Xây dựng mô hình thí nghiệm điều khiển hệ thống bơm thoát nước mỏ

bộ giáo dục v đo tạo
trờng đại học mỏ - địa chất

nguyễn minh đức

xây dựng mô hình thí nghiệm điều khiển hệ thống
bơm thoát nớc mỏ

luận văn thạc sĩ kỹ thuËt

hμ néi - 2012


bộ giáo dục v đo tạo
trờng đại học mỏ - địa chất

nguyễn minh đức

xây dựng mô hình thí nghiệm điều khiển hệ thống
bơm thoát nớc mỏ
Chuyên ngành: Tự động hóa
MÃ số: 605260

luận văn thạc sĩ kỹ thuật

ngời hớng dẫn khoa häc:
1. TS Khæng Cao Phong

hμ néi - 2012

lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng đợc ai công bố
trong bất kỳ công trình nào.

Tác giả luận văn

Nguyễn Minh Đức


1

MỤC LỤC
NỘI DUNG

TRANG

Trang phụ bìa……………………………………………………………….….
Mục lục………………………………………………………………………...
Lời cam đoan ………………………………………………………………….
Mục lục ………………………………………………………………………..
Danh mục các chữ viết tắt …………………………………………………….
Danh mục bảng biểu …………………………………………………………..
Danh mục vẽ…………………………………………………………………...
Mở đầu…………………………………………………………………………
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................. 6
DANH MỤC HÌNH VẼ.................................................................................... 7
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 9
CHƯƠNG 1 VAI TRỊ CỦA BƠM THỐT NƯỚC TRONG KHAI THÁC

MỎ................................................................................................................... 13
1.1. Mục đích của việc bơm thốt nước...................................................... 13
1.2. Vai trị của việc bơm thốt nước trong khai thác mỏ......................... 13
1.3. Cách thức thực hiện thoát nước mỏ. .................................................... 14
CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT HỆ THỐNG BƠM THOÁT NƯỚC CỦA CÔNG
TY THAN DƯƠNG HUY. ............................................................................. 17
2.1. Giới thiệu chung về mỏ than Dương Huy. ........................................... 17
2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển. ...............................................................17
2.1.2. Ngành nghề kinh doanh.............................................................................19
2.1.3. Thành tích. .................................................................................................20


2

2.2 Tổng quan về hệ thống bơm thoát nước của mỏ than Dương Huy.... 20
2.2.1. Sơ đồ trạm bơm trung tâm và hệ thống đường ống dẫn. ...........................20
2.2.2 Đặc điểm chung của trạm bơm trung tâm. .................................................23

2.3. Tính chọn máy bơm. .............................................................................. 24
2.3.1 Tính lưu lượng của bơm. ............................................................................24
2.3.2 Tính sơ bộ cột áp bơm ................................................................................25
2.3.3 Chọn bơm ...................................................................................................27
2.3.4 Tính số lượng bơm. ....................................................................................28

2.4 Tính tốn lựa chọn đường ống dẫn. ...................................................... 29
2.4.1. Tính chọn đường ống đẩy..........................................................................29

2.4.1.1. Trường hợp các bơm độc lập đường ống đẩy. ........................ 29
2.4.1.2. Trường hợp các bơm dùng chung đường ống đẩy. ................. 30
2.4.2. Tính chọn đường kính ống hút.................................................... 32

2.4.3 Kiểm tra độ bền của ống.............................................................................33

2.5 Xây dựng đường đặc tính mạng dẫn..................................................... 34
2.5.1 Tính tổn thất trên đường ống hút................................................................34
2.5.2 Tính chiều cao đặt bơm. ............................................................................35
2.5.3 Tính tổn thất trên đường ống đẩy. ..............................................................36

2.6 Xác định điểm làm việc của máy bơm và hệ thống.............................. 38
2.7. Sơ đồ cung cấp điện......................................................................................40

2.8. Tủ khởi động mềm QBRG400/6K. ...................................................... 41
2.8.1. Công dụng và chức năng.........................................................................41
2.8.2. Đặc điểm chủ yếu.....................................................................................43


