摘要以在礦山生產中廣泛應用的井下排水系統為研究對象，針對近年來出現的各類隱患和事故展開分析，探討從安全培訓教育加強和技術改進兩個方面保證礦山安全生產，著力對以ＰＬＣ為控制核心的井下排水系統的優化為重點，從系統常見的故障隱患出發，以系統設計的基本原則為導向，確立系統基本功能。并結合工控系統的特點，從各個部件的組成出發構建系統。
關鍵詞井下排水系統；泵組；遠程監控
作為支撐礦山地下安全生產的重要組成部分之一的井下排水系統，其安全性、排水能力一直是相關領域研究的重點。尤其是近年來在井下因透水、涌水引發的礦山事故也凸顯了井下排水系統的能力等方面的不足和潛在缺陷〔１〕。面對這一情形，一方面要在不斷加強安全培訓、安全教育的基礎上，嚴格礦山井下安全生產的監管；另一方面，在滿足國家相關規定的基礎上，應當利用現有的成熟技術針對礦山井下排水系統進行改造，以滿足礦山安全生產的長期需要，從技術層面保證礦井排水系統的安全可靠、先進耐久。
１井下排水系統概況
本文所涉及的礦山排水系統一般伴隨礦山建設在初期就投入使用，并要求其能夠從生產初始至全部閉坑，井下排水系統在設計期限內能夠穩定安全運行〔２〕。而結合一般礦山生產早期的分年度的統計數據表明，井下排水系統耗電量大；由于井下生產環境復雜、惡劣，污染物可控性差，由于大量微細顆粒的存在使得排水系統的作業環境更為惡劣，甚至出現許多設備故障，如系統管道閥門切換失靈導致的遲滯、水泵平衡盤壽命縮減等因大量微細顆粒存在導致的設備早期磨損問題，其他像吸水管、泵體受異物堵塞產生的葉片氣蝕、支撐部件溫升過高等問題都會隨著時間累積而導致系統局部、整體的故障，嚴重時危及井下生產安全。
２排水系統優化原則
面對這一礦山生產安全問題，一方面從立法、管理制度角度著力減少安全隱患，保證安全生產；一方面從技術角度著力提升井下排水系統技術水平保證安全生產。結合現代工控技術特點和安全生產要求，從設計角度對井下排水系統展開研究，具體原則包括：可靠的系統———整體上以工控機為核心，通過線路布置將控制終端、網絡終端、排水設備進行連接，在安全可靠性上嚴格以適用于特殊、惡劣的井下生產環境，抵抗井下高濕、大量微細粉塵、大量潛在爆破沖擊危險的要求進行系統部件、線路的選裝。尤其需要充分考量井下局部潛在的腐蝕性危險區域的存在展開系統部件的選裝〔３〕。安全的系統———礦山生產的首要任務就是安全保證，優化井下排水系統是建設現代化地下礦山的重要環節之一，在設計階段除系統本身能夠有安全的可靠性并保障達到國家安全生產規定的標準外，必須充分調研具體礦山的實際情況，消除設計缺陷留下的安全隱患，保證井下排水系統的安全性。準確的系統———作為一種自動化系統，應當以分辨率得當、抗干擾力強，能夠及時、準確檢測并反饋數據，精確傳遞控制指令為首要指標。從實用性出發，堅持與準確性并重，以保證井下排水系統能夠及時準確地反映出設備運行狀態，快速確定設備異常原因。同時也要兼顧維護的便宜性〔４〕。合理的系統———一方面系統應當能夠以自動控制為基礎，保障排水系統中的設備作業流暢、緊密銜接；另一方面應在符合國家有關技術規范要求的基礎上，切合具體礦山生產的管理層級和工藝流程，能夠確保命令傳遞準確到位、工藝流程銜接流程準確。易用的系統———作為礦山企業先進技術裝備的代表，基于工業以太網技術的井下排水系統是通過系統控制界面實現，對監控人員進行簡單的培訓便能夠掌握操作要領。先進的系統———在配置能夠適用礦山井下作業環境系統的同時，從專業技術、行業應用，尤其結合實用性從企業發展角度考量，通過對先進礦山企業排水系統的學習，結合行業應用的成熟產品經驗，選擇適應企業應用需求、發展需要，特別是能夠保證穩定可靠運行的技術裝備，充分保障系統使用性能、應用期限。互聯的系統———作為構建現代礦山企業的重要一環，成熟、先進技術的應用是典型的代表。工控技術近來在以太網技術的推動下迅速發展。在優化井下排水系統中，遠程監控尤其適用井下生產、井上監控的實際需要〔５〕。通過工業以太網將主控計算機與井下系統管理網絡互聯，實現井下、井上信息資源的及時共享。
