摘 要 根據(jù)義橋煤礦用水規(guī)律，在水源井水塔頂部安裝壓力變送器與PID 調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)用水壓反饋信號(hào)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)潛水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，保證整個(gè)供水系統(tǒng)的恒壓供水，有利于設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，減少設(shè)備啟停次數(shù)，減少了停水現(xiàn)象的發(fā)生。
1 義橋煤礦給水系統(tǒng)介紹及水源井供水存在的問題根據(jù)義橋煤礦生產(chǎn)、生活及消防用水特點(diǎn)，按水質(zhì)水壓要求，在建礦設(shè)計(jì)初期，分成兩個(gè)供水系統(tǒng)：（1）生活消防給水系統(tǒng)，由水源井供水至日用生活消防水池，然后經(jīng)過加壓設(shè)備供生活用水和地面消防用水；（2）生產(chǎn)供水系統(tǒng)，礦井水自井下排至礦井水處理站，處理后供井下消防用水、防火灌漿用水、煤壁注水和地面生產(chǎn)系統(tǒng)用水等。
隨著義橋煤礦發(fā)展，人員不斷增加，生活區(qū)面積不斷擴(kuò)大，生活用水需求不斷增加，水源井供水日益緊張，造成水源井水泵頻繁啟停，多次造成設(shè)備損壞，由于停水給廣大職工生活帶來很大不便。義橋煤礦水源井原使用浮球液位儀控制高低水位，這種控制方式采用低水位啟動(dòng)潛水泵，高水位停止?jié)撍谩Ｓ捎诘V井日常生產(chǎn)、生活用水負(fù)荷波動(dòng)大，管阻水壓變化快等因素，原控制方式不能實(shí)現(xiàn)供水和用水之間的動(dòng)態(tài)平衡，存在電能、水資源浪費(fèi)，水泵、控制設(shè)備頻繁啟停易造成設(shè)備損壞等缺點(diǎn)。
2 義橋煤礦水源井自動(dòng)控制系統(tǒng)改造
2.1 改造原理
壓力變送器用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成4-20mADC 信號(hào)輸出。主要有電容式壓力變送器和擴(kuò)散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器，應(yīng)變式壓力變送器等。介質(zhì)壓力直接作用于敏感膜片上，分布于敏感膜片上的電阻組成的惠斯通電橋，利用壓阻效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了壓力量向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過電子線路將敏感元件產(chǎn)生的毫伏信號(hào)放大為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
PID 調(diào)節(jié)器以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID 控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過有效地測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID 控制技術(shù)。PID 控制，實(shí)際中也有PI 和PD 控制。PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。
通過在水源井水塔上方安設(shè)壓力變送器獲得管網(wǎng)水壓，實(shí)時(shí)電信號(hào)通過二芯線傳輸給PID 調(diào)節(jié)器，PID 調(diào)節(jié)器經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，將4~20mA 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)化為0~10V 的電壓信號(hào)供給變頻器內(nèi)置的PLC，經(jīng)內(nèi)置PLC 運(yùn)算后，獲得水壓差值對(duì)應(yīng)的頻率值，調(diào)整變頻器輸出的電壓頻率直接作用在電機(jī)上，控制潛水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在水源井水塔頂部安設(shè)的壓力變送器工作電壓是直流24V，且電源線同時(shí)兼?zhèn)鬏斁�，節(jié)省了控制線，24V 電壓屬于安全電壓，確保了水塔上安設(shè)的壓力變送器的安全使用。
2.2 改造后的成果
通過現(xiàn)場(chǎng)查看，仔細(xì)研究整個(gè)義橋煤礦用水規(guī)律，在水源井水塔頂部安裝壓力變送器與PID 調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)用水負(fù)荷波動(dòng)形成的水壓反饋信號(hào)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)潛水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，保證整個(gè)供水系統(tǒng)的恒壓供水，從而減少了電能、水資源浪費(fèi)，有利于設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，減少設(shè)備啟停次數(shù)，減少了停水影響的發(fā)生。改后實(shí)現(xiàn)了水源井恒壓供水，降低了水源井水泵的維修量，提高了水泵使用壽命。改造前每年換潛水泵2 臺(tái)，每臺(tái)3650 元，改造后每年節(jié)約設(shè)備費(fèi)用7300 元；改造前每天用電費(fèi)405 元，改造后每天節(jié)約電費(fèi)81 元。每年節(jié)約電費(fèi)30000 元左右。