3

2.8.3. Thuyết minh ký hiệu................................................................................43
2.8.4. Phạm vi và điều kiện sử dụng.................................................................43
2.8.5. Quy cách và thơng số kỹ thuật chính của tủ khởi động mềm .............44
2.8.6. Đặc điểm kết cấu......................................................................................45
2.8.7. Nguyên lý làm việc...................................................................................46

2.9. Quy trình vận hành của hệ thống bơm. .............................................. 47
CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA THOÁT NƯỚC CHO MỎ....... 50
3.1. Giải pháp cho việc tự động hóa hoạt động của trạm bơm. ................ 50
3.1.1. Mục tiêu của việc tự động hóa hoạt động của trạm bơm. ...................50
3.1.2. Giải pháp thay thế phương pháp thoát nước và bổ xung phần cứng. 50

3.2. Giải pháp cho việc hoạt động từng bơm riêng biệt............................. 55

3.2.1. Yêu cầu công nghệ vận hành tự động từng bơm:.................................55
3.2.2. Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển khởi động từng bơm.............56

3.3. Giải pháp cho việc hoạt động luân phiên các bơm. ............................ 59
3.3.1. u cầu cơng nghệ của hệ thống bơm thốt nước mỏ..........................59
3.3.2. Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển các bơm chạy luân phiên. ....60

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM THỐT NƯỚC MỎ
TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM. .................................................................. 66
4.1. Giới thiệu mơ hình. ................................................................................ 66
4.2. Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho mơ hình dùng PLC S7-200 .
......................................................................................................................... 66
4.2.1. Thiết kế hệ thống thủy lực.........................................................................66
4.2.2. Thiết kế cảm biến mức nước. ....................................................................68


4

4.2.3. Xây dựng u cầu cơng nghệ cho mơ hình. ..............................................69
4.2.4. Lựa chọn thiết bị điều khiển. .....................................................................72
4.2.4.1. Giới thiệu chung về CPU 226.................................................................72
4.2.4.2. Lựa chọn CPU ........................................................................................73
4.2.5. Thiết kế sơ đồ điện cho mơ hình.............................................................75
4.2.6. Thiết kế chương trình điều khiển mơ hình bơm thốt nước mỏ................77

4.2.6.1. Bảng xác định các tín hiệu vào/ ra .......................................... 77
4.2.6.2. Thiết kế chương trình điều khiển ............................................. 80
b) Thiết kế lưu đồ điều khiển...............................................................................80

c) Viết chương trình điều khiển bằng ngơn ngữ lập trình LAD.......... 86

4.3. Kết quả chạy thí nghiệm mơ hình và các hình ảnh minh họa. .......... 99
4.3.1. Kết quả chạy thí nghiệm mơ hình. .........................................................99
4.3.2. Các hình ảnh minh họa. ........................................................................100


