1、 本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：盘县煤矿北二区 750 水平自动排水控制系统设计 学 院：职业技术师范学院 专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机自 101 班 学 号：1*0*0* 学生姓名：* 永 指导教师：钱宏琦 2014 年 6 月 2 日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计） ，是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 贵州大学毕业论文（设计） 第 I 页目 录摘要 .III关键词 .IIIAbstract .I
2、VKeywords .V第一章 前 言 .11.1 设计的目的和意义 .11.2 煤矿排水在国内外的发展概况及存在的问题 .11.3 应解决的主要问题 .2第二章 矿井排水系统的设计 .32.1 确定排水系统的方案 .32.2 排水系统的优点 .32.3 系统功能 .42.3.1 水泵备用功能 .42.3.2 保护功能 .42.3.3 系统自动控制功能 .42.3.4 防倒灌功能 .52.4 管道的水力计算和水泵的选型 .52.4.1 管材的选择 .52.4.2 排水管路计算 .62.4.3 选择水泵 .82.4.4 单泵基础设计 .82.5 水泵机组的布置设计 .10第三章 电路与控制回路的
3、设计 .133.1 电流的计算 .133.2 可编程控制（PLC）的选型 .163.3 PLC 设计 .193.3 排水系统的动作顺序及要求 .21贵州大学毕业论文（设计） 第 II 页3.4 水位控制计的设计 .223.5 触摸屏设计 .23第四章 系统安装 .264.1 水泵房布置 .264.2 水泵的安装 .264.3 电气设备的安装 .274.4 管道试压、绝缘测试与试运行 .274.4.1 管道试压 .274.4.2 绝缘测试 .284.4.3 试运行 .28第五章 结论 .29参考文献 .30致 谢 .31附 录 .32贵州大学毕业论文（设计） 第 III 页盘县煤矿北二区 750
4、 水平自动排水控制系统设计摘要煤是一个国家经济发展的基石，也是我国的主要能源，因此煤矿安全生产成为了中国经济发展正常进行的基本保障。煤矿安全生产，需要对煤矿里的因素进行合理、安全的掌控。其中几个影响煤矿安全的重要因素当中，水较为严重，因此要确保煤矿安全生产就要合理的控制煤矿里的水。然而，目前煤矿安全问题却日益突出，尤其是透水事故和瓦斯事故。对于煤矿中在生产过程中占重要地位的几个大的系统中，排水系统是比较重要的系统。如果在煤矿中涌入的地下水没有及时的被排出的话，将会给矿井里的工人和机械设备带来严重的威胁，甚至还会造成整个矿井的崩塌。因此，要确保煤矿安全生产就需要排水水泵的安全、可靠运行。所以煤矿
5、建设和生产不可缺少排水设备。然而在中国，大多煤矿矿井排水系统还比较落后，许多煤矿的排水系统操作还是有工人来完成，如需要工人来完成排水水泵的开启、停止及选择切换，这些全都靠工作人员的责任心。因为还达不到根据水位来进行排水，煤矿的自动化管理水平和安全生产就会受到很严重的影响。同时，由于人为的因素容易造成事故的发生。本次设计的核心是可编程控制器，利用传感器来采集水位信号，经过可编程控制（PLC）的处理，达到控制水泵的启动和停止目的，这样就可以节能、减排，提高安全。关键词：安全，排水，可编程控制，节能贵州大学毕业论文（设计） 第 IV 页Two north of Panxian coal mine 7
6、50 level automatic drainage control system design AbstractCoal is a cornerstone of national economic development, but also the main energy in China, so the coal mine safety production has become the basic guarantee for normal China economic development. The coal mine safety production, need to be re
7、asonable, the factors of coal mine safety control. The most important factor affecting the safety of coal mine, the water is more serious, so to control the coal mine to ensure safe production in coal mine will be reasonable in the water. However, the current coal mine safety problem has become incr
8、easingly prominent, especially the flooding accident and gas accidents.For the important position of several coal mines in the production process of large systems, drainage system is more important. If the influx in coal mine underground water is discharged if not timely, it will bring serious threa
9、t to the mine workers and machinery and equipment, even cause the entire mine collapse. Therefore, to be safe, reliable operation and ensure the safety of coal production will need to drain pump. So the coal mine construction and production indispensable drainage equipment. However, in China, mostly
10、 coal mine drainage system is still relatively backward, operation drainage system many of the coal mine or a worker to complete, start, stop and switch such as the need for workers to complete the drainage pump, all of these depend on staff responsibility. Because has not yet reached to drainage ac
