水泵自动化改造.docx
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水泵自动化改造
申请编号：
兵团科技攻关与成果转化项目申请书
所属领域：
□农业领域□社会发展领域■工业及高新技术领域
计划类别：
工业及高新技术科技攻关与成果转化
项目名称：
智能化矿井排水系统自动化改造
推荐单位：
**＊＊＊*
项目申报单位：
项目负责人：
*＊
联系电话：
传真:
电子邮箱：
二Ο一六年七月三十日
项目信息表
项目名称
智能化矿井建设煤矿排水系统自动化改造
推荐单位
兵团十二师
项目申报单位
名称
新疆昌平矿业有限责任公司
主管部门
农十二师
单位所在地
十二师（市）
通讯地址
乌鲁木齐市沙区西泉街1500附2号
邮编
830091
单位类别
□事业型研究单位□大专院校□转制为企业的科研院所
☑国有企业□其他所有制企业□其他
项目负责人
姓名
性别
☑男□女
出生年月
1965。
2
所在单位
新疆昌平矿业有限责任公司
学位
□博士□硕士□学士□其他
职称
□高级□中级□初级□其他
联系电话（手机）
152********
E—mail
主要参
加单位
（名称、单位性质）
研究内容（300字以内）
1、根据煤矿井下的实际情况,在原来的设施基础上进行自动化改造,以使设备在无人职守的情况下水泵能正确安全运行。
2、通过软件控制系统掌握设备运行规律调整开停时间避开电力负荷高峰期，有效地削峰填谷，节约电费开支，实现节能减耗；
3、依托煤矿环网与全煤矿综合自动化系统进行联网，作为智能化矿井建设的一个分支，全煤矿自动化系统的一个子系统，实现远程控制、远端指挥；
4、向各个工业领域推广智能化建设。
考核目标及
技术经济指标（200字以内）
1、221煤矿水泵自动化控制改造设计方案；
2、系统安装调试稳定可靠；
3、四种控制方式能够任意切换;
4、故障处理能够达到自动化控制；
5、技术推广；
创新点及可能获得的成果和知识产权（300字以内）
作为智能化矿井的一部分,排水系统采用多种控制方式可供选择，设有远程控制、无人值守、就地自动、就地检修四种工作方式。
每台水泵可选择运行、备用、检修等运行模式，从而提升泵房整体运行的可靠性和运行效率。
具有多种保护及语音报警功能，当出现开关故障、泵体过热、轴承过热、电机过热、压力下降、流量下降、阀门故障等情况时系统将自动停止运行,并语音报警。
系统检测功能齐全，可实时检测现场一系列参数；控制系统掌握设备运行规律调整开停时间避开电力负荷高峰期，有效地削峰填谷,节约电费开支，实现节能减耗。
预期示范/推广/产业化效果（200字以内）
在新疆煤矿智能化煤矿的建设已经是现代化生产的必经之路。
本课题研究水泵自动化、智能化改造，通过对221煤矿水泵自动化改造实现无需人为干预，由工业计算机控制，自动实现水泵的轮换工作，做出合理调度；通过摄像机将水泵工况画面传输到现场控制中心和地面指挥中心，使现场控制中心和地面指挥中心能够直观的看到水泵现场的具体情况；可为整个矿井智能化建设积累大量经验，同时也可推广、拓展到其他工业领域的智能化建设.
预期经济/社会/环境效益（200字以内）
新疆地区煤炭资源丰富，大部分矿区没有实现矿井智能化控制。
通过本课题的研究，制定技术改造措施，增强控制中心对井下现场的监控指挥能力更加促进安全生产，减少人工成本。
同时，可以推广到其他领域。
对现代化工业生产管理具有较大的指导作用。
产学研联合
■是□否
起始时间
2015年12月
终止时间
2016年8月
经费需求
100。
04万元，其中申请兵团专项经费30.012万元。
师、院、校科技局（处）审定意见:
（盖章）
编写说明
1．本申请书适用于“工业及高新技术科技攻关与成果转化计划"、“现代农业科技攻关与成果转化计划”、“社会发展科技攻关与成果转化计划”。
2．本申请书由项目承担单位组织编写。
3．编写要求：
（1）总体目标完整、集中、明确、可考核,要充分考虑经济、技术等方面的可行性；
（2）研究任务和内容重点突出，设置合理，合作单位任务明确;
（3）技术路线清晰、技术关键点与创新点明确；
（4）有一定的前期合作基础，配套条件落实；
（5）组织运行与管理措施具体，产学研合作机制明确；
（6）经费预算根据充分，支出合理符合有关规定，配套经费落实;
（7）成果、知识产权必须明确,如有合作单位需附合作协议，相关证明文件等附件齐全。
4。
文字叙述要重点突出，词语简练.各项内容必须如实填写，各项栏目不得空缺,无此内容时填“无".