5

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

B1

–

Động cơ bơm 1

B2

–

Động cơ bơm 2

B3

–

Động cơ bơm 3

PCK1

–

Cảm biến chân không 1

PCK2

–

Cảm biến chân không 2

PCK3

–

Cảm biến chân không 3

PLC

–

Programmable Logic Controller

P1

–

Cảm biến áp suất 1

P2

–

Cảm biến áp suất 2

P3

–

Cảm biến áp suất 3

Q1

–

Cảm biến lưu lượng 1

Q2

–

Cảm biến lưu lượng 2

Q3

–

Cảm biến lưu lượng 3

VĐ1

–

Van đáy 1

VĐ 2

–

Van đáy 2

VĐ 3

–

Van đáy 3

VM1

–

Van mồi 1

VM2

–

Van mồi 2

VM3

–

Van mồi 3

VNS1

–

Van năng suất 1

VNS2

–

Van năng suất 2

VNS3

–

Van năng suất 3

V1C1

–

Van 1 chiều 1

V1C2

–

Van 1 chiều 2


6

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của bơm Trung Quốc mã hiệu FD720-72x5 .... 27
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật một số loại bơm của hãng EBARA. ................. 27
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của ống thép đen Trung Quốc .......................... 33
Bảng 2.4: Bảng quan hệ giữa lưu lượng và cột áp của mạng dẫn .................. 37
Bảng 2.5: Bảng thông số làm việc của bộ tiếp xúc chân không ..................... 45
Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của CPU 226..................................................... 72
Bảng 4.2: Bảng đấu nối vào/ra giữa hệ thống bơm và PLC S7-200............... 77
Bảng 4.3: Bảng gán địa chỉ vào/ra cho các cổng địa chi hình thức ................ 79


7

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ minh họa hệ thống thốt nước mỏ.........................................15
Hình 2.1: Văn phịng Cơng ty than Dương Huy ............................................. 18
Hình 2.2: Cuộc thi thợ giỏi cấp tập đồn ........................................................ 20
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống thủy lực trạm bơm trung tâm..................................21
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống ống dẫn trạm bơm trung tâm -150 [m]. ................ 22
Hình 2.5: Sơ đồ cột áp bơm ............................................................................ 26
Hình 2.6: Đặc tính mạng dẫn 2 bơm ghép song song. .................................... 32
Hình 2.7: Chi tiết cút nối hình cơn.................................................................. 33
Hình 2.8: Sơ đồ đường đặc tính mạng dẫn ..................................................... 38

Hình 2.9: Sơ đồ thể hiện điểm làm việc của bơm........................................... 39
Hình 2.10: Sơ đồ cung cấp điện trạm bơm ..................................................... 40
Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý tủ khởi động mềm .............................................. 41
Hình 2.12: Sơ đồ thủy lực trạm bơm .............................................................. 47
Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý đấu nối bộ nút ấn điều khiển từ xa của tủ khởi
động mềm........................................................................................................ 50
Hình 3.2: Sơ đồ thay thế nút ấn....................................................................... 51
Hình 3.3: Van điện từ...................................................................................... 51
Hình 3.4: Van servo D400mm. ....................................................................... 52
Hình 3.5: Sơ đồ cơng nghệ của hệ thống bơm thốt nước.............................. 54
Hình 3.6: Sơ đồ khối chức năng điều khiển 1 bơm. ....................................... 55
Hình 3.7: Lưu đồ thuật tốn điều khiển khởi động 1 bơm.............................. 56
Hình 3.8: Lưu đồ thuật tốn chương trình báo lỗi của 1 bơm. ....................... 57
Hình 3.9: Lưu đồ thuật tốn cảnh báo sự cố. .................................................. 58
Hình 3.10: Lưu đồ thuật tốn điều khiển chương trình chính......................... 60
Hình 3.11: Lưu đồ thuật tốn điều khiển chương trình tự động. .................... 61


8

Hình 3.12: Lưu đồ thuật tốn điều khiển ln phiên tại mỗi thời điểm có 1
bơm làm việc. .................................................................................................. 62
Hình 3.13: Lưu đồ thuật toán điều khiển luân phiên tại mỗi thời điểm có 2
bơm làm việc. .................................................................................................. 64
Hình 4.1: Sơ đồ ngun lý hệ thống thủy lực mơ hình bơm thốt nước mỏ .. 67
Hình 4.2: Sơ ngun lý cảm biến mức............................................................ 69
Hình 4.3: Sơ đồ cơng nghệ của mơ hình bơm thốt nước mỏ ........................ 70
Hình 4.4: Cấu trúc phần cứng của hệ thống.................................................... 74
Hình 4.5: Sơ đồ mạch lực của mơ hình........................................................... 75
Hình 4.6: Sơ đồ mạch điều khiển của mơ hình............................................... 76

