【正文】 環(huán)）隨氣體一起排走，所以應不斷地向真空泵補充清水。在圖15中，啟動真空泵時，由清水水箱經(jīng)管路6給真空泵補充清水。當真空表的讀數(shù)達到要求時即可啟動大水泵。表5 SZ水環(huán)式真空泵的性能參數(shù)型號 真空最大吸氣量 壓縮機最大排氣量(m3/h) 電機功率(Kw) 轉(zhuǎn)速r/min 水耗量L/min 最大真空度% 當真空度為 當壓力為(Mpa) 0% 40% 60% 80% 90% 0 真空泵 壓縮機 SZ11414401084SZ221114403087SZ322379807092SZ427113272620167590740100931抽氣管；2電磁閥；3真空表；4水環(huán)式真空泵；5補水水管；6排氣軟管圖14 真空泵的安裝示意圖二、利用射流噴管抽真空吸水目前，我國煤礦主要排水設備通常由離心式水泵、電動機、起動設備、儀表、管路、濾水器、底閥、閘閥、逆止閥、充水裝置等組成。離心式水泵通常只有在泵體內(nèi)充滿水的情況下才允許起動，才能上水。經(jīng)常采用的方法是打開逆止閥旁通管上的截止閥，讓主排水管路中的壓力水注入泵體，泵體內(nèi)的空氣從放氣孔排出，這樣的方法要求水泵必須裝設底閥。但在排水過程中，底閥產(chǎn)生一定的水力損失，使水泵的電耗增加，效率降低，而且底閥易出現(xiàn)不閉合、膠墊爛等現(xiàn)象而造成漏水，無形中增加了維修量，降低了水泵排水的可靠性，于是，根據(jù)現(xiàn)場實際(來水管處地方窄小)，利用射流管抽真空技術制作了充水裝置，投用后效果良好。射流管的尺寸、整體安裝位置如圖15：A即為射流管充水裝置。l，2為截止閥，分別控制主管路給水和泵體內(nèi)排空氣；3為真空表，用來監(jiān)視泵體及管路內(nèi)真空度，真空度達到上水要求，即可開泵；4為主閘閥：5為逆止閥，開泵時，先開啟截止閥2再開啟截止閥l，主管路高壓水經(jīng)截止閥l射向射流管A，觀察真空表， MPa以往前運動，并在噴嘴口處形成一定的真空度，這樣泵體和吸水管內(nèi)的空氣被吸進混合室，兩股合成氣水混合物，經(jīng)過噴管的頸口及擴散管排出，再流入水倉。要注意射流管所造成的真空度的高低不僅與噴管本身的合理尺寸有關，而且也與水泵排水管內(nèi)存水的壓力有關。排水管內(nèi)存水壓力越大，水泵充水的時間就越短，壓力越小充水的時間就越長，甚至吸不上水來。l，2．截止閥 3．真空表 4．主閘閥 5．逆止閥 6．濾網(wǎng)(去底閥) 8．頸口圖15 射流噴管的尺寸及安裝位置三、真空泵與射流管的比較使用射流管抽真空吸水與使用真空泵一樣，也能省去底閥提高水泵的效率及吸水高度，而且它具有結(jié)構(gòu)簡單，不占用泵房空間，維修量小等優(yōu)點。它的主要缺點就是不能解決第一次啟動前的充水，因為第一次啟動之前，排水管中無存水，噴管無水源，除非向排水管注入足夠的水否則必須保留一臺水泵帶有底閥。 本設計中主要用到了電動閘閥，電動球閥兩種閥門。下面就這兩種閥門進行簡單的介紹。 電動閘閥是安裝在水泵的出水口處主排水管上的，用于控制排水管開關的閥門。閘閥是指關閉件（閘板）沿通路中心線的垂直方向移動的閥門。閘閥在管路中主要作切斷用。閘閥是使用很廣的一種閥門，一般口徑DN≥50mm的切斷裝置都選用它，口徑很小的切斷裝置也可選用閘閥，閘閥有以下優(yōu)點：①流體阻力小； ②開閉所需外力較??； ③介質(zhì)的流向不受限制； ④全開時，密封面受工作介質(zhì)的沖蝕比截止閥小；⑤體形比較簡單，鑄造工藝性較好。閘閥也有不足之處：①外形尺寸和開啟高度都較大，安裝所需空間較大；②開閉過程中，密封面間有相對摩擦，容易引起擦傷現(xiàn)象；③閘閥一般都有兩個密封面，給加工、研磨和維修增加一些困難。