Đề tài Tự động hoá hệ thống bơm thoát nước mức - 155 công ty than Mạo Khê bằng PLC S7 – 300

 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
 Lời nói đầu
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, Tự động hoá trở thành 
một trong những nghành không thể thiếu trong nền công nghiệp hiện đại. Đây là 
một ngành khoa học góp phần áp dụng những tiến bộ của khoa học công nghệ vào 
sản xuất nâng cao hiệu quả chất lượng sản phẩm, giảm sức lao động của con 
người. Tạo điều kiện cho sự phát triển xã hội nâng cao tri thức con người. Qua đó, 
có thể giúp con người tiếp cận được khoa học công nghệ mới nhất và áp dụng vào 
trong cuộc sống nâng cao hiệu quả kinh tế lao động 
 Được sự đồng ý của Bộ môn Tự động hoá và cô giáo hướng dẫn ThS. Phạm 
Thị Thanh Loan, tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp:
 “Tự động hoá hệ thống bơm thoát nước mức -155 công ty than Mạo Khê 
bằng PLC S7 –300” 
 Ngoài phần mở đầu và kết thúc, đồ án gồm 4 chương:
 Chương1: Giới thiệu chung Công ty Than Mạo Khê
 Chương 2: Hệ thống cung cấp điện và hệ thông bơm thoát nước Công ty Than 
Mạo Khê.
 Chương 3: Lựa chọn thiết bị cho hệ thống bơm thoát nước mức -155
 Chương 4: Điều khiển giám sát hệ thống thoát mức -155 Công ty than Mạo 
Khê.
 Do khả năng và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình làm đồ án không 
thể tránh khỏi sai xót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của 
các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. 
 Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình, chỉ dạy của cô giáo hướng 
dẫn ThS. Phạm Thị Thanh Loan, các thầy cô trong bộ môn Tự động hoá và các 
bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em trong rất nhiều trong quá trình làm đồ án tốt 
nghiêp.
 Hà Nội, tháng 05 năm 2010
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 1 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
 Nguyễn Hoàng Phương
 CHưong 1 
 Giới thiệu chung về công ty than mạo khê
1.1 Đặc điểm tự nhiên :
1.1.1 Vị trí địa lý :
 Công ty than Mạo Khê nằm trên địa phận Thị Trấn Mạo Khê Huyện Đông Triều, 
Tỉnh Quảng Ninh .
Phạm vi khu mỏ từ tuyến I đến tuyến XV, diện tích xấp xỉ 40km2 
 - Phía Đông giáp xã Phạm Hồng Thái.
 - Phía Tây giáp Thị Trấn Đông Triều thuộc Huyện Đông Triều , Tỉnh Quảng 
 Ninh.
 - Phía Nam giáp thị trấn Mạo Khê .
 - Phía Bắc giáp xã Tràng Lương.
 Cách Hà Nội 105km về phía Tây, cách Hòn Gai 58km về phía Đông, cách 
 Hải Phòng 30km về phía Nam.
1.1.2 Địa hình khu mỏ.
 Công ty than Mạo Khê là một khu vực đồi núi, thấp dần về phía Nam, bị 
bào mòn, kéo dài từ Đông sang Tây với độ cao từ +15 đến +505m.
 Trong địa bàn Công ty than Mạo Khê có 2 suối chính là suối Văn Lôi và 
suối Bình Minh. Các suối chảy theo hướng Bắc Nam là chủ yếu. Các vỉa than cánh 
Bắc nằm trên sườn núi, các vỉa than cánh Nam nằm trên một địa hình bằng phẳng.
1.1.3 Hệ thống giao thông vận tải.
 Để thực hiện có hiệu quả công tác vận tải than từ nơi khai thác, Công ty 
 than Mạo Khê đã sử dụng các hình thức vận tải than bằng đường sắt, ô tô, băng 
 tải, vận tải bằng đường thủy.
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 2 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
 - Hệ thống vận tải đường sắt ( tầu điện và tầu hỏa) nối liền từ nhà sàng đến ga 
 Mạo Khê dài gần 2km. Tuyến đường sắt này được hòa chung vào mạng lưới 
 quốc gia.
