Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ tự động vào điểu khiển hệ thống thoát nước mỏ lộ thiên vùng quảng ninh

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ******************* PHAN THỊ MAI PHƯƠNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG VÀO ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MỎ LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH Chuyên ngành: Tự động hóa Mã số: 60.52.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN ĐỨC KHOÁT HÀ NỘI - 2011 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình Tác giả luận văn Phan Thị Mai Phương MỤC LỤC Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU Chương 1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BƠM THOÁT NƯỚC Ở CÁC MỎ LỘ THIÊN VÙNG QUẢNG NINH 1.1 Hệ thống bơm nước Cơng ty than Cọc Sáu 1.1.1 1.1.1.1 Thông số kỹ thuật thiết bị công nghệ bơm nước Sơ đồ cơng nghệ hệ thống bơm thoát nước 1.1.1.2 Thông số kỹ thuật thiết bị .3 1.1.1.3 Công nghệ vận hành bơm 1.1.2 Hệ thống truyền động điện hệ thống bơm 1.1.2.1 Truyền động điện cho bơm 1.1.2.2 Truyền động cho thiết bị phụ trợ 1.1.3 Đánh giá trạng hệ thống bơm thoát nước Công ty than Cọc Sáu 101 1.2 Hệ thống nước Cơng ty than Cao Sơn 101 1.2.1 Thông số kỹ thuật công nghệ bơm 101 1.2.1.1 Thông số kỹ thuật 101 1.2.1.2 Công nghệ bơm 112 1.2.2 Hệ truyền động điện hệ thống bơm 123 1.2.2.1 Truyền động điện cho bơm 123 1.2.2.2 Truyền động điện thiết bị phụ trợ 134 1.2.3 Đánh giá trạng hệ thống bơm thoát nước mỏ Cao Sơn 145 1.3 Hệ thống nước cơng ty than Núi Béo 167 1.3.1 Thông số kỹ thuật công nghệ bơm 167 1.3.1.1 Thông số kỹ thuật thiết bị 178 1.3.1.2 Cơng nghệ bơm nước 178 1.3.2 Truyền động điện thiết bị phụ trợ 189 1.3.3 Truyền động điện cho bơm 20 1.3.4 Tủ khởi động mềm SOLCON 201 1.3.5 Đánh giá trạng hệ thống bơm Công ty than Núi Béo 223 1.4 Kết luận 223 Chương CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC 24 2.1 Sơ đồ tổng quát điều khiển hệ thống bơm 24 2.2 Yêu cầu tự động hóa hệ thống bơm nước 25 2.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống bơm thoát nước 26 2.3.1 Lựa chọn CPU 26 2.3.2 Lựa chọn modul mở rộng 27 2.3.2.1 Modul mở rộng số 27 2.3.2.2 Modul mở rộng vào tương tự 27 2.3.2.3 Modul mở rộng tương tự 28 2.3.3 Cảm biến đo mức nước 28 2.3.4 Cảm biến đo áp suất 30 2.3.5 Cảm biến đo lưu lượng 31 2.3.6 Van điều khiển 33 2.3.7 Van điện ON/OFF 34 2.4 Quy trình vận hành hệ thống bơm 35 2.5 Quy trình vận hành bơm luân phiên 35 2.6 Quy trình vận hành bơm theo mức 36 Chương TỰ ĐỘNG HĨA HỆ THỐNG BƠM THỐT NƯỚC VÀ XÂY DỰNG GIAO DIỆN GIÁM SÁT TRÊN WIN CC 38 3.1 Cấu hình PLC 38 3.1.1 Cấu hình phần cứng 38 3.1.2 Cấu hình phần mềm 39 3.2 Chương trình điều khiển hệ thống bơm thoát nước 39 3.2.1 Các tín hiệu vào, 39 3.2.2 Sơ đồ vòng quét điều khiển hệ thống bơm 43 3.2.3 Chương trình điều khiển 48 3.2.4 Chương trình mơ 66 3.2.4.1 Chương trình mơ bơm hoạt động độc lập 66 3.2.4.2 Chương trình mơ bơm hoạt động ln phiên 68 3.2.4.3 Chương trình mơ bơm hoạt động theo mức 71 3.2.4.4 Chương trình mơ xử lý cố bơm hoạt động luân phiên 73 3.3 Xây dựng giao diện giám sát Win CC 74 3.3.1 Nhóm tag tag hệ thống 74 3.3.2 Giao diện giám sát hệ thống 75 3.3.2.1 Giao diện giám sát bơm hoạt động độc lập 75 3.3.2.2 Giao diện giám sát bơm hoạt động theo mức 76 3.3.2.3 Giao diện giám sát bơm hoạt động luân phiên 79 3.3.2.4 Giao diện giám sát bơm cố chế độ hoạt động bơm luân phiên 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật thiết bị Công ty than Cọc Sáu .3 Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật