1、問題的提出
    鄭煤集團大平煤礦是一座年產能力為90萬t/a的中型礦井，井下清水泵房采用3臺揚程高度為320 m的D46×9型水泵，由電磁真空器啟動。為了實現“減人增效”以及“削峰填谷”排水節電的目標，需要設計一套既能全自動控制又能手動控制實現無人監護的自動報警裝置。
  (1)清水泵房主要技術參數
  清水泵房位置水平/m  ±0
  揚程高度/m    320
  引水管管徑/mmDN20
  水倉數／個    l
  啟動方式    電磁真空啟動
  電壓/V 660
  出水管管徑／衄    DNIOO
  吸水管管徑/mm    DNIOO
    (2)清水泵房自動控制技術目標
    控制目標：全自動控制和手動檢修控制相結合的方式。
    運行模式：用電高峰、尖峰時1臺水泵運行，用電平谷低谷時2臺水泵運行；高水位時開泵，低水泵時停泵。
    相關參數有：當前水位、單機運行水位、雙機運行水位、報警或設備故障信號。
2、技術方案
    (1)方案一。將FX2N-32MR、FX4AP模塊、FX2N-16EX輸入擴展模塊，S-100-24穩壓電源模塊、24 V微型繼電器等元件組成自動排水控制器，并將此控制器裝入BJJD-127 V型隔爆控制箱內，以同時控制3臺水泵的自動開停、監測監控、報警、故障保護等，采用該方案完全可以實現無人看守和現場保護，水泵送水安全可靠。但要求維護人員具有較高的技能水平，且安裝一套自動監控系統需要20萬元材料費，而且增加了一定的功能維護費用。
    (2)方案二。采用KJD18型帶式輸送機綜合保護裝置，隔爆兼本安結構，結構緊湊。集控的各臺均可顯示在系統中的位置，每一臺均可反映出系統的運行狀況。報警和聯絡功能有光有聲，既有警笛聲響，又有語言報警。使用無源傳感器，輸出開關信號可以方便安裝調試。任一傳感器出現故障或不接入均不影響其它功能。該機還具有速度保護、堆煤保護、跑偏保護、急停撕裂延時l s停車、溫度保護和煙霧保護等。各種保護均有故障種類指示，有聲光報警。保護裝置智能化程度高、性能穩定、動作可靠、故障顯示直觀，使用方便。但由于泵房陰冷潮濕，檢測電極易受潮，腐蝕，容易造成水位報警失效。
    通過對上述兩個方案進行綜合論證比較，由于KJD18型帶式輸送機綜合保護裝置的堆煤保護、速度保護、溫度保護與水泵自動控制的低水位保護、流量保護、超溫保護相似，將兩者配套使用，可以避免水倉漫水和水泵空轉現象，保證了水泵的合理運轉，實現水泵的自動控制，故決定采用投資小、性能較穩定、便于操作維護的第二方案。
3、KJD18型帶式輸送機綜合保護裝置的主要功能
    堆煤保護具有煤電極式和煤位開關兩種，煤電阻整定值在1 ~3 Mfl，煤位動作時延時1.5 s停車。速度保護具有反時限特性，完全斷帶時2s停車，低速保護值出廠時調整在3 s/f。溫度保護用于檢測輸送帶至滾筒或其他點的溫度，設于傳感器內可供選擇的。保護動作值有35℃、40℃、60℃三檔。
    煤位傳感器用于檢測煤倉或機頭煤位高度，采用煤電極式，即將堆煤接點引出的電纜裸露于要檢測的位置，當堆煤達到一定高度，使煤電極與大地之間的煤電阻達到1～3 Mn時主機動作。速度傳感器安裝在從動滾筒上，其轉速可以反映輸送帶的運行速度，采用磁切割原理，將從動滾筒的轉速變換成開關信號送給主機。
    溫度傳感器采用集成感溫探頭，在正常情況下紅燈亮，動車時燈滅，同時將輸出的高電平變為低電平信號傳送給主機，使其動作。使用時距被測點位置≤100 mm。
4、自動控制過程
    圖1為水位顯示的工作方式。
    將浮筒l放置于水中，用鋼絲繩懸掛，鋼絲繩繞過定滑輪B，定滑輪A和動滑輪后，分別固定在固定梁上；配重塊的鋼絲繩上端固定在定滑輪上，下端與配重塊連接。標尺指針連接于動滑輪上，可以隨動滑輪在標尺架上移動，當水位變化時，浮筒在水的浮力作用下向上移動時動滑輪9向下移動，帶動標尺移動，即可指示水位的變化方向和高度。
    標尺涂刷成白色，刻度值貼上紅色反光膜，顯示十分醒目，方便司泵工準確觀察水位。
    水位報警裝置是由KJD18型帶式輸送機綜合保護裝置的堆煤保護、速度保護、溫度保護、控制電路和電源等組成。把KJD18帶式輸送機綜合保護裝置的速度傳感器，改為液體流量傳感器。因水渦輪的轉速與水流量成正比，水渦輪轉速可以反映水流量的大小，采用磁切割原理，將水渦輪的轉速變換成開關信號送給主機，若主機2s內收不到磁開關信號，主機將判斷為水泵沒有流量或流量不夠，輸送機綜合保護裝置即動作，真空磁力開關跳閘，可避免出現水泵故障現象；高煤位保護輸入端接在水倉低水位保護輸入端，該保護由浮筒、滑輪組、配重、及連接浮筒與配重的繩索和磁塊、磁接近開關等組成。保護輸入端串入一只阻值為2.5 Mfl的電阻，以免造成輸入電流大燒壞輸入端；把電極改成磁接近開關是因為水倉濕度大引起電極對地電阻減小，使保護該動作，控制電路如圖2所示，由VT1、VI2和繼電器J等組成。當水倉水位達到上限時，電極A、B被水淹沒，VTI導通，繼電器J，帶電動作，其常開觸點JJ-1閉合，繼電器Jz動作，其常開觸點J2-2閉合，報警回路開通，電鈴報警；當水位達到下限時，電極B、C被水淹沒而開路，同理，電鈴報警，如此周而復始，實現水位的控制。
5、使用效果
    實現自動控制后，按每人每年費用為2.4萬元計算，僅人工費年節約就達7.2萬元。使用自動報警裝置后保證了水泵及時開停，避免了水倉滿水事故和水泵空轉現象，延長了水泵的使用壽命；可以實現無人看守和現場監護，水泵送水更安全可靠，減少了不安全隱患，實現了安全生產。
    該保護裝置性能穩定、動作可靠、運行狀況良好、故障顯示直觀、操作簡單方便，具有較好的推廣應用價值。