大型水泵真空度信号的应用及分析
2014-11-20
矿用大型水泵在启动过程中经常会出现水泵不上水，达不到额定排水压力等状况。旗山煤矿采用靶式流量控制器及绝压传感器检测水泵真空度信号，并将其作为水泵电动机开启信号，避免了水泵频繁启动，为实现自动化排水打下了坚实基础。
1、问题的提出
真空度是大型水泵是否能正常排水的重要参数之一。水泵真空度不准造成水泵吸水高度不够或产生汽蚀现象，直接导致水泵不上水或设备损坏。旗山煤矿水泵真空度信号由PLC自动控制，偶尔出现水泵启动结束闸板阀开启过程中因电流过小引起停泵现象(水泵不上水)，导致水泵频繁启动，对电网冲击较大，并造成设备冲击损坏。
2、原因分析及处理措施
由于压力表安装离水泵较近，开泵过程中泵体震动较大，造成压力表指示抖动，因而出现PLC检测到的压力大于规定压力值，闸板阀打开后由于压力表抖动造成短时间内压力小于压力值，使PLC误以为出水管道压力过低而将闸板阀重新关闭并停机。
经过几次的反复测试和分析，认为可以通过针对压力值的测量对PLC进行防抖处理来解决。因此，通过软件修改使PLC在开关量采集时进行200 ms防抖动处理，该问题可以解决。
当真空表下端阀门更换成电磁阀并由PLC自动控制后，偶尔出现水泵启动结束闸板阀开启过程中因电流过小引起停泵的现象。分析认为，真空表下端阀门原为人工开启，PLC在开泵前并未检测真空度，由现场操作人员根据经验判断真空度到达标准后再开泵。将阀门改为由PLC控制的电磁阀后，开泵前的真空度标准由PLC判断。但由于真空度标准与当时的蓄水池水位有关，电节点真空表不能按照原设计真实反映开泵前真空度，由于水位高低不同，实际真空度存在差异。而PLC中真空度设定是固定的，因此，不能满足开泵的要求。
3、真空度信号的改进
开泵参数原取自真空电接点压力表，但由于水位高低不同，真空度存在差异，而真空度设定是固定的，调试时设定中间值，不能满足开泵的要求，后又加了3 min延时，这样就不符合矿井排水要求，留下了隐患。利用靶式流量控制器，在泵真空出口加装了流量开关(LKB型靶式流量控制器)，取开关的脉冲数，重新修改PLC程序，缩短水泵启动时间，减少因真空度取样不好造成水泵启动失败故障。试验证明，改造后基本达到了预期的目的。
LKB型靶式流量控制器工作原理：流量计是一种自动控制和保护装置，随着管内流量的变化而使电路闭合或断开的一种磁动开关。能够对水流量进行控制，当流量发生变化时水流对靶产生一个作用力，致使杠杆转动，使永磁铁产生一定的位移，从而使磁感应头中的电路闭合或断开，从而达到报警或控制的目的。
为提高真空度信号可靠性，防止靶式流量控制器误触发，同时采用绝压传感器监测泵体内部的真空度将数据传到PLC内作为辅助触发开泵信号，流量开关的反馈为启动水泵的重要依据。水泵只有在其叶轮完全淹没于水中的情况下，泵体内部才能造成必要的真空度实现正常排水。如果真空度不够，泵内有空气存在，将会造成不上水或转动部件烧坏等故障。因此，启动前的排真空是水泵工作的重要操作项目之一。该系统采用真空泵及射流泵抽真空。由高精度真空传感器监测真空度，压力、流量作为监测真空度的后备保护。
4、结语
采用靶式流量控制器及绝压传感器检测水泵真空度信号，实践证明，改造后改善了启动性能，完善了保护，解决了水泵因不上水频繁启动的问题，减少了水泵开启次数，减低了耗电量和机械磨损，延长设备使用寿命，为水泵安全运行打下了坚实的基础。
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