11、cording to water level, mine management level of automation and the safety in production will be affected very serious. At the same time, due to human factors to cause an accident.The core of the design of the programmable controller, to collect the water level signal by sensor, through the programm
12、able control (PLC) processing, to control the pump to start and stop the purpose of energy saving, emission reduction, thus, improve safety.贵州大学毕业论文（设计） 第 V 页Keywords：safety, drainage, programmable control, energy saving贵州大学毕业论文（设计） 第 1 页第 1 章 前 言1.1 设计的目的和意义这次设计是大学中最后的一次设计，设计的要求是最严格的一次，设计的内容是最丰富的一次
13、。通过本次设计能够很好的检验我在大学四年来所积累的知识以及运用知识的能力，也是对课外知识的一次测验。让我们进一步巩固和加深对理论，技能和专业知识，使之系统化，综合。从中我们获得了从事科研工作的基本训练。使我们的工作文化独立，独立思考的能力和运用知识解决问题，更重要的是，它发展我们的独立学习新知识的能力，在我们的设计中，工程制图，数据处理，写作，文学，书籍等基础工作，实践能力得到了进一步的提高，并增强了我们的理解的 PLC，了解了功率不同的三项异步电动机的基本知识。它对于负责、仔细、求实、钻研有着重要的作用。在今后的工作中，在技术方面，有着非常重要的意义。1.2 煤矿排水在国内外的发展概况及存在
14、的问题在大多数的发达国家里，对于矿井中水资源的管理已经进迈入系统化管理的阶段。他们建立了资源管理信息系统，采用系统化、计算机技术以及信息化，集合了一些优点如统计化、规范化以及运筹化管理水资源的质量和水环境管理的优点。他们的许多成熟的技术，我们可以学习，例如，预测在矿区水文地质勘探，地下水，动态观察洪水，紧急切断水和矿井水的综合治理。这下发达国家将排水设备的自动化纳入了煤矿矿井水资源管理的计划当中，尽管他们没有排水设备的自动化方面的独立研究。他们将所有的控制信息都集中到中心控制室，统一控制。到目前为止，还存在着许多采用简单手动启动、停止排水设备的小型煤矿，这样不光是浪费大量的资源，重要的是不便于
15、知道水在矿井中的具体水位情况，这会对煤矿及设备带来非常大的安全隐患。到目前为止，采用继电器进行控制这种方法不仅存在国外，而且还存在我们国内的许多煤矿矿井排水系统中。一个方面，这样的排水系统可靠性比较差、自动化程度不够高、安全系数比较低；另一个方面，煤矿能否正常供电会受到排水器械的功率大，频繁启动的影响，因为那样会对电网造成很大的冲击；其次，水泵启动之后，发出的噪音和震动大，这样就会缩短排水设备的寿命。所以这样的排水方式效率很低、工人贵州大学毕业论文（设计） 第 2 页的劳动强度大、而且错误操作会比较的多，是一种落后的排水方法。这些缺点可以由自动排水系统来克服，这会节省大量人力。它的原则是安全、
16、可靠、先进。无人值守的实现，抽水设备的可靠安全运行，可以由自动排水系统在指挥调度中心利用数字技术来达到对井下排水系统的设备进行网络监视、控制来完成。在信息与科技的时代，煤矿排水系统应该向自动化方向发展。利用传感器等检查元件对处理进行反馈，并通过处理器自动分配安排多泵的启停。运用得比较多，并且技术比较成熟的主要是PLC控制。可编程控制器（PLC）已在很多领域特别是自动控制领域飞速发展，已成为了现在的自动控制的主要产品。1.3 应解决的主要问题在这次毕业设计中，需要解决以下几个问题：（1）排水方案的确定。排水方案的确定不仅关系着消耗能量的多少，而且对煤矿安全也起着重要的作用。（2）水泵房的合理设计
17、。合理正确的设计水泵房，对提高排水系统的安全，减少用在排除故障的时间，以及在危险情况下工人的紧急疏散，有很大的作用。（3）主回路的设计。选型和启动电动机的方案，计算短路和过载保护的设计。（4）电器控制的设计。触摸屏式的选择和设计，控制电路的设计，逻辑设计，PLC 设计，电路设计、电气部件选型保护。作为本次设计的核心部分，电器部分的设计要注意的是电器的选型，有三个变量：水位高低、涌水和排水量。贵州大学毕业论文（设计） 第 3 页第 2 章 矿井排水系统的设计2.1 确定排水系统的方案煤矿工人和煤矿安全靠排水系统安全运行作重要保障。排水系统的可靠性已成为一个重要的设计标准体系，而且综合考虑排水系统
18、，环保，节能，经济实用。确保排水系统的安全性，就需要使用强，经久耐用，不易腐蚀管子的管，但价格质量比较高，所以要平衡安全和经济。据煤矿安全教程 2010中第二百七十八条的规定，煤矿中的水泵需要有工作、备用和检修的水泵。作为工作的水泵，能在 20h 内排出矿井 24h 的正常涌水量。备用水泵的能力应大于或等于工作水泵能力的百分之七十。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。检修水泵的能力应大于或等于工作水泵的总能力的百分之二十五。地质复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一些水泵的位置。管道设置必须有工作和备用的管道。工作水管的能力应能配合工作水泵在 20h 内排出矿
19、井 24h 的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵 20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量。根据设计任务的说明，我用三泵（一用一备一维修） 。满足了矿井排水要求的情况下，只用一台的话就可以节约经济成本，本设计使用独立的管道排水是根据三台水泵的主要功能不一样而设计的，它也可以在管道破裂等一系列问题，保证不会影响其他泵，还可以确保工作人员、维护人员的的安全。2.2 排水系统的优点（1）在无人看守的情况下，可以实现基于水泵的自动启动和停止。在很大程度上，节省人力，资源，合理调度和合理使用，充分应对节能减排政策。（2）本系统有过载、短路保护。当水达到最高，最低水平，或在系统发生故障时，系统会自动报警。确保了设备的安全运行、煤矿的安全生产，减少了在故障的诊断及检修上所用的时间。（3）将煤矿排水的水泵站的数据传递到电气控制柜，采用触摸屏控制水泵的开启和停止，增加了控制按钮的寿命，并且能更直观的观察水泵的工作状况及水位状况。可以再地面对泵站的运行实行远程控制。