３排水系統優化方案
結合一般工控排水系統的功能要求，以及礦山生產、井下作業的特征，要求水泵設置遠程／手動／自動／檢修四種工作模式，本機／地面兩種設定方式。具體運行功能要求自動啟動的條件包括水面高位或者用電低谷；自動停機的條件包括水面非高位或者用電高峰〔６〕。備用泵啟動條件：水位到達上限；備用泵停機條件：水位低于高位。此外，排水系統應能夠完成泵組的啟停、切換控制，運行狀態的采集、顯示，異常、故障、事故的警報和基本解析。最重要的是具備系統運行中的輪換作業和錯峰控制的程序性管理，以提高電能的有效利用率，保證系統的安全防范能力。如圖１為井下排水系統的優化構成。系統控制核心采用西門子的Ｓ７－３００系列的ＰＬＣ，具體包括現場監控／遠程監控／檢測反饋三個功能單元。如圖２所示為系統單元構成。其中現場監控單元包括工作站工控機、ＰＬＣ、儀表、指示燈等，具體功能由預定的程序實現實時水位檢測、現場設備自動啟停等。現場設備手動啟停通過地泵控制箱完成切換操作。井上監控通過工控機、ＷＩＮＣＣ組態軟件、交換機和通信電纜實現，以工業以太網技術完成系統構建實現同步地泵運行狀態顯示、遠程監控等功能檢測反饋單元，通過井下排水系統涉及的各類傳感元器件和相應的線路完成具體信號的檢測和反饋。本系統主要涉及水倉水位／電動機溫升／泵體溫升／驅動電流／管道流量／系統出口壓力等過程參量；設備參量包括泵組運行狀態／系統閥體狀態，預警、警報等。
４結論
本文從礦山生產中傳統井下排水系統存在的安全生產隱患和故障出發，結合現代工控技術，以ＰＬＣ為控制核心，以礦山生產中井下排水系統為工藝控制對象展開設計。系統以西門子Ｓ７－３００系列為控制核心，以系統涉及的各類現場設備、器件為監控、反饋對象實現了現場監控、遠程監控、檢測反饋的功能設計，優化了傳統礦山生產中井下排水系統。
參考文獻
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〔６〕李勝旺，吉貴堂，等．礦井主排水自動比控制系統〔Ｊ〕．工業自動化，２００２，３（１）：３－５．
作者：趙國鵬 單位：山西潞安環保能源開發股份有限公司漳村煤礦
篇2：酒店給排水工程合理化系統優化建議
酒店給排水工程合理化及系統優化建議
為了使本工程能夠更順利、更完美地完成，達到更理想的施工效果，同時能夠節省項目成本，我司組織了一大批富有理論知識，同時，又具有豐富施工技術經驗的技術人員對圖紙進行了深入的探索和研究，并對現場情況進行了考察，提出了一些淺顯意見，供業主、設計院、監理單位各方專家參考。
第一節 系統優化的內容
系統優化的內容包括：對系統的流程進行優化；對系統設計的參數進行校核；對重點區域管線的走向進行調整和重新布置；對原有施工圖紙中的錯漏進行補正；對設備材料的選用提供建議。
作為施工單位系統優化的重點在于：對重點區域管線的走向進行調整和重新布置；對原有施工圖紙中的錯漏進行補正；對設備材料的選用提供建議。
第二節 對系統流程的優化
1.建議在水池入水管加裝一個止回閥，水池頂加裝兩處DN150透氣管。
2.圖DS-10 :地下室管井前室未設計照明，建議補充。
3.防雷接地系統
本樓現狀如下：
（1）本樓前臨大海，后靠山坡，地處強雷擊區，建筑物Y形、狹長布局，極易引雷；
（2）再加上是舊樓改造，原有防雷引下線結點遠遠不夠，據現場勘察，現場僅有4，5個引下點；
（3）現改造為超5星級標準酒店，對大樓外部裝飾要求高，需避免對外部裝飾、土建結構較大破壞；