 - Hệ thống vận tải ô tô, chủ yếu là loại SAMSUNG SM-450.
 Nhìn một cách tổng thể ta thấy khu mỏ có nhiều thuận lợi về giao thông 
 đường thủy cũng như giao thông đường bộ. Có thể sử dụng nhiều loại phương 
 tiện vận tải khác nhau để chuyên chở sản phẩm đi tiêu thụ.
1.1.4 Cơ cấu tổ chức. 
 Công ty TNHH một thành viên than Mạo Khê là một doanh nghiệp thànhviên 
trong Tập đoàn công nghiệp than khoáng sản Việt Nam. Chủ yếu là sản xuất than 
hầm lò và một phần khai thác than lộ vỉa. Với nhiệm vụ hoạch toán độc lập từ 
khâu khai thác, sàng tuyển, vận tải đến khâu tiêu thụ sản phẩm. Hàng năm Công ty 
không ngừng đầu tư mở rộng diện sản xuất, áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ 
thuật đổi mới công nghệ khai thác và cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân. 
Đến nay diện sản xuất đã mở rộng và xuống sâu đến mức (-150).
 Qua 50 năm khôi phục và phát triển Công ty TNHH một thành viên than 
Mạo Khê đã vững bước đi lên, sản lượng năm sau cao hơn năm trước đã dần cải 
thiện được đời sống cho cán bộ công nhân viên, cải thiện được điều kiện làm việc 
và xây dựng cơ sở vật chất văn hoá xã hội.
Với truyền thống đoàn kết, đội ngũ cán bộ công nhân viên dày dạn kinh nghiệm đã 
khắc phục mọi khó khăn để sản xuất thật nhiều than cho Tổ Quốc. Đặc biệt từ khi 
thay đổi cơ chế mới công ty phải sắp xếp lại đội ngũ cán bộ công nhân cho hợp lý, 
sửa đổi cơ chế quản lý cho phù hợp với cơ chế của thị trường, công ty luôn tạo 
điều kiện và vận động anh em công nhân tham gia các khóa học và nâng cao học 
vị và tay nghề
1.3 Tình hình khai thác than :
1.3.1 Phương pháp khai thác than 
 - Phương pháp khoan nổ mìn mở rộng phân tầng khai thác bằng lò chợ.
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 3 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
 - Phương pháp khấu đuổi toàn phần và khấu giật từng phần. 
 Chiều dài lò chợ trung bình là 100m và hầu hết các lò chợ đều áp dụng 
công nghệ vì chống thuỷ lực đơn. Với công nghệ này việc khai thác sẽ đảm bảo an 
toàn hơn so với vì chống gỗ, đầu tư ban đầu lớn, thu hồi triệt để, sử dụng lại được 
nhiều lần do đó giá thành khai thác giảm, năng suất lao động cao hơn.
 Để đáp ứng cho tình hình sản xuất phát triển của công ty, hàng năm diện 
khai thác không ngừng được mở rộng, sản lượng hàng năm tăng hơn so với năm 
trước. Do vậy, mục tiêu của công ty là mỗi năm phải tăng thêm ít nhất một lò chợ 
khai thác, từ đó dẫn đến là tất cả các khâu phục vụ dây truyền phục vụ sản xuất 
cũng phải đáp ứng để sản xuất an toàn và bền vững, đặc biệt là năng lực thiết bị 
phải được cải thiện, trình độ cán bộ công nhân phải được nâng cao.
1.3.2 Phương pháp đào lò chuẩn bị
 - Phương pháp khoan nổ mìn, bốc xúc đá bằng máy xúc  H-5 được sử 
dụng để đào lò chuẩn bị, chống giữ lò bằng vì chống kim loại (vì sắt lòng mo) 
hoặc đổ bê tông.
 - Khi lò đi qua vùng phay phải áp dụng công nghệ đặc biệt là dùng khoan 
thăm dò rồi dùng máy nén bê tông áp lực 200at để bơm bê tông làm đông cứng 
vùng phay đó sau đó mới dùng búa chèn để đào. Dùng phương pháp này thì tiến 
độ đào lò chậm nhưng đảm bảo an toàn.