Hình 4.7: Lưu đồ điều khiển chương trình chính............................................ 81
Hình 4.8: Lưu đồ điều khiển chương trình auto (SUB1) ................................ 81
Hình 4.9: Lưu đồ điều khiển chương trình Auto 1 ......................................... 82
Hình 4.10: Lưu đồ điều khiển Auto 2 ............................................................. 83
Hình 4.11: Lưu đồ điều khiển chương trình Auto 3. ...................................... 84
Hình 4.12: Lưu đồ thuật tốn điển hình điều khiển khởi động bơm............... 85
Hình 4.13: Lưu đồ thuật tốn điển hình báo lỗi bơm...................................... 85
Hình 4.14: Ảnh bảng bố trí thiết bị điệnmặt trước của mơ hình...................100
Hình 4.15: Ảnh bố trí thiết bị điện trong tủ điểu khiển mơ hình bơm thốt
nước mỏ.........................................................................................................100
Hình 4.16: Ảnh bảng cảm biến mức dùng cho mơ hìnhđấu nối thiết bị trên
cánh tủ...........................................................................................................101
Hình 4.17: Ảnh mặt sau của mơ hình............................................................101
Hình 4.18: Ảnh cảm biến mức nước.............................................................102


9

MỞ ĐẦU
1 . Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống bơm thốt nước trong mỏ hầm lị là một khâu rất quan trọng
trong quá trình khai thác than. Hầu hết các hệ thống bơm thoát nước trong các
mỏ than tại vùng Quảng Ninh của Nga (Liên xô cũ) cung cấp nên các thiết bị
tự động hóa đã rất lạc hậu. Việc thay thế các thiết bị này bằng một công nghệ
tự động hóa mới là rất cần thiết để đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu quả,
năng xuất của quá trình khai thác than.
Mặt khác những thành tựu từ tự động hóa (TĐH) nhiều năm cho thấy,
TĐH đem lại năng suất lao động cao, giảm chi phí nguyên vật liệu và các
dạng năng lượng tiêu thụ, làm tăng năng suất lao động và giảm giá thành sản
phẩm. Tự động hóa giúp xã hội được văn minh hơn, nâng cao dân trí trên diện

rộng trong tổ chức các q trình sản xuất và các tổ chức xã hội khác, đồng
thời tự động hóa cịn bảo vệ được mơi trường sinh thái và giải phóng được
con người khỏi lao động chân tay nhàm chán và độc hại. Tự động hóa là một
hướng đi đúng đắn nhất xong cũng là một nhiệm vụ khó khăn cho những
người làm việc trên lĩnh vực này.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu so sánh phương án dùng chung đường ống đẩy thốt nước
chính với phương án các đường ống độc lập.
Thiết kế tự động hóa cho hệ thống bơm thoát nước mỏ điều khiển bằng
PLC thay thế cho hệ thống bơm thoát nước cũ của mỏ than Dương Huy.
Xây dựng mơ hình bơm thốt nước mỏ để phục vụ cho công tác giảng
dạy tại trường Đại Học Mỏ địa chất Hà Nội.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.


10

Hệ thống bơm thoát nớc tại mỏ than Dng Huy.
4. Nhiệm vụ của đề tài.
Để thực hiện được mục đích như nêu ở trên, đề tài cần giải quyết các
nhiệm vụ sau:
+ Đánh giá hiện trạng hệ thống bơm thoát nước mỏ tại mỏ than Dương
Huy.
+ Nghiên cứu, đề xuất các phương án tự động hóa bơm thốt nước
+ Nghiên cứu hệ thống tự động hóa bơm thốt nước mỏ bằng PLC
+ Xây dựng mơ hình bơm thốt nước mỏ dựa theo thực tế công ty than
Dương Huy.
5. Nội dung ca ti.
Đánh giá tổng quan hiện trạng hệ thống bơm thoát nớc tại mỏ than
Dng Huy.