5。
申请书中涉及到外文缩写要注明全称。
6.本申请书文本采用A4幅面纸，4号仿宋体字打印,标题用4号黑体字打印,一式一份，由项目组织单位盖章后报兵团科技局，同时报送电子版本。
1、项目的意义与目标
1.1意义和必要性
智能化矿井中排水系统承担着排出井下涌水的重要任务，是保证矿井安全生产的关键环节。
排水系统各种设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全。
矿用自动排水装置是根据煤矿井下的实际情况，在原来的设施基础上进行自动化改造，以使设备在无人职守的情况下自动运行和自我诊断的一套系统。
通过网络控制器的决策控制,对设备的运行状态、进行定时控制、自动控制，手动控制，使设备达到最佳工作状态，从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。
同时，这也是现代化工业生产的必经之路，水泵的研究成果可推广到煤矿其他项目改造中，以实现智能化矿井的改造成功.同样的原理也可以推广到其他工业农业生产中,对现代化智能化建设起到推动的作用。
1。
2项目主要目标和技术难点
项目主要目标
通过理论分析和实验室测试,系统综合了工业控制技术和现代软件技术，保证了系统的稳定性和可靠性，并可依托煤矿环网与全煤矿综合自动化系统进行联网，作为全煤矿智能化自动化系统的一个子系统。
排水设备一般功率大，耗电量多，传统排水只能靠人工手动控制泵的起停,无法利用排水设备与仓容，科学、合理的调度排水量与排水时间.因而传统的矿井排水方式普遍存在能耗大、效率低、生产成本高的缺点。
技术难点
排水系统改造后采用多种控制方式可供选择,设有远程控制、无人值守、就地自动、就地检修（调试）四种工作方式.每台水泵可选择运行、备用、检修等运行模式，作为整个自动化智能化控制系统的一部分，系统的安全稳定作为主要考核目标
改造之前煤矿排水系统采用纯人工操作，大多数操作人员、维护人员对现代化、自动化系统的维护需要系统的学习培训。
2、现有工作基础与优势
2.1国内外现有技术、知识产权和技术标准现状及预期分析
对于矿井自动化数字化建设国内已经有了突飞猛进的发展。
目前煤矿自动控制仍处于初级阶段:
1、技术尚不成熟：
主要体现在大多数产品仍处于试用、推广阶段。
比较成熟的有提升机的控制、压风机的控制,有待推广的有水泵、主扇风机、供电系统等。
自动化水平不高:
一是以单台设备或局部控制为主，以一个系统为整体的控制系统应用不多；
二是大多数控制也仅处于半自动控制状态，完全脱离人工管理的系统并不多见；
三是部分设备或系统目前未实现自动化控制,如综采设备、主扇风机、排水系统等
2、集成化程度不高
由多台计算机和一些智能仪表以及智能部件实现的分布式控制是其最主要的特征；
数字传输信号和模拟传输信号并存，往往现场控制采用模拟信号,远程传输和控制采用数字信号；
集成电路未完全代替常规电子线路，故障率高，可靠性还达不到要求。
实施信息采集、显示、处理、传输以及优化控制等功能的智能设备之间彼此通信、控制，在精度、可操作性以及可靠性、可维护性等都还存在差距。
煤矿自动化发展方向
煤矿自动化技术发展的几个层次
从单机控制→系统自动化→矿井自动化（综合自动化）→信息化矿山（实现网络化管理和信息共享）。
2.2项目申请单位及主要参与单位研究基础（已有的研究开发经历,科技成果、科研条件与研究开发队伍现状等）
新疆昌平矿业有限责任公司拥有6对矿井，计划将原煤生产能力提高到200万吨/年以上.旗下新疆昌平源矿业科技有限公司和新昌平机电公司分别从事设备检测检验与设备供应工作。
在煤矿技改过程中负责协调设备的供应与维护.