1.3.3 Trữ lượng : 
 Hiện tại khu vực lò +56 và khu vực lo going -25 , trữ lượng than gần như đã cạn 
kiệt
 Khu vực lò mực – 80 sản lượng than rât bấp bênh, sản lưọng than khai thác được 
thường thay đổi , lượng than không nhiều.
 Vì vậy giữa năm 2008 Công Ty than Mạo Khê đã đầu tư 480 Tỷ Vnđ để đầu tư 
xây dung cơ sổ vật chất mở rộng khu vực khai thác hầm lò xuống mức -155 , được 
biêt sản lượng than ở đây khá dồi dào có thể phục vụ công việc khai thác trong 
nhiều năm sau.
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 4 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
1.4 Các hình thức vận tải :
1.4.1 Vận tải bằng máng cào
 Máng SKAT 70 vận chuyển than từ chân lò chợ ra ngoài cửa cúp để rót 
xuống xe goòng 3 tấn. Do công nghệ khai thác là khấu đuổi nên việc lắp đặt máng 
cào là không cố định mà thường xuyên phải di chuyển hoặc mắc thêm cầu máng, 
ảnh hưởng đến năng suất vận tải. 
1.4.2 Vận tải băng băng tải
 Khi than được quang lật đổ xuống để cấp liệu rót xuống băng tải, băng tải 
chuyển than nguyên khai lên mặt bằng và tiếp tục đổ vào các tuyến băng khác 
chuyển than về nhà sàng.
 - ở khu vực -25 trong giếng nghiêng có 4 băng nối tiếp nhau và một băng 
trên mặt bằng. Cấp điện áp cho các tuyến băng này là 380V.
 - ở khu vực -80 trong giếng nghiêng dùng một băng cao áp với điện áp 
6kV, và 2 băng nối tiếp nhau trên mặt bằng để vận chuyển than về nhà sàng.
1.4.3 Vận tải bằng trục tải
 Hiện tại ở lò giếng nghiêng -25 dùng một trục tải mã hiệu ờ-1600 do 
Nga sản xuất để kéo đá thải và vận chuyển vật tư thiết bị lên xuốngở giếng phụ -80 
dùng 2 trục tải SJ-1600 để kéo đá thải và vận chuyển vật tư, thiết bị cho 2 mức -80 
và -150. ở giếng chính thì dùng một tời MДK để đưa người lên xuống lò.
 Ngoài ra công ty còn sử dụng các phương tiện vận tải khác như tầu hoả, ô 
tô.
1.5 Công tác thông gió : 
 Hệ thống thông gió mỏ chiếm một vị trí rất quan trọng trong nghành khai 
thác mỏ hầm lò. Làm tốt công tác thông gió là cải thiện được điều kiện khí hậu của 
mỏ, tạo điều kiện thuận lợi cho người công nhân làm việc, nâng cao năng suất lao 
động, giảm sự cố về cháy nổ trong quá trình khai thác.
 Nhiệm vụ của công tác thông gió là tạo sự lưu thông liên tục của luồng 
không khí bẩn ra ngoài và luồng không khí sạch từ ngoài trời vào trong hầm lò, và 
cung cấp kịp thời không khí sạch cho con người và thiết bị trong nơi làm việc, hoà 
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 5 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
loãng không khí bẩn, độc, cháy nổ và nồng độ bụi, sinh ra trong quá trình khai 
thác.
 Căn cứ vào điều kiện địa hình địa chất và nhất là phương pháp khai thác 
của mỏ, hiện nay để thông gió cho toàn bộ các khu khai thác và đào lò chuẩn bị 
công ty đã dùng phương pháp thông gió hút trung tâm ruộng mỏ cho các tầng, gió 
sạch đi qua giếng nghiêng, qua lò xuyên vỉa qua cúp của các vỉa vào lò chợ, hút 
không khí bẩn từ lò thông gió các tầng qua rãnh gió, qua quạt ra ngoài trời. Thông 
gió chính của mỏ có hai trạm trung tâm. 
 a) Trạm quạt mức + 124
 Trạm quạt gồm 2 quạt BOKД-1,5 chạy đồng thời hút khí thải từ trong lò 
đưa ra ngoài.
 Quạt BOKД-1,5 là quạt hướng trục 2 tầng cánh công tác.