表6 Z2410/ZTX系列電動閘閥主要技術參數(shù)公稱直徑DN(mm)25～800公稱壓力PN（MPa）　　　　　　連接標準法蘭連接　　按JB/　　JB/閥體材料代號ZG230450ZG1Cr18Ni9TiZG0Cr18Ni12M02Ti密封面材料代號H　　Y適用介質(zhì)水、蒸汽、油品等硝酸類腐蝕性介質(zhì)醋酸類腐蝕性介質(zhì)適用溫度（℃）≤425≤550≤200設計中使用了Z2410/ZTX系列電動閘閥，它是由多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器與Z41/42閘閥組合在一起。閘板及填料外密封可靠、開關平穩(wěn)。流道通暢、流阻小。廣泛用于化工、石油、冶金、能源等行業(yè)。用來實現(xiàn)遠控操作。主要技術參數(shù)及性能如表6所示。 電動球閥 電動球閥在系統(tǒng)中應用較多,在水泵排水系統(tǒng)中可以看出,真空泵抽真空,射流管方式抽真空都用到了電動球閥。電動球閥結(jié)構(gòu)比較簡單,價格也較低,應用方便靈活,不過其口徑都較小,不能替代電動閘閥的位置,一般只應用于控制管徑較小的管路的開斷。 本設計中使用了Q5100/TZX系列電動O型調(diào)節(jié)球閥。Q5100/TZX系統(tǒng)電動O型調(diào)節(jié)球閥是一種轉(zhuǎn)角為90176。的旋轉(zhuǎn)類調(diào)節(jié)閥，密封性能優(yōu)良，流通能力大，流阻系數(shù)小，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、使用壽命長，配用DKJⅡ、Ⅲ執(zhí)行器引配日本工裝，西德歐姆龍等高性能執(zhí)行機構(gòu)。產(chǎn)品通常用于密封要求嚴格的場合，除控制氣體、液體、蒸汽介質(zhì)外，還適宜控制污水和含有纖維性雜質(zhì)的介質(zhì)，廣泛用于石油、化工、冶金、輕工、造紙、電站、制冷等工業(yè)領域。 主要技術參數(shù)及性能如表所示。表7 Q5100/TZX系列電動O型調(diào)節(jié)球閥主要技術參數(shù)公稱直徑DN(mm)1520253240506580100125150200250300350400公稱壓力PN（MPa）　　 　　　 連接標準法蘭連接　　按JB/　　JB/球芯轉(zhuǎn)角90℃閥體材料ZG230～450　　ZG1Cr18Ni9Ti ZG0Cr18Ni12M02Ti適用溫度（℃）40～180（常溫）　　　40～450（高溫）執(zhí)行機構(gòu)DKJⅡ、Ⅲ型PS　AUTOMATION　CMBH　LNARKOSO　UnicZ電動執(zhí)行機構(gòu)輸入信號0～10mA　　　4～20mA　1～5VDC礦用高壓開關柜因為不是防爆型電氣設備，只能用于無瓦斯和煤塵突出、通風良好無爆炸危險的煤礦井下井底車場、大巷、中央變電所等場所。 礦用高壓開關柜工作條件為：煤礦井下環(huán)境溫度不能超過35℃；相對濕度不超過95％177。3％；無導電塵埃及腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體；無劇烈振動及垂直傾斜度不超過5186。的場所。本設計中選用GKW—1型礦用高壓開關柜，額定電壓為3kV，6kV；額定電流為5～400A。GKW—1型高壓開關柜用等邊角鋼制成骨架，用2mm厚的鋼板焊成封閉式，具有防滴防水的作用。前門上裝有二次儀表和信號燈，打開前門是操作室，裝有腳踏按鈕，操作屏上裝有操作手柄、操作機構(gòu)、輔助開關和端子板。