新疆昌平源矿业科技有限责任公司是兵团安监局委托昌平矿业有限公司代管，主要从事煤矿四大件（提升机、通风机、水泵、空压机）检测检验工作.期间与重庆煤科院新疆分院合作完成煤矿监控系统的安装调试工作。
新昌平机电公司主要从事矿山设备供应，工作期间积累了大量的工作经验。
对煤矿的自动化系统有很深的了解.水泵自动化改造已在昌平矿业221煤矿运行成功。
3、研究内容与考核指标
3。
1研究内容、技术路线和创新点
3.1。
1研究内容
采用实验研究与现场实践相结合的方式
1）系统结构
对221煤矿水泵进行自动化改造，组建排水自动化系统，共五部分。
①地面自动化控制中心：
地面监控站设置在集中控制作中心，通过工作站对井下泵房进行集控和监视。
主要设备、设施包括工作站、显示器、不间断电源、语音报警等。
②数据传输线路：
单泵、现场操控及显示装置与主控设备之间通过现场总线完成实时数据双向传输。
主控设备与矿井机房调度中心通过环网实现系统实时对接。
③泵房监控单元：
泵监控单元由矿用隔爆兼本安型监控分站、信号采集装置、传感器等组成，主控制站作为井下控制部分的通信核心，完成分站监控信息与地面控制中心的监控信息交互传递。
同时，通过在现场的操作显示屏，为井下巡逻人员提供整个系统的运行情况。
④语音预警:
语音报警包含地面集控集控中心实时语音报警、泵房实现实时语音报警。
地面集控中心语音报警能够全面实时完成系统内各种报警，通过工程师站驱动对应的报警装置，实现实时报警；泵房语音报警依据泵房实际需求,预先定制好语音报警内容，系统控制主站综合采集的实时数据进行及时判断，确定符合程序设定报警条件，由系统程序驱动相对应的报警内容。
同时能够实现定制泵房简介播报及各种欢迎用语.⑤视频巡检：
主要由摄像仪、专用导轨、驱动电机、主控设备等组成，能够实现就地控制摄像仪按照预设目标移动，能够实现图像远传存储及实时监视，能够依照预设程序要求自动移动到对应目标，能够实现图像拉远拉近，变焦等功能，能够随时显示摄像仪当前位置。
2）系统具体设计
①主控设备：
泵房排水系统采用分布式结构，在井下泵房设立一套矿用隔爆兼本安型可编程控制主站,配套一个矿用本安型集中控制操作台，完成对泵房内各受控折本的集中控制;每台泵设立一台矿用隔爆兼本安型综合接入网关，配套矿用本安型显示器控制箱完成就地单泵控制；地面设立工程师站，双机热备，远程监测控制系统设备，实时显示系统数据，及时播报系统故障及报警点，形成历史记录，供后期查询及打印报表等。
②系统数据：
井下控制主站作为整个系统的核心,向上实现实时全双工通信，接受远程工程师站控制命令及个参数设置，及时反馈现场实时数据；通过井下集中控制操作台向控制主站发送命令，由控制主站执行各程序流程，同时在集中控制操作台实现显示系统信息；向下与各泵网关之间实时数据双向传输。
③系统供电:
配套矿用隔爆型不间断电源，为系统主控设备提供不间断电源.
3）系统控制方式
系统有四种控制方式：
就地控制、就地自动、远程控制、无人值守。
①就地手动：
采用手动操作时由井下操作人员根据生产需要以及设备状况通过操作台上的按钮，实现设备的启动、停止。
②就地自动：
在操作台上发出启动命令，水泵的电动球阀、电动闸阀及电机等设备按照设定流程启动。
当集控操作台发出停止命令后，水泵系统将关闭闸阀后，停止电机.③人值守：
系统根据水仓水位高低及用电时间，实现水泵自动启停。
④远程控制水泵的启停由地面控制，同时可以实现无人值守与远程自动、远程手动间的切换.
4）系统功能
①故障停泵：
水泵在自动控制工作方式下发生故障时，计算机将按所设定的停泵程序自动停止运行水泵；水泵在“检修”工作方式下运行，当发生故障需要停泵时按照设定的程序进行.②水泵自动轮换：
系统根据水泵使用记录均匀分配各个水泵的使用率，以保障每一台泵出现故障是及时发现。
3.1。
2技术路线
3.1。
3创新点
1）多媒体效果：
检测数据、现场图像、语音提示、预警、报警.