 - Đường kính cánh công tác 1,5m
 - Lưu lượng 13 15m3 /s.
 - áp suất 118  320kg/ m 2
 Động cơ dẫn động chính mã hiệu AO–103–6T, động cơ 3 pha rô to lồng 
sóc.
 -Công suất định mức 160kW.
 -Điện áp định mức 380V.
 -Dòng điện định mức 294A.
 -Tốc độ quay 980 vòng/phút.
 Động cơ dẫn động phụ mã hiệu A2-82-6, kiểu rô to lồng sóc.
 -Công suất định mức 40kW.
 -Điện áp định mức 380V.
 - Dòng điện định mức 75A.
 - Hệ số cos = 0,89, hiệu suất  = 91, đấu Y.
b) Trạm quạt mức + 73
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 6 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
 Trạm quạt gồm 2 quạt BOKД-1,5 thông gió hút, 1 quạt vận hành 1 quạt dự 
phòng.
 Ngoài ra việc thông gió trong các gương lò độc đạo còn dùng các quạt cục 
bộ đẩy gió sạch từ đường lò chính vào gương lò, hoà loãng không khí bẩn, độc 
hại, khí mê tan đảm bảo không khí sạch cho người và thiết bị.
 Tóm lại hệ thống thông gió này có các ưu điểm sau :
 - Việc điều chỉnh lưu lượng gió trong mỏ dễ dàng, giảm sự rò gió trong mỏ 
vì gió bẩn và gió sạch ở cách xa nhau.
 - Giảm áp suất chung của mỏ.
- Lưu lưọng gió được lưu thông liên tục .
1.6 Công tác thoát nước : 
 Công ty than Mạo Khê đã trải qua một thời gian khai thác rất dài, với khí 
hậu nắng lắm mưa nhiều. Lượng nước ngầm và nước mặt rất lớn do vậy hệ thống 
thoát nước của công ty là hết sức phức tạp và tốn kém rất nhiều kinh phí đầu tư 
thiết bị và điện năng tiêu thụ.
 Do khu khai thác rất rộng và đặc biệt những năm gần đây và những năm 
tiếp theo công suất khai thác của công ty ngày càng tăng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến 
công tác thoát nước của công ty, đặc biệt là 2 mức -80 và -150.
1.6.1 Hệ thống thoát nước khu vực lò 56
 + Khu vực mức +30 : hệ thống thoát nước chủ yếu là tự chảy qua các 
mương dẫn ra ngoài mặt bằng.
 Lưu lượng về mùa khô : khoảng 450m3 /h
 Lưu lượng về mùa mưa : khoảng 850m3 /h.
1.6.2 Hệ thống thoát nước khu vực lò giếng mức -25
 Lưu lượng về mùa khô : khoảng 55m3 /h
 Lưu lượng về mùa mưa : khoảng 185m3 /h.
 Tại đây công ty đã lắp đặt một trạm bơm gồm 4 máy bơm do nhà máy bơm 
Hải Dương sản xuất. 
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 7 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
 - Mã hiệu LT 280/70. 
 - Công suất một máy là : 280m3 /h.
 - Chiều cao đẩy 70m.
 - Chiều cao hút 5,5m.
 - Động cơ 132kW do Trung Quốc sản xuất.
 Cho phép 2 máy bơm vận hành đồng thời còn 2 máy dự phòng.
 - Đường ống hút 200mm.
 - Đường ống đẩy 168mm, chiều dài 246m
 - Hai tuyến đường ống đẩy đặt dọc theo hai bên hông lò cách nền lò 1,8m.
1.6.3 Hệ thống thoát nước ở hầm bơm trung tâm mức - 80
 Tại đây công ty cho xây dựng một hầm bơm trung tâm để đảm bảo chứa 
nước ở khu vực -80 và khu vực -150. Dung tích của két nước là 3600m3 .
 Lưu lượng về mùa mưa ( tính cả mức -155 bơm lên ) là 500m3 /h
 Lưu lượng về mùa khô ( tính cả mức -155 bơm lên ) là 170m3 /h
 Hiện tại công ty đã lắp đặt tại đây 6 máy bơm :
 - 3 máy bơm cao áp : Mã hiệu Д 1250/125 (do Liên Xô sản xuất ).