后門上裝有觀察窗，以便觀察油斷路器的油面情況。母線均涂顏色：A相涂黃色；B相涂綠色；C相涂紅色。后門和隔離開關之間有機械閉鎖裝置，只有隔離開關斷開時才能打開后門，反之，只有關上后門才能合上隔離開關。隔離開關的操作機構(gòu)與油開關的操作機構(gòu)之間也有機械閉鎖裝置，當隔離開關斷開時油開關就不能合上，油開關合上時隔離開關就不能打開。保護板下面的小門打開就可以檢查電壓互感器和高壓熔斷器。小門與隔離開關之間也有機械閉鎖裝置，只有隔離開關斷開才能打開小門，小門打開隔離開關就不能閉合，以防發(fā)生觸電事故?？刂扑梅康母邏洪_關柜主要是為水泵電機提供電源，由于水泵電機屬于高壓大容量電機，不能直接啟動，需采用串聯(lián)電抗器或采用YD轉(zhuǎn)換降壓啟動的方法來啟動電機。而這個任務要由高壓開關柜來完成。由于采用電抗器降壓，在啟動的開始階段，由于功率因數(shù)低，在電抗器上的壓降大，隨著轉(zhuǎn)速的增高，啟動電流逐漸減小，且功率因數(shù)逐漸增高，其結(jié)果是使電抗器上的壓降減小，電機上的端電壓逐漸增高。這樣在啟動終了短接電抗器時，沖擊電流會小些。電抗器降壓啟動的接線如圖16所示。這樣，當PLC發(fā)出一個水泵電機啟動的命令給高壓開關柜后，高壓開關柜就會自動完成水泵電機的平穩(wěn)啟動了。圖16 電抗器降壓啟動接線圖 高壓電纜的選擇（按3移變選擇）。（1）電纜截面選擇初選MYPTJ—6—395+325/3+316型號礦用移動金屬屏蔽監(jiān)視橡套軟電纜，其主芯線截面為S=95mm2（選擇方法同上）。（2）電纜截面校驗a、按長時允許電流校驗：在環(huán)境溫度+25176。C時，Iy=250A＞Ig=161Ab、按允許電壓損失校驗：電壓總損失：ΔU％=ΔU1％+ΔU2％+ΔU3％+ ΔU4％=％＜7％（3）熱穩(wěn)定性校驗：從北二35KV變電所至155301工作面3移變高壓進線側(cè)三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流：按移變高壓進線側(cè)的三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流進行電纜熱穩(wěn)定校驗：短路電流的假想時間，即熱等效時間，取假想時間為=。故所選MYPTJ—6—395+325/3+316型95mm26KV高壓電纜滿足使用要求。：（1）電纜截面選擇按經(jīng)濟電流密度初選電纜經(jīng)濟截面：SJ=Ifh / J長時工作電流：經(jīng)濟電流密度：J= 其年最大負荷利用小時數(shù)為4000小時。需用系數(shù)： 因長時工作電流Ig = 最大允許負荷電流Ifh所以經(jīng)濟截面：SJ=Ifh/J取電纜標準截面Sjb=95mm2因此初選MYPTJ—6—395+325/3+316型號礦用移動金屬屏蔽監(jiān)視橡套軟電纜，其主芯線截面為S=95mm2。（2）電纜截面校驗a、按長時允許電流校驗：在環(huán)境溫度+25176。C時，Iy=250A＞Ig=161Ab、按允許電壓損失校驗：從北二風井工業(yè)廣場35kv變電所至三水平中央變電所一回路185mm2 6KV高壓電纜電壓損失： ΔU1％=K1P1L1=2=% 從三水平中央變電所到五盤區(qū)變電所一回路120mm26KV高壓電纜電壓損失： ΔU2％=K2P2L2==% 從三水平五盤區(qū)變電所到155301工作面高開95mm2 6KV高壓電纜電壓損失： ΔU3％=K3P3L3==% 