（4）超5星級標準酒店的對安全性要求高，應按二類防雷建筑物要求設計。
因此建議：
（1）防雷系統采用國外進口的長效、提前放電的防雷系統產品：要求在國外普遍使用成熟的及在國內一些重點建筑上使用過的，保護范圍大、構造簡單、安裝維護方便，運行費用低，效果須充分滿足本地、本樓要求。
（2）據我司在珠海的類似經驗，在和記黃埔的珠海唐家灣海怡灣畔會所設計安裝2支法國依麗達針形防雷系列產品，使用4年，效果非常好，本小區頻繁雷擊，獨有會所區域安然無恙。建議本樓使用1～2支法國依麗達防雷系統（銀色針形），或英國E.F.公司SYSTEM3000防雷系統（金色半球形）。
（3）接閃器裝置在電梯機房頂，不銹鋼支架支撐，支架高2m*口徑φ40；引下線用50mm2銅軸電纜通過電梯井引下至室外專用接地極，室外接地極用多條2m長銅棒連接制作，接地電阻小于1Ω。
（4）重新設置完整可靠的等地位接地系統。
（5）末端動力回路、照明回路、插座回路分開設置，末端動力和照明回路設置300mA/0.2s， 100mA/0.1s的漏電保護裝置，插座回路設置30mA/0.01s的漏電保護裝置。
第三節 對系統參數的校核
1.通過校核及我司經驗，建議：集糞井及集水井中排污泵單出口排水段采用DN65管。
2.排水管道系統圖（一）中：WL（3-3）－2 、FL（3-3）－2，三層以上采用DN150管，建議三層以下亦采用DN150管。
第四節 對重點區域管線的走向進行調整和重新布置，綜合管線的布置和優化
由于設計院設計施工圖圖時，結構還沒建造，或不太熟悉現場情況，特別是舊樓改造工程，往往會有現場情況與設計構想有較大出入的情況，造成管線安裝困難或走不通的情況。又或者原有管線布置不夠流暢或不夠經濟，因此要求施工單位在施工前對對這些區域管線進行排列和布置，以達到更好的效果。也就是進行綜合管線的布置。
綜合管線布置的部位主要包括：機房、管井、走廊、管道層以及其他管道重疊多的區域，管道密集而空間小的區域，設備與管線交叉重疊的區域。
1、綜合管線布置和優化的必要性
珠海綠洋內涉及到多個專業設備和管線的布置、敷設與安裝，總的來說，包括以下四個系統：
1.1 酒店通風、空調系統；地下室通風、空調系統；設備、管理用房通風、空調系統；防煙系統；合稱為風系統。
1.2 酒店給水、排水系統，消防水系統，空調冷凍水系統，合稱為水系統。
1.3 酒店高、中、低壓供電系統及照明系統，合稱為電力系統。
1.4 酒店通訊、信號、氣體消防等系統，合稱弱電和其他系統。
如此之多的系統在有限（除在各自專用管井外）的空間內布置、敷設，則必須要求布置各種設備、管道時應統籌兼顧，合理綜合布置，做到既能滿足各專業的技術要求，又布置整齊有序、便于施工和以后的維修。為達到上述目的，我方將注意與其他專業密切配合、相互協調，力求管線布置美觀、整齊，避免管線與設備、管線與管線、管線與建筑裝修之間，出現差錯、遺漏、碰撞和管線下方高度不足等。
2、綜合管線布置和優化的步驟
2.1 圖紙會審
首先，根據設計單位提供管線綜合管線圖，協同通風空調、動力照明、給排水、建筑裝飾以及弱電、消防等系統，對圖紙進行會審，如圖紙有不完善之處，提出修改意見，并提交設計單位確認。
2.2 圖紙優化
由于設計院的綜合管線圖紙涉及的專業多，圖量大，圖紙僅反映干線、干道、干管的路徑及相互的關系，而施工現場的情況十分復雜，因此，我方必須要根據施工現場的情況對圖紙進行優化。圖紙優化時，必須遵從以下原則：
2.2.1 優化的綜合管線圖以通風空調圖為基礎，由相關單位按通風空調→給排水及水消防→動力照明（電力）→供電系統→通訊→其他專業等順序安排各專業的管線及設備，個別管線相碰處，根據"小讓大、軟讓硬、弱讓強（電壓等級）"的原則進行調整。