 + Công suất động cơ là 630kW.
 + Điện áp 6000V.
 + Lưu lượng 1250m3 /h.
 + Chiều cao hút cho phép 5m.
 + Chiều cao đẩy 125m.
 + Đường kính ống hút 600mm.
 + Đường kính ống đẩy 377mm, chiều dài 480m (ống thép ).
 Cho phép 2 máy bơm làm việc đồng thời, còn 1 máy dự phòng.
 -3 máy bơm hạ áp : Mã hiệu LT 200/125 (do nhà máy bơm Hải Dương sản 
xuất).
 + Công suất động cơ 132kW do Trung Quốc sản xuất .
 + Lưu lượng 200m3 /h.
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 8 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
 + Chiều cao hút cho phép 4,3m.
 + Chiều cao đẩy 125m. 
 Hai tuyến đường ống đẩy 168mm, dài 460m.
 Cho phép vận hành 2 máy bơm đồng thời một máy dự phòng.
1.6.4 Hệ thống thoát nước ở mức -155
 Đây là khu vực đang được thi công đào lò chuẩn bị, lượng nước ngầm 
chảy theo các mương dẫn đổ về hố chứa nước thạm bơm mức -155, dự tính sẽ đưa 
vào khai thác than trong năm 2007, song do điều kiện phức tạp về địa chất nên kế 
hoạch sản xuất than phải lùi lại năm 2010, so với thiết kế ban đầu.
 Do vậy trạm bơm nước giếng chính -155 vẫn đáp ứng được công tác thoát 
nước cho mức -150.
 Tại giếng chính được lắp đặt 4 máy bơm mã hiệu IFSM 300x105 do Nhật 
Bản sản xuất.
 - Công suất động cơ 140kW.
 - Lưu lượng 300m3 /h.
 - Chiều cao hút 4,3m.
 - Chiều cao đẩy 105m.
 - Đường ống hút 220 là ống cao su cốt thép.
 - Hai tuyến đường ống đẩy có chiều dài 412m.
 - Đường kính ống đẩy 200mm
 - Được lắp đặt cách nền lò là 2,3m
 Cho phép 2 máy bơm vận hành đồng thời còn 2 máy dự phòng.
Tại giếng phụ được lắp 2 máy bơm mã hiệu IFSM 280x105 (do Nhật Bản sản 
xuất).
 - Công suất động cơ 132kW.
 - Lưu lượng 280m3 /h.
 - Chiều cao hút 4,3m.
 - Chiều cao đẩy 105m.
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 9 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1 Đồ án tôt nghiệp GVHD:Th.S Phạm Thị Thanh Loan 
 - Đường kính ống hút 220mm.
 - Đường kính ống đẩy 168mm.
 CHƯƠNG 2
 Hệ thống cung cấp điện và Hệ thống bơm thoát nước công ty than mạo khê 
2.1 Hệ thống cung cấp điện của công ty : 
2.1.1 Trạm biến áp chính 35/6 ( Thông số kĩ thuật, thiết bị bảo vệ)
 Trạm biến áp chính 35/6kV có hai máy biến áp :
 - Mã hiệu : SF-8000-35/6.
 - Công suất Sdm = 8000kVA.
 - Điện áp định mức phía sơ cấp Udm1 =35kV.
 - Điện áp định mức phía thứ cấp Udm2 = 6kV.
 Trong đó một máy làm việc và một máy dự phòng. Trạm biến áp này nhận 
điện từ lưới điện quốc gia bằng 2 tuyến đường dây 374 và 376. Trong đó tuyến 
376 là làm việc chính còn tuyến 374 để dự phòng.
2.1.2 Trạm phân phối điện 6 kV trên mặt bằng
 Trạm này được bố trí gần cạnh biến áp vùng 35/6kV nhận điện từ máy biến 
áp vùng thông qua 31 tủ chia làm 2 phân đoạn.
 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 35/6kV được thể hiện trên hình 1.1
 -Phân đoạn 1 gồm từ tủ 01 đến tủ 15.
SVTH : Nguyễn Hoàng Phương 10 Lớp : LT Công Nghệ Tự Động_K1