Nghiên cứu thit k, đề xuất các phơng án bơm thoát nớc tại mỏ
Dng Huy.
Nghiên cứu thit k, đề xuất các phơng án tự động hóa h thng bơm
thoát nớc tại m Dng Huy.
Xõy dựng lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống bơm thốt nước mỏ
than Dương Huy.
Xây dựng mơ hình bơm thốt nước mỏ.
6. Phương pháp nghiên cứu.
Để giải quyết các nhiệm vụ của đề tài, tác giả sử dụng các phương pháp
nghiên cứu tổng hợp sau:
Nghiên cứu so sánh phương án dùng chung đường ống đẩy thốt nước
chính với phương án các đường ống độc lập.
Khảo sát thực trạng hệ thống bơm thoát nước của mỏ than Dương Huy.


11

Tính tốn, đề xuất phương án cải tạo tự động hóa hệ thống bơm thốt
nước của mỏ than Dương Huy.
Xây dựng mơ hình bơm thốt nước mỏ để phục vụ cho công tác giảng
dạy tại trường Đại Học Mỏ địa cht H Ni.
7. í ngha khoa hc v thc tin
Đánh giá hiện trạng h thng bm thoỏt nc ti m than Dương Huy,
nghiên cứu đưa ra các giải pháp, thiết kế hệ thống tự động hóa bơm thốt
nước sử dụng PLC, đề xuất và kiến nghị phơng án a t động hóa vào điều
khiển hệ thống bơm thốt nước mỏ nhằm đảm bảo yờu cu k thut, độ an
ton v tin cậy cao, vì vậy đề tài mang tính khoa học và thực tiễn.
8. C s du liu
Luận văn đợc thực hiện dựa trên cơ sở các tài liệu sau:
+ Căn cứ vào hiện trạng của hệ thống bơm thoát nc m ca m than

Dng Huy.
+ Căn cứ vào quy hoạch phát triển ca m than Dng Huy.
+ Các số liệu khảo sát về tình hỡnh ma l.
+ K hoch thốt nước năm 2010.
+ Phương án phịng chống mưa bão, thiên tai năm 2010.
+ Tài liệu báo cáo tình hình địa chất thủy văn năm 2010 của mỏ than
Dương Huy.
9. Cu trỳc ca ti
Luận văn đợc trình bày trong 4 chơng, phần mở đầu và kết luận với nhiu
bảng biểu, hình vẽ, và danh mục của tài liệu tham khảo. Luận văn đợc hoàn
thành tại Bộ môn T ng húa, Trờng Đại học Mỏ - Địa chất dới sự h−íng dÉn
khoa häc cđa: TS. KHỔNG CAO PHONG


12

Trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả đà nhận đợc sự giúp đỡ
chân thành và nhiệt tình của các đồng nghiệp trong Bộ môn Điện m, Điện Cụng
Nghip ca Trờng Cao đẳng nghề m Hng Cm - VINACOMIN, Phòng Đại
học và Sau đại học trờng đại học Mỏ - Địa chất, Viện Năng lợng.
Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS.
KHNG CAO PHONG ng−êi trùc tiÕp h−íng dÉn khoa häc, c¸c tập thể, cá
nhân, các nhà khoa học và các đồng nghiệp về những đóng góp quý báu trong
quá trình thực hiện đề tài.