tủ ЯKHO-10Y1 .5 Bảng 1.3 Đặc tính kỹ thuật bơm động Công ty than Cao Sơn 112 Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật thiết bị Công ty than Núi Béo 178 Bảng 3.1 Các tín hiệu vào, hệ thống 39 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống bơm nước Cơng ty than Cọc Sáu Hình 1.2 Sơ đồ cơng nghệ tổ máy bơm Hình 1.3 Hệ thống bơm Cơng ty than Cọc Sáu Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý tủ cao áp ЯKHO-10Y1 Hình 1.5 Tủ khởi động mềm HRVS-DN 140A- 6000V Cơng ty than Cọc Sáu .8 Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý tủ khởi động mềm .8 Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động dẫn động van .9 Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động dẫn động bơm mồi 10 Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý tủ KPY-12-630-20T 123 Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động bơm mồi 134 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động mở van 136 Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống nước Cơng ty than Núi Béo 167 Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý điều khiển động đóng mở van 19 Hình 1.14 Tủ khởi động mềm HRVS công ty than Núi Béo 20 Hình 1.15 Tủ khởi động mềm lắp hệ thống bơm 201 Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý tủ khởi động mềm 212 Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát điều khiển hệ thống bơm 25 Hình 2.2 Hình ảnh CPU 314C- 2DP 26 Hình 2.3 Hình ảnh module mở rộng SM322 27 Hình 2.4 Hình ảnh module mở rộng SM331 27 Hình 2.5 Hình ảnh module mở rộng SM332 28 Hình 2.6 Cảm biến mức VEGAPUL 50 29 Hình2.7 Biểu đồ tương quan từ mức nước moong 30 Hình 2.8 Cảm biến áp suất EJX110A 30 Hình2.9 Biểu đồ tương quan từ áp suất bơm 31 Hình2.10 Cảm biến lưu lượng MAGMAX EGM4300C 32 Hình2.11 Biểu đồ tương quan từ lưu lượng chảy qua đường ống 33 Hình2.12 Van điều khiển 33 Hình2.13 Biểu đồ tương quan dịng góc mở van điện từ 34 Hình2.14 Van điện từ 34 Hình 2.15 Sơ đồ mức nước moong 37 Hình 3.1 Cấu hình phần cứng 38 Hình 3.2 Cấu hình phần mềm 39 Hình 3.3 Lưu đồ thuật tốn 43 Hình 3.4 Lưu đồ thuật toán xử lý cố hệ thống bơm bơm làm việc luân phiên 44 Hình 3.5 Lưu đồ thuật tốn điều khiển hệ thống bơm hoạt động dừng 45 Hình 3.6 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm hoạt động luân phiên 46 Hình 3.7 Lưu đồ thuật tốn điều khiển bơm hoạt động theo mức 47 Hình 3.8 Trạng thái chương trình mơ có tín hiệu điều khiển hệ thống bơm B1 hoạt động độc lập 67 Hình 3.9 Trạng thái chương trình mơ bơm B1 làm việc bình thường 67 Hình 3.10 Trạng thái chương trình mơ bơm B1 bị cố 68 Hình 3.11 Trạng thái chương trình mơ có tín hiệu điều khiển tự động bơm hoạt động luân phiên 68 Hình 3.12 Trạng thái chương trình mơ hệ thống bơm B1 hoạt động bình thường; hệ thống B2, B3 dừng 69 Hình 3.13 Trạng thái chương trình mơ hệ thống bơm B1, B3 dừng; hệ thống B2 hoạt động bình thường 69 Hình 3.14 Trạng thái chương trình mơ hệ thống bơm B1, B2 dừng; hệ thống B3 hoạt động bình thường 70 Hình 3.15 Trạng thái chương trình mô hệ thống bơm B2, B3 dừng; đưa hệ thống bơm B1 vào hoạt động 70 Hình 3.16 Trạng thái chương trình mơ mức H ≥ H2; đưa hệ thống bơm B1 vào làm việc 71 Hình 3.17 Trạng thái chương trình mơ hệ thống bơm B1 làm việc bình thường 71 Hình 3.18 Trạng thái chương trình mơ mức H ≥ H3; hệ thống bơm B2, B1 làm việc bình thường 72 Hình 3.19 Trạng thái chương trình mơ mức H ≥ H4; hệ thống bơm B1, B2, B3 làm việc bình thường 72 Hình 3.20 Trạng thái chương trình mơ mức nước xuống mức H1≤H