2）系统具有闭锁性开关,无论在设备检修还是人员检查时，只需按下开关，无论采用哪种方式的操作都不能开机，确保现场人员不受伤害。
3）系统的实时性好，对各设备的运行工况能够实时监测、实时控制。
软件中嵌入了大量的控制策略,可以根据实际情况做出不同的决策，大大提高了系统的自动化程度和智能程度;
4）根据不同时期的具体情况，可以对软件的运行参数进行调整，以适应复杂的情况，提高了系统的适应性；
5）系统能够进行远距离监控，并可无限扩展。
3。
2主要考核指标（如形成的知识产权、技术标准、新技术、新产品、新装置、论文专著等数量、指标及其水平，与国内外同类技术或产品的竞争分析，满足项目所依托的重大工程建设或重大装备研制的需求情况等）
本课题通过对221煤矿水泵系统的自动化改造对系统进行安装、调试最终实现高度集成化、稳定可靠运行的排水系统在实施过程中的主要考核指标如下：
221煤矿水泵自动化改造技术方案；
系统安装调试稳定可靠;
四种控制方式能够任意切换；
故障处理能够达到自动化控制；
技术推广；
3。
3预期经济、社会、环境效益（如技术及产品应用产业化前景,在项目实施期内能够形成的市场规模与效益,对保障兵团安全、促进社会可持续发展及提升兵团相关产业竞争力的作用等）
矿井排水系统承担着排出井下涌水的重要任务,是保证矿井安全生产的关键环节。
排水系统各种设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全.
矿用自动排水装置是根据煤矿井下的实际情况，在原来的设施基础上进行自动化改造，以使设备在无人职守的情况下自动运行和自我诊断的一套系统。
通过工业计算机的决策控制，对设备的运行状态、运行过程进行自动检测、自动控制,使设备达到最佳工作状态，从而达到有效地节约能源、降低劳动强度、降低运行成本和延长设备使用寿命等目的。
系统综合了工业控制技术和现代软件技术,保证了系统的稳定性和可靠性，并可与全煤矿综合自动化系统进行联网,作为全煤矿自动化系统的一个子系统.
排水设备一般功率大，耗电量多，传统排水只能靠人工手动控制泵的起停,无法利用排水设备与仓容，科学、合理的调度排水量与排水时间.因而传统的矿井排水方式普遍存在能耗大、效率低、生产成本高的缺点。
基于以上原因实现矿井排水自动化控制和地面远程监控：
第一：
可依据水仓水位起停水泵，提高水泵有效利用率,大大降低生产成本。
第二：
可减少看护人员，相应减少工资投入,并可充实设备维护检修队伍，提高维护质量，减少事故发生，变事故发生后的被动检修为主动的定期检修,提高设备的使用率。
第三：
可以保证安全生产,改善工作环境，提高劳动生产率。
第四：
可有效的保护水泵电机等设备。
延长使用寿命，减少事故停机时间，提高排水能力。
第五：
通过调整开停时间避开电力负荷高峰期，有效地削峰填谷，节约电费开支.
该项目的研究成果在兵团甚至新疆地区具有广泛的推广前景，对煤矿及社会将创造良好的经济效益和社会效益
3。
4项目实施中可能形成的示范基地、中试线、生产线及其规模，或对所依托的重大工程建设或重大装备研制产生的作用。
本项目以221煤矿为实施地点，221煤矿实施矿井扩建技术改造已经完成矿井已经实现高度自动化,集成化控制。
该项目以煤矿环网为依托建立一个稳定可靠的煤矿井下自动化排水系统。
通过设备功能与现场条件结合调试已经完成。
该项目的研究成果在兵团甚至新疆地区具有广泛的推广前景。
3。
5人才队伍建设
该项目的实施采用产学研相结合的模式进行，在项目实施过程中，通过新疆昌平源矿业科技公司和新昌平机电共同合作，充分利用两单位服务煤矿工作的优势在煤矿排水系统自动化改造项目中培养一批自动化建设改造、维护人才.
