水泵失水保护系统在矿井下的研制应用

周　娣,玄永东,曹　磊,冯立辉(山东黄金矿业（玲珑）有限公司,山东　招远265400)

水泵失水保护系统在矿井下的研制应用

周娣,玄永东,曹磊,冯立辉
(山东黄金矿业（玲珑）有限公司,山东招远265400)

摘要：水泵作为井下排水系统的重要环节之一，其安全高效的运行是我矿井下顺利生产的重要保障。文中针对水泵运行中出现失水掩泵的问题进行了分析，提出了水泵失水保护系统。试验证明，该系统切实可用，完全地避免了水泵的损坏,大大节约了成本。

关键词：水泵；失水；流量开关

为了保证井下生产的顺利进行，确保水泵的安全高效的运行是一项非常重要的工作。由于水质原因，我矿井下排水绝大部分采用的是多级不锈钢离心泵，其主要过流部件采用不锈钢冲压而成，其具有效率高、配件寿命长、损失少等优点，因而被我矿广泛使用。然而，在水泵正常运行中当水泵吸水管失水时，工作人员若未能及时发现，则容易造成过流部件发热，不锈钢受高温加热后相互粘连，造成水泵损坏，无法正常工作，直接造成较大经济损失并影响生产。

1　水泵失水保护系统的简介

1.1水泵失水保护系统的提出

针对事故原因进行分析及总结的经验教训，可积极采取以下几条措施来较好的预防该类事故的发生：

（1）严格执行操作人员和水泵工的班点检、班组长日点检、技术人员周点检等，发现问题及时解决处理；

（2）通过设备管理人员的常规检查维护，降低水泵的损坏率；

（3）积极提高井下水泵排水的综合自动化控制程度，能较好的降低人力物力资源的消耗；

上述几项措施对保证设备正常运转是必不可少的。但对操作人员以及设备管理人员的责任心要求较高，只能作为本质安全工作需要的辅助手段，因而从根本上解决问题，还要通过技术措施来解决，最终实现水泵排水系统的自动化控制。因此针对此问题进行分析研究，并进行技术创新，研制出了水泵失水自动保护装置。

1.2 水泵失水保护系统的基本原理

根据水泵工作的基本原理及易出现的问题得知，安装水泵进水管的掉水保护装置是最为有效的方法。此装置能够较好的确保水泵吸水管因设备密封不严，造成缺失引水或者是运行中失水打空时自动断电，并及时停泵。

此装置的基本原理是利用安装在水泵吸水管上的水流量检测开关，通过其检测吸水管中水流的有无，然后将此开关量信号上传至PLC，通过PLC的输出控制外部继电器，最终实现水泵的自动启停控制功能。

2　水泵失水保护系统的安装

2.1安装要求

该装置主要是由水流量检测开关、PLC200、继电器、温控开关及水泵启动柜构成。

安装要点：

（1）确保水流量开关焊接在吸水管端，并保证密封性能好；

（2）PLC控制箱焊接位置适当并牢固，其内各器件排放整齐，端子排接线美观

（3）保证启动柜控制线及电源线与PLC控制箱内的接线走线完美。

2.2系统各部件图

3　水泵失水保护系统的功能

3.1控制过程图

下图3为控制过程图，其将整个控制系统的控制过程形象的表示出。通过泵房内吸水管上的外部硬件开关将所有开关量信号传至PLC输入，然后依据现场控制要求将程序写入，最后经过输出控制水泵启动系统。

3.2功能介绍

当水泵启动开启主阀门后，若70秒后不上水，PLC会使水泵自动停止运转，保护水泵。若开启阀门后吸水管上水，水泵进入正常运转工作，若在这个过程中因设备密封不严漏气缺失引水或者水位低于吸水底阀造成水泵缺水后，水泵空转40秒后自动断电，保护水泵不会被损坏；在关闭主阀门后，若在40秒内操作工没能及时的按下停止按钮，该系统也会自动断电保护水泵。

此系统还具有检测水泵前后端轴承运转温度的功能。在水泵运转时，前后端轴承温度正常，会有绿色指示灯显示，如果前后端轴承因各种原因造成温度超过上限值，则进行声光报警。

4　PLC失水保护系统与简易控制装置的比较

一种简易的失水保护装置可以是直接在水泵启动柜的启动停止按钮上串接一个急停按钮，然后将流量检测开关并接在急停按钮上。水泵启动后须由操作工将急停按钮按下，保证水泵正常运转，一旦检测到水泵吸水管处失水，流量开关动作则水泵立即停止。此装置安装简便、操作简单，易于维护。但若操作工误操作及其他原因将造成此装置不起作用同样会损坏水泵，而且要每台水泵具备此功能，每个启动柜都必须安装一个急停按钮且重新布线，造成了分散控制及资源成本的浪费。而采用PLC控制可以对某个泵房内所有的水泵进行集中控制管理，提高了自动化程度，大大节约了人力物力成本。

5　结语

此保护系统具有安装简单，接线容易等特点，其最大的优点是能够对水泵实现集中自动化的控制管理，减少了人力资源，提高了水泵控制系统的自动化程度。我矿损坏一台水泵的费用在几十万左右，因而每年的更换维修费用将是一笔不小的数目，此系统能够最大程度地减少水泵的损坏率，其将大大节约成本。经过充分的试验证明，此系统具有较大的实际应用价值，具有广泛的推广应用前景。

作者简介：周娣（1986-），山东泰安人，机电车间，设备管理，助工，硕士，研究方向：电气控制。