2.2.2 電纜（動力、自控、通訊）橋架與水系統的管線應分開布置，以免管道滲漏時，損壞電纜或造成更大的事故。若必須在一起敷設，電纜應考慮設套管等保護措施。
2.2.3 先保證重力流水管線的布置，滿足其坡度的要求，達到水流通暢。
2.2.4 考慮施工的順序，先施工的管線在里邊，需保溫的管線放在易施工的位置。
2.2.5 先布置管徑大的管線，后考慮管徑小的管線。
2.3 綜合管線的布置
2.3.1走道管線布置
由于走道的空間較小，通過的專業管線多，管線布置時應考慮施工的先后順序、安裝操作距離、支托吊架的空間和預留維修檢修的余地。管線安裝一般是先裝大管，后裝小管；先固定支、托、吊架，后安管道。
2.3.2 樓層管線布置
在各樓層天花上端涉及到風管、水管、電纜橋架、照明燈具以及廣播、消防系統的安裝位置，涉及到復雜的位置尺寸等施工工藝問題。施工時應避免各類機電設備在天花上設置凌亂，嚴格按照裝修圖紙中風口、燈具、煙感、喇叭等的位置進
行施工。露出吊頂的設備，如送排風口必須與建筑裝修的吊平頂布置協調配合，我方將與建筑裝修承包商一同審核圖紙，對于建筑裝修與機電圖紙有沖突的地方，及時協調解決。
為防止吊頂內敷設的冷水和排水管道有凝結水下滴影響天花板美觀，應對冷水和排水管線采取防結露措施。
2.3.3 管道層管線布置
管道夾層由于管線多，樓層低，管線布置更應整齊有序，利于施工和今后的維修管理。
2.4施工順序確定
2.4.1根據各種管線位置和各系統需要，編排施工順序和主體施工計劃。按先上后下，先大后小的原則協同其他施工單位一起編排工序和施工計劃。即大風管、管道、電纜先行施工。廣播線路、照明燈具、風嘴風口和天花支架安排在后，最后由天花封頂及開孔安裝燈具、風口、喇叭。
2.4.2 合理選擇、定購明裝機電設備的外形、顏色等，顏色必須與業主、監理及裝修承包商協商；風口、回風箱的形狀、顏色應與裝飾造形一致。
2.5施工工藝方面
在確定各種管線和系統位置前提下，施工工藝上必須綜合考慮：
2.5.1 平行管線相互平行
風管、空調水管、電纜橋架以及其他主要干管線應保持相互平行，各自符合規范規定要求和布置合理美觀。
2.5.2 支架布置符合規范要求，對個別位置天花燈具內支架。因受上方風管線、橋架或水管影響，無法按圖紙要求布置吊桿的，應采取借用支架吊桿或另用特殊支架吊桿形式。
3、綜合管線布置常見幾個問題的對策
在本工程中，綜合管線布置時通常會出現如下問題：
個別設備房空間狹小，設備數量多，布置困難。
各專業的管線容易相互交叉，碰撞。
設備區走廊空間狹小，各專業管線均集中在走廊內敷設，容易出現管線沖突。
機電設備的安裝容易與裝修專業發生沖突。
針對上述問題，我司擬采取以下的應對措施：
3.1、加強與其它承包商的溝通與協調
開工前會同設計、監理及其它承包商，對綜合管線的布置圖進行會審優化，大家明確各自管線的走向及標高，對發現的問題及時解決。施工過程中，嚴格按優化圖紙規定的管線走向及標高施工。并在每周的例會中及時反映綜合管線布置出現的問題，與各方溝通解決。
3.2、對于設備多，狹小的設備房，我方畫出詳細的平面布置圖及立面圖，施工時嚴格按圖紙要求進行施工。
3.3、對于重要設備房及設備區走廊，先畫出詳細的管線剖立面圖，管線相碰處，根據"小讓大、軟讓硬、弱讓強（電壓等級）"的原則進行調整。則可避免出現管線相碰的現象。
3.4、向裝修承包商提供與裝修相關的設備的位置及設備的尺寸大小，尤其公共區要裝修專業預留孔洞的設備，需雙方確認各自圖紙無沖突時，方可進行施工。
3.5、管線布置時應考慮施工的先后順序、安裝操作距離、支托吊架的空間和預留檢修的余地，綜合考慮，使管線布置整齊有序，利于施工和今后的維修管理。
4、由于我司目前沒有其他專業的圖紙，不能夠進行綜合管線的布置，在正式施工前，收集齊各專業圖紙后才能進行綜合管線的布置和優化。