3。
6其他考核指标
无
4、项目总投资预算,资金筹措方案，配套资金落实措施。
表1项目（课题）预算表
单位：
万元
序号
预算科目名称
合计
兵团拨款
自筹经费
1
一、经费支出
100.04
30.012
70.028
2
（一）直接费用
100。
04
30。
012
70。
028
3
1．设备费
48。
1
14.43
33。
67
4
（1）购置设备费
48。
1
14.43
33。
67
5
（2）试制设备费
0
0
0
6
（3）设备改造与租赁费
0
0
0
7
2．材料费
27。
34
8.202
19。
138
8
3．测试化验加工费
9
4．燃料动力费
5。
4
1.62
3。
78
10
5．差旅费
3.2
0。
96
2.24
11
6．会议费
3
0.9
2。
1
12
7．国际合作与交流费
13
8．出版/文献/信息传播/知识产权事务费
5
1。
5
3。
5
14
9．劳务费
4
1.2
2.8
15
10．专家咨询费
1
0。
3
0。
7
16
11．其他支出
3
0。
9
2.1
17
（二）间接费用
18
1.管理费
19
2.绩效支出
20
二、经费来源
21
1．申请兵团科技经费
22
2．自筹经费来源
23
（1）其他财政拨款
24
（2）单位自有货币资金
25
（3）其他资金
说明:
1。
企业承担课题任务，申请兵团拨款与企业匹配自筹经费的比例应不低于1∶2;
2．专家咨询费开支标准：
第一天每人800元,第二天及以后每人400元；不足半天的按半天计算，咨询费依据规定减半，超过半天的按一天计算。
以通讯形式组织的咨询,专家咨询费按每人每次200元计算；
3．间接费用采用分段超额累退比例法计算并实行总额控制，按照不超过项目经费中直接费用扣除设备购置费后的一定比例核定，具体比例如下：
100万元及以下部分不超过15％;
超过100万元至500万元的部分不超过8％；
超过500万元的部分不超过5%。
间接费用中绩效支出不超过直接费用扣除设备购置费后的5％。
3。
申请兵团科技计划中的“企业技术创新能力与公共服务平台建设计划"“重点实验室与区域创新平台建设计划"、“科技和金融结合计划"、“知识产权推进计划”、“科学技术普及与学术交流计划"、“其他计划”的项目，不得列支间接费用。
表2承担单位与参加单位研究经费支出预算明细表
单位：
万元
填表说明：
承担单位类型分为，A、第一承担单位B、其他承担单位.
序
号
单位名称
承担单位类型
研究任务
负责人
合计
兵团拨款
自筹
经费
1
100.04
30.012
70。
028
2
3
4
累计
100。
04
30。
012
70．028
表3-1项目（课题）预算支出测算表
（50万元以下项目填写此表）
序号
支出科目
支出内容
数量
标准
金额合计
兵团拨款
自筹经费
支出合计
-
-
—
一
直接费用
-
—
-
1
设备费
1、
2、
……
2
材料费
1、
2、
……
3
测试化验加工费
4
燃料动力费
5
差旅费
6
会议费
7
国际合作与交流费
8
出版/文献/信息传播/知识产权事务费
劳务费
专家咨询费
其他支出
二
间接费用
—
-
—
1
管理费
2
绩效支出
要求：
1、同一支出科目下不同支出内容要分别填报,表格允许增加行，如第一项“设备费”.
2、支出内容中涉及设备、材料、化验等的，需填写具体设备型号、材料种类、化验项目名称等，其他据实填写。
表3-2项目（课题）预算说明书
（50万元以上项目填写此表）
一、结合项目（课题）任务分工和主要研究内容，对承担单位及参加单位经费筹措及支出安排情况进行详细说明。
本项目以新疆昌平矿业有限责任公司为主导，在项目资金筹措方面，一部分由兵团拨款，一部分由集团公司专项科技项目经费支持.本项目经费具体支出如下：
1．设备费48。
1万
2．材料费27。
34万
4．燃料动力费5。
4万
5．差旅费3。
2万
6．会议费3万
7.劳务费4万
8．技术推广费5万
9．专家咨询费1万
10．其他支出3万
二、对各科目支出的主要用途、与项目任务的相关性、测算依据及明细支出情况进行详细分析说明.
（一）直接用费
1．设备费48。
1元
煤矿主排水水泵三台40.5万元
西门子S7-1200型PLC，输入输出模块，A/D模块，以太网通讯，10寸触屏。
两套7。
6万元
2．材料费27.34万元
排水管340米9。
86万元
本安型水位传感器两台1。
58万元
负压传感器（本安）两台0.4万元
正压传感器（本安）四台0。
8万元
温度传感器八只1.2万元
流量传感器四套8万元
流量传感器本安型电动球阀四台0.84万元
馈电开关智能保护及改造两台0。
66万元
3．燃料动力费5.4万
实验用水、电、气费用
4．差旅费3.2万
项目差旅预计4人次，0。
8万/人次，计3。
2万。
5．会议费
参加3人次学术会议,1万/人次,计3万.
6.技术推广费5万元
技术推广费用5万元
7．国际合作与交流费0
8．劳务费4万
0。
5万/人月*8人月=4万
9．专家咨询费1万
专家咨询费用1万。
10．其他支出3万
（二）间接费用
（1）须分别说明管理费与绩效支出的总额、支出的内容、依据和标准。
（2）承担单位与参加单位管理费和绩效支出分配方案。
五、项目参加人员
类型
姓名
单位
出生日期
性别
专业
分工
职称
男
采矿
项目总体协调
高工
男
采矿
方案制定
高工
男
机电
理论分析
数值模拟
研究员
男
机电
现场实施
研究员
男
机电
现场实施
研究员
升级会员 