從北二風井工業(yè)廣場35Kv變電所到155301工作面進風高壓開關6KV高壓電纜總電壓損失： ΔU％=ΔU1％+ΔU2％+ΔU3％=％＜7％c、熱穩(wěn)定性校驗：從地面35KV變電所至155301工作面高壓開關進線側(cè)三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流：按工作面高開高壓進線側(cè)的三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流進行電纜熱穩(wěn)定校驗：Sdmin——電纜的最小熱穩(wěn)定截面，mm2；C——熱穩(wěn)定常數(shù)，；tjmax——短路電流可能存在的最大假想時間。故所選MYPTJ—6—395+325/3+316型95mm26KV高壓電纜滿足使用要求。按長時允許負荷電流與機械強度要求初選低壓電纜截面：電纜干線按不小于上述所選負荷支線截面選擇。按允許電壓損失校驗電纜截面：a、1變壓器第一路負荷（順槽160KW皮帶機）低壓電纜截面校驗低壓電網(wǎng)允許電壓損失：綜采工作面設備屬間歇性負荷，可以允許正常運行電壓損失不超過額定電壓10％，ΔUy=E2e－660V電網(wǎng)：ΔUy=690－660＝96V1140V電網(wǎng)：ΔUy=1190－1140＝164Vb、第一路負荷支線電纜電壓損失：c、變壓器內(nèi)部電壓損失：%——變壓器內(nèi)部電阻壓降百分數(shù)；——變壓器內(nèi)部電抗壓降百分數(shù)；Ud——變壓器通過額定電流時內(nèi)部阻抗壓降百分數(shù)；變壓器內(nèi)部電壓損失：d、第一路負荷干線電纜電壓損失：第一路負荷干線電纜要求最小截面:因此1＃變壓器第一路負荷所選干線、支線電纜滿足使用要求。其余低壓電纜按上述方法進行校驗，滿足使用要求。第五章 控制系統(tǒng)的軟件設計西門子的S7200系列PLC所用的編程語言是西門子開發(fā)的STEP7，這是一種可運行于通用微機中，在WINDOWS環(huán)境下進行編程的語言。將它通過計算機的串行口和一根PC/MPI轉(zhuǎn)接電纜與PLC的MPI口相連，即可進行相互間的通信。通過STEP7編程軟件，不僅可以非常方便地使用梯形圖和語句表等形式進行離線編程，經(jīng)過編譯后通過轉(zhuǎn)接電纜直接送入PLC的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調(diào)試運行時，還可以在線監(jiān)視程序中各個輸入輸出或狀態(tài)點的通斷狀況，甚至可以在線修改程序中變量的值，給調(diào)試工作也帶來極大的方便。在軟件設計之前，首先進行軟件流程圖的設計和地址的分配。從整體上來看，系統(tǒng)的軟件流程圖如圖17所示：從圖中可以看出，系統(tǒng)開始啟動后，首先進行與高壓開關柜的通訊，然后進行模擬量以及I/O處理程序，系統(tǒng)自檢與門處理程序。然后判斷系統(tǒng)處于自動運行、手動運行、半自動運行三種運行方式中的哪一種，然后根據(jù)判斷得到的結(jié)果進行相應的操作。根據(jù)控制板上的旋轉(zhuǎn)開關的位置判斷出系統(tǒng)的運行方式后，如處于PLC自動運行方式，則PLC根據(jù)程序流程順序執(zhí)行，自動完成水泵的啟動，輪換工作，故障報警，停止。如處于半自動運行方式下，則由人工選擇哪臺水泵投入運行，PLC根據(jù)水泵的泵號自動完成該臺水泵的自動啟動，運行，停止。而手動方式下，PLC不參與任何操作控制，全部由人工通過控制按鈕來控制整個系統(tǒng)的運行。圖17 系統(tǒng)軟件流程圖表8模擬量輸入地址分配模擬量輸入地址分配（計10通道）水倉水位IW 3