5、機房的優化
機房的優化是整個工程優化的重點，機房設備及管線安裝的好不僅增加機房的美感效果，同時增加設備管線安裝、維修、保養的便利，同時能夠減少管道內水流的壓力損失，達到達到系統設計參數以及節省能源的效果。
機房的優化在計算機上進行，由于目前，沒有施工圖電子文檔，我們在此主要闡明機房優化的要點，并以我司施工的其他項目的優化方式來表述我們的做法，本項目的優化，我們也將按照此模式進行，達到更好的效果。
5.1機房工藝布置要點：
5.1.1充分利用機房空間（高度、寬度）－可多層管道重疊布置。
5.1.2盡量將設備、管道、閥門排列安裝（平面及立體）－形成整齊有序的視覺效果。
5.1.3有意營造對稱或通道效果。
5.1.4盡量留出大的操作和維修空間－給人通暢的感覺。
5.1.5管道支架要統一規劃－盡量做到形式統一，排列整齊。
5.1.6善于利用CAD軟件對機房工藝布局進行放樣和優化。
5.1.7注意機房局部和細部處理。
主要包括：
5.1.7.1大管支吊架
5.1.7.2防冷橋支架
5.1.7.3管道式流量計－在直管段前6D后3D處安裝
5.1.7.4限流止回閥－防止水泵超電流
5.1.7.5三通口導流彎
5.2工程實例
我們以深圳城市廣場、大學城第三冷站、大學城第四冷站、深圳華潤中心、廣州環球廣場、廣州新陶苑主機房為例進行表述。見附圖。
第五節 對施工圖紙錯漏的補正
1.冷熱水系統圖中第七層標示有預留閥門，并指明詳見七層平面圖，但七層未有標示，在平面圖中補充其位置及管徑。
2.各種規格的金屬波紋在系統圖及平面圖中未標示出來，在平面圖中標示其位置。
3.天面熱水房未有平面布置圖，管道走向不夠清晰，此部分建議重新出圖。
4.電箱：
6.1電箱編號DS-34箱－FAT1至其下級箱更正為－1JL1。
6.2電箱編號DS-35APK箱至其下級箱進線更正為從1APK引來。
6.3電箱編號DS-35APF箱至其下級箱進線更正為從1FAT引來。
5.回路：
6.1回路編號DS-36PAP1箱的回路編號更正為5N1。
6.2回路編號DS-40BDAT箱的回路編號更正為11N3，18N3。
6.電纜規格
6.1 DS-34箱－FAT1至其下級箱電纜w1～w7更正為10mm2。
6.2 DS-08/DS-38生活水泵電箱進線電纜更正為95 mm2。
6.3 DS-08/DS-35電箱1AP1進線電纜更正為4*70+1*35，電箱1AP2進線電纜更正為4*50+1*25。
6.4 DS-35箱1AP3至其下級箱1AL4電纜更正為35 mm2。
6.5 DS-08/DS-37電箱RDAT，進線電纜更正為35 mm2。
6.6 DS-39箱3APF至其下級箱3FAC3為電纜更正為5*4。
6.7 DS-08/
DS-40電箱7AT2，TAT1進線電纜更正為4*25+1*16第六節 對設備材料的選用建議
1.室外給水管從水表井至地下蓄水池管道（DN150）采用球墨鑄鐵管，水池入口到浮球閥用鋼塑管。我司建議：首層主立管起至二層水池采用DN150鋼塑管。
2.冷凝水管建議改用U-PVC管材，該材料不會生銹，較鋼管輕，可減輕樓層負荷，又不容易滋生藻類，能達到更好的使用效果，價格相對較低，可降低工程成本。
3.衛生間內安裝風機盤管，其回風口把臭氣吸起又送出，容易把空氣搞得更混濁，影響衛生，建議取消或加裝在走廊上，因衛生間排風時會產生負壓，走廊內的冷氣會自動補充進內。
4.風機盤管采用雙水位式電動二通閥，經調試后可很好控制冷凍水的流量，達到同樣的使用效果，價格只有比例積分式電動二通閥的四分之一。
5.因鋼管使用十來年后容易生銹、產生漏水（中央電視臺最近就因水管問題進行更換維修）。如作長期打算，投資額度又容許的話，建議考慮采用PP－R鋁塑穩態管和鋼塑復合管。