13

CHƯƠNG 1
VAI TRỊ CỦA BƠM THỐT NƯỚC TRONG KHAI THÁC MỎ

1.1. Mục đích của việc bơm thốt nước.
Chức năng của hệ thống thoát nước là điều khiển, khống chế và tiêu tán
lượng nước xuất hiện trong một khu vực. Chức năng này được thể hiện với
việc thu gom, vận chuyển và tiêu tán lượng nước đó. Do đó, hệ thống có thể
là các kênh dẫn nước được đào trên bề mặt hoặc hệ thống kênh, rãnh được gia
cố bằng gạch xây, đá lát hay bê tơng. Hệ thống thốt nước cũng có thể là các
ống dẫn ngầm hay nổi. Các ống dẫn này có thể được làm từ nhiều vật liệu
khác nhau: gang, thép, gốm, nhựa...
Hệ thống thốt nước có thể được phân loại thành 2 nhóm chính.
+ Thốt nước bề mặt: là hệ thống thoát nước bằng các kênh, rãnh thoát
nước, chúng hoạt động chủ yêu nhờ tự chảy do trọng lực.
+ Thốt nước kín: là hệ thống thốt nước ngầm hoặc thoát nước nhờ
các hệ thống ống dẫn. Nguyên lý hoạt động của phương pháp này có thể là tự
chảy hoặc sử dụng bơm cưỡng bức.
Trong công tác thoát nước, các nguồn nước cần tiêu tán được dẫn về
các hệ thống thoát nước trung tâm. Tại đây nước được điều khiển thốt ra
thơng qua các hệ thống ống dẫn hoặc dùng bơm cưỡng bức.
1.2. Vai trò của việc bơm thốt nước trong khai thác mỏ.
Trong q trình khai thác lượng nước phát sinh là rất lớn. Đặc biệt ở
điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa như ở nước ta thì lượng nước trung bình
thường cao hơn nhiều so với các nước. Nguồn nước thứ nhất là nguồn nước
bề mặt. Nguồn nước này phát sinh do quá trình mưa, lũ. Lương nước này
thông qua các kênh dẫn tự chảy tự nhiên chảy vào khu vực khai thác. Nguồn
nước thứ 2 là nguồn nước ngầm. Nguồn nước này chảy vào khu vực khai thác


14

thơng qua các mạch nước ngầm trong lịng đất. Nguồn nước cuối cùng thường
xuất hiện ngẫu nhiêu nhưng rất nguy hiểm do dung lượng rất lớn. Nguồn

nước này là các túi nước ngầm hoặc các hồ ao chứa nước trên bền mặt. Trong
quá trình khai thác các thiết bị khai thác có thể làm bục các nguồn nước này
làm chúng chảy vào mỏ. Tất cả các dạng nguồn nước này đều cần được dự
báo và tiêu tán với lượng phát sinh trong quá trình khai thác kể trên là rất lớn,
hệ thống thoát nước trong mỏ là một trong những hệ thống quan trọng của
mỏ. Chúng có vai trị đảm bảo cho sự liên tục của sản xuất cũng như đảm bảo
an tồn cho máy móc thiết bị cũng như cho con người.
Q trình thốt nước góp phần đảm bảo cho máy móc thiết bị cũng như
con người có được điều kiện làm việc tốt hơn (môi trường khô ráo). Từ đó nó
góp phần nâng cao năng suất làm việc của mỏ. Khi lượng nước phát sinh
nhiều mà không được thốt kịp thời có thể gây ra tình trạng ngập úng của mỏ.
Hiện tượng này làm cho máy móc thiết bị dễ dàng bị hỏng hóc (do rỉ sét,
chạm chập ...). Trong trường hợp xấu, hiện tượng ngập úng còn gây nguy
hiểm tới tính mạng con người. Chính vì vai trò quan trọng như vậy nên các
mỏ dành rất nhiều quan tâm tới cơng tác thốt nước. Theo thống kê thì năng
lượng trung bình dành cho các hệ thống thốt nước mỏ chiểm khoảng 15%
cơng suất tiêu thụ của tồn mỏ.
1.3. Cách thức thực hiện thốt nước mỏ.
Phương pháp chính để tiêu tán năng lượng phát sinh trong quá trình
khai thác mỏ với nguồn nước nằm trên mức tự chảy là các kênh rãnh dẫn
nước. Còn các nguồn thấp hơn mức tự chảy thì các bơm nước cưỡng bức
được sử dụng.
* Sử dụng kênh thốt nước.
Ở khu vực địa hình cho phép, các kênh, rãnh dẫn nước tự chảy để thoát
nước cho mỏ hoặc thoát nước cục bộ cho một khu vực. Phương pháp này có


