大型水泵真空度信號的應用及分析
2014-11-20
礦用大型水泵在啟動過程中經常會出現水泵不上水，達不到額定排水壓力等狀況。旗山煤礦采用靶式流量控制器及絕壓傳感器檢測水泵真空度信號，并將其作為水泵電動機開啟信號，避免了水泵頻繁啟動，為實現自動化排水打下了堅實基礎。
1、問題的提出
真空度是大型水泵是否能正常排水的重要參數之一。水泵真空度不準造成水泵吸水高度不夠或產生汽蝕現象，直接導致水泵不上水或設備損壞。旗山煤礦水泵真空度信號由PLC自動控制，偶爾出現水泵啟動結束閘板閥開啟過程中因電流過小引起停泵現象(水泵不上水)，導致水泵頻繁啟動，對電網沖擊較大，并造成設備沖擊損壞。
2、原因分析及處理措施
由于壓力表安裝離水泵較近，開泵過程中泵體震動較大，造成壓力表指示抖動，因而出現PLC檢測到的壓力大于規定壓力值，閘板閥打開后由于壓力表抖動造成短時間內壓力小于壓力值，使PLC誤以為出水管道壓力過低而將閘板閥重新關閉并停機。
經過幾次的反復測試和分析，認為可以通過針對壓力值的測量對PLC進行防抖處理來解決。因此，通過軟件修改使PLC在開關量采集時進行200 ms防抖動處理，該問題可以解決。
當真空表下端閥門更換成電磁閥并由PLC自動控制后，偶爾出現水泵啟動結束閘板閥開啟過程中因電流過小引起停泵的現象。分析認為，真空表下端閥門原為人工開啟，PLC在開泵前并未檢測真空度，由現場操作人員根據經驗判斷真空度到達標準后再開泵。將閥門改為由PLC控制的電磁閥后，開泵前的真空度標準由PLC判斷。但由于真空度標準與當時的蓄水池水位有關，電節點真空表不能按照原設計真實反映開泵前真空度，由于水位高低不同，實際真空度存在差異。而PLC中真空度設定是固定的，因此，不能滿足開泵的要求。
3、真空度信號的改進
開泵參數原取自真空電接點壓力表，但由于水位高低不同，真空度存在差異，而真空度設定是固定的，調試時設定中間值，不能滿足開泵的要求，后又加了3 min延時，這樣就不符合礦井排水要求，留下了隱患。利用靶式流量控制器，在泵真空出口加裝了流量開關(LKB型靶式流量控制器)，取開關的脈沖數，重新修改PLC程序，縮短水泵啟動時間，減少因真空度取樣不好造成水泵啟動失敗故障。試驗證明，改造后基本達到了預期的目的。
LKB型靶式流量控制器工作原理：流量計是一種自動控制和保護裝置，隨著管內流量的變化而使電路閉合或斷開的一種磁動開關。能夠對水流量進行控制，當流量發生變化時水流對靶產生一個作用力，致使杠桿轉動，使永磁鐵產生一定的位移，從而使磁感應頭中的電路閉合或斷開，從而達到報警或控制的目的。
為提高真空度信號可靠性，防止靶式流量控制器誤觸發，同時采用絕壓傳感器監測泵體內部的真空度將數據傳到PLC內作為輔助觸發開泵信號，流量開關的反饋為啟動水泵的重要依據。水泵只有在其葉輪完全淹沒于水中的情況下，泵體內部才能造成必要的真空度實現正常排水。如果真空度不夠，泵內有空氣存在，將會造成不上水或轉動部件燒壞等故障。因此，啟動前的排真空是水泵工作的重要操作項目之一。該系統采用真空泵及射流泵抽真空。由高精度真空傳感器監測真空度，壓力、流量作為監測真空度的后備保護。
4、結語
采用靶式流量控制器及絕壓傳感器檢測水泵真空度信號，實踐證明，改造后改善了啟動性能，完善了保護，解決了水泵因不上水頻繁啟動的問題，減少了水泵開啟次數，減低了耗電量和機械磨損，延長設備使用壽命，為水泵安全運行打下了堅實的基礎。
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