，基本上可以实现无人值守的主排水控制模式，并在在很大程度上降低了运行操作的难度、劳动强度以及运行故障率。通过科学的应用自动化技术能够有效的提高煤矿企业的生产效率，进而降低其生产成本，增加企业

11、的核心竞争力的同时，对我国的能源供给提供有力支持。4. 2.保障生产安全智能化自动化控制技术通过对水泵、真空系统以及管道系统进行传感器监测，并根据检测结果对其进行P1C精确控制，可以实现对整个排水过程的实时检测控制。此外，当水仓水位、电流、排水管水压超出预警范围时，能够及时的向相关工作人员进行报警。通过以上手段可以有效的保证煤矿生产的顺利进行，这就对生产过程安全控制有非常重要的意义。4. 3.分析数据提持续改进通过运用大数据技术，采集排水系统中的历史运行数据与故障报警数据，并对数据进行储存和分析，根据分析结果相关管理人员可以对排水系统中的不足作出相应的改善措施，此外，利用控制系统的显示功能，可

12、以将设备的实际运行状态及时的反馈给相关工作人员。工作人员通过历史分析数据对比可以有效对排水系统故障进行预判，并采取紧急的控制措施。这对保证排水系统的正常运行和持续改进有着重要的非常实际作用。5. 4.有效的保护设备通过对排水过程中的相关设备的实施监控，可以及时的把握设备状态，以便及时的对设备进行维护保养，通过定期的检修和维护提高设备的运行稳定性，能提高其对于突发漏水事故的处理能力。另外，及时的保养还可以延长设备的使用寿命，进而更加有效的控制生产成本。5 .煤矿水处理关键技术：高盐矿井水处理高盐矿井水具有含盐量高、溶解性盐类成分复杂、不同盐类含量悬殊等特点，针对常规零排放处理过程中除硬规模大、采

13、出率较低、投资及运行费用高等问题，中国煤科杭州研究院开发了多类型高盐矿井水“分步协同预处理十多级耦合膜浓缩+多组分分盐结晶”及全过程节能降耗处理技术。分步协同预处理以满足不同类型膜系统在当前处理阶段的防污染、防结垢的目的，分步进行适度、协同预处理，从而降低预处理规模，提高药剂效率；多级耦合膜浓缩处理，根据不同类型膜系统处理典型高盐水的性能特点，确定膜处理工艺的性能边界及其耦合作用，实现多种膜系统耦合处理高盐矿井水，从而降低处理费用，提高处理效果；多组分分盐结晶技术针对高盐矿井水浓缩后的浓盐水水质特征，通过优化集成热法结晶分盐、冷冻结晶分盐和纳滤/热法结晶分盐3种不同的结晶分盐工艺技术，实现分盐

14、结晶的稳定高效运行；通过加强高盐矿井水零排放全过程的能源及热量管理，提高能源利用效率，降低运行费用，以实现高盐矿井水零排放过程中的高效低耗处理。高盐矿井水零排放处理成套设备如图2所示。图2高盐矿井水零排放处理成套设备煤矿井下水处理根据煤质及采煤工艺的不同，针对矿井水中颗粒物粒径大、尺寸悬殊、悬浮物含量高、水仓易淤积、主排泵易磨损、故障率高及井下“三机”用水和乳化液配制用水品质要求高等问题，中国煤科杭州研究院研发了高悬物矿井水源头分级处理和井下分质利用技术，实现了“清水入仓”的同时为井下生产提供了高品质用水，解决了“三机”冷却及电液控系统易腐蚀、结垢、堵塞等难题，保障了井下安全生产。通过高效筛分

15、、水力旋分与重辅速沉协同强化，在井下源头进行分级处理去除颗粒物及大部分悬浮物，以提高综合去除效率，实现清水入仓，缓解水仓淤积和主排泵磨损；按照差异化利用原则，采用互冲洗过滤除浊处理，以满足井下防尘、设备冷却用水；采用多级过滤预处理+无动力反渗透脱盐处理，为井下采煤机、刮板输送机及液压支架等“三机”提供冷却用水和乳化液配制用水。煤矿井下水处理技术路线如图3所含氟矿井水处理含氟矿井水处理的关键技术是指结合原水氟化物含量和伴随污染物主要类型特点，如高悬浮物矿井水或高盐矿井水，采用高效、经济、合理的除氟处理技术，以实现出水氟化物含量达到生活饮用水卫生标准(GB57492006)或地表水环境质量标准(GB38382002)中In类水对氟化物含量限值小于10mg/1的要求。中国煤科杭州研究院研发的含氟矿井水处理关键技术，包括络合诱导结晶高效除氟技术和双膜增浓沉淀除氟技术等。针对高悬浮物含氟矿井水的水质特点，在不改变原有净化处理工艺路线的前提下将络合诱导技术与矿井水净化处理技术进行融合，通过多点分段投加混凝剂和除氟剂，将悬浮物与氟化物一并去除。络合诱导除氟剂、除氟工艺构筑物和技术原理，如图4所示；针对高盐含氟矿井水的水质特点，采用双膜浓缩工艺提升水中氟化物的初始浓度，为化学沉淀处理提供了较高浓度条件，克服了低浓度时沉淀反应效率低的问题