15

ưu điểm là giá thành thấp. Trong thiết kế khai thác các kênh dẫn này được

thiết kế để thu gom nước về một bể chứa khu vực hoặc bể chứa trung tâm cho
toàn mỏ.
* Sử dụng bơm cưỡng bức.
Các bể chứa khu vực và bể chứa trung tâm thường được bố trí ở mức
thấp nhất của khu vực hoặc của mỏ để tiếp nhận nước từ các kênh tự chảy. Do
đó nước từ các bể chứa này cần được bơm thốt ra ngồi nhờ các hệ thống
bơm bố trí trên mặt bằng của bể chứa.
Thông thường nước chảy về các hầm chứa thường lẫn nhiều tạp chất và
bùn bẩn. Do đó lượng nước này phải được xử lý trong các hầm lắng trước khi
được thoát sang các hầm bơm.
Trạm bơm
trung gian 3

Trạm bơm
trung gian 2
Trạm bơm
trung gian 1

Trạm bơm
trung tâm

Hình 1.1: Sơ đồ minh họa hệ thống thoát nước mỏ.
Quan sát trên hình 1.1 ta thấy nước ở khu vực khai thác được các kênh
dẫn nước tự chảy dẫn tới bể lắng của trạm bơm trung tâm. Tại trạm bơm trung


16

tâm được bơm cưỡng bức thốt ra ngồi thơng qua 3 trạm bơm trung gian. Số
lượng trạm bơm trung gian phụ thuộc vào độ sâu khai thác của mỏ và chiều

cao cột áp cụ thể của từng bơm. Trong trường hợp độ sâu khai thác của mỏ
phù hợp với chiều cao cột áp của bơm thì khơng cần bố trí thêm trạm bơm
trung gian.
1.4. Mục tiêu của đề tài.
Nghiên cứu so sánh phương án dùng chung đường ống đẩy thoát nước
chính với phương án các đường ống độc lập.
Thiết kế tự động hóa cho hệ thống bơm thốt nước mỏ điều khiển bằng
PLC thay thế cho mỏ than Dương Huy.
Xây dựng mơ hình bơm thốt nước mỏ để phục vụ cho công tác giảng
dạy tại trường Đại Học Mỏ địa chất Hà Nội.


17

CHƯƠNG 2
KHẢO SÁT HỆ THỐNG BƠM THỐT NƯỚC CỦA CƠNG TY THAN
DƯƠNG HUY.
2.1. Giới thiệu chung về mỏ than Dương Huy.

2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển.
Cơng ty TNHH 1 TV than Dương Huy (tiền thân là Công ty xây lắp
Cẩm phả) thành lập ngày 7 tháng 1 năm 1978. Được tách ra từ Công ty xây
dựng Than - Điện theo quyết định số 27/ MT - TCCB của Bộ Mỏ và Than (
nay là Bộ Công Nghiệp) với nhiệm vụ chủ yếu là xây lắp các cơng trình cơng
nghiệp, dân dụng và các cơng trình đầu tư, phát triển mỏ. Từ năm 1990, do
nhu cầu xây lắp hạn chế và cơ chế quản lý đầu tư xây dựng cơ bản thay đổi,
nhiệm vụ xây lắp gặp nhiều khó khăn, đồng thời đứng trước yêu cầu phát
triển của Ngành Than. Được Bộ chủ quản đồng ý, Công ty chuyển dần sang
vừa xây lắp vừa sản xuất than. Thời điểm này, Cơng ty có gần 4000 cán bộ
cơng nhân viên với 9 xí nghiệp trực thuộc. Trong giai đoạn từ 1990 đến 2001,

công ty đã nhiều lần đổi tên:


18

Trong thời kỳ thực hiện nhiệm vụ xây lắp ( Từ năm 1978 đến 1990 )
cán bộ công nhân Công ty than Dương Huy đã xây dựng nhiều cơng trình
trọng điểm, góp phần quan trọng phục vụ cho q trình phát triển kinh tế xã
hội của Tỉnh Quảng Ninh cũng như phát triển Ngành than. Một số cơng trình
tiêu biểu là: Xây dựng hồn chỉnh mỏ than Mơng Dương với cơng suất thiết
kế 900.000 tấn than/năm, trong đó thực hiện đào trên 10.000 mét lò XDCB,
lắp đặt hàng ngàn tấn thiết bị bàn giao đưa vào hoạt động hiệu quả. Cải tạo
xây dựng mở rộng nhà máy tuyển than Cửa Ông, nhà máy tuyển than Nam
cầu trắng. Tham gia đào lò và bàn giao mỏ than Tân Lập vào sản xuất, xây
dựng Mỏ than Khe Bố (Nghệ An). Ngoài ra cịn tham gia cùng các ngành
khác xây dựng và hồn chỉnh các cơng trình cơng nghiệp quan trọng như nhà
máy đại tu ơtơ Vườn Cam, Nhà máy cơ khí Trung tâm Cẩm Phả, các cơng
trình phúc lợi của thị xã Cẩm Phả như nhà hát, sân vận động và nhiều cơng
trình khác.

Hình 2.1: Văn phịng Cơng ty than Dương Huy


19

2.1.2. Ngành nghề kinh doanh.
• Khai thác, chế biến, kinh doanh than và các loại khống sản khác;
• Thi cơng xây lắp các cơng trình mỏ và cơng trình cơng nghiệp,
luyện kim, giao thông, thuỷ lợi, dân dụng, kết cấu hạ tầng, đường
dây và trạm điện;

• Vận tải đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, đường ống;
• Thiết kế, chế tạo, lắp ráp, sửa chữa các sản phẩm cơ khí, thiết bị mỏ,
thiết bị điện, thiết bị chịu áp lực, kết cấu thép và các thiết bị cơng
nghiệp khác;
• Quản lý các dự án đầu tư xây dựng cơng trình;
• Quản lý, kinh doanh đường vận tải chuyên dùng;
• Sản xuất vật liệu xây dựng;
• Sản xuất, kinh doanh nước tinh khiết, nước khống;
• Mua bán, xuất nhập khẩu vật tư, thiết bị, hàng hố;
• Kinh doanh các ngành nghề khác theo quy định của pháp luật.


20

Hình 2.2: Cuộc thi thợ giỏi cấp tập đồn
2.1.3. Thành tích.
Năm 1978: XN Xây lắp mỏ Mơng Dương đón nhận Cờ luân lưu của Bộ
Mỏ – Than.
Năm 1979: XN Xây lắp mỏ Mông Dương được nhận lẵng hoa của Bác
Tôn
Năm 1980: Đội đào lò nhanh Bùi Huy Tân và xưởng cơ khí được nhà
nước tặng thưởng Huân chương Lao động hạng Ba và một số thành tích khác.
2.2 Tổng quan về hệ thống bơm thoát nước của mỏ than Dương Huy.
2.2.1. Sơ đồ trạm bơm trung tâm và hệ thống đường ống dẫn.
Ta lựa chọn sơ đồ hệ thống thiết bị bơm thốt nước chính ở mức -150
theo sơ đồ thực tế của cơng ty như hình vẽ 2.3 và sơ đồ hệ thống ống dẫn như
hình vẽ 2.4 để tính tốn.


Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống thủy lực trạm bơm trung tâm

21


22

mặt bằng bố trí hầm bơm tt - 225 và tuyến đừơng ống DN-400

Ga chân trục mức -225

Hầm bơm TT-225

2 Van 1 chiều 400
Lò đặt ống đẩy 400

ét
55m

Lò

Đềpôsửachữatầu

Đề
pô
cứu
hoả
-55

220m
ét

Hầm bơm TT-100

đá

m
ột
đ
ờn
g

xe

G
a

nh
án
h
có
trá
tả
i
nh

Ga trá
nh -1
0

H1

G9

Lò

nố
ih
ầm

bơ
m
n
điệ
ạm
Tr

chính
Giếng

+30.24

2 đừơng ống dẫn nứơc 400

Giếng phụ

Giếng phụ+32-225

320m
ét

H1

CL

vỉa13-2mức-55

19,5m
ét

Xuyênvỉatừvỉa14-2sang

2 Van 1 chiỊu Φ400

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống ống dẫn trạm bơm trung tâm -150 [m].

TL: 1/2000