基于壓差法的礦井自動通風調節系統研究

（1.天地（常州）自動化股份有限公司;

2.中煤科工集團常州研究院有限公司，江蘇 常州213015）

摘 要：通風調節是礦井通風系統管理的主要工作之一，調節的準確性和及時性直接關系到通風系統安全、平穩和能耗大小。但目前通風調節存在誤差大、不及時等問題，本論文通過研究礦井自動通風調節系統，有效的提升通風管理水平，降低因通風系統調節不及時或不準確造成的能耗損失。

關鍵詞：礦井通風;調節通風;自動化系統

1 序言

通風系統調節準確性和及時性直接關系到礦井的安全和運行成本，目前通風系統調節處于人工調節階段，人員勞動量大，調節不及時且調節準確性差，為進一步解決礦井通風系統管理中的通風調節問題，本論文引進壓差法礦井自動通風調節系統。

該系統包括自動化控制器、壓差測試裝置、自動調節裝置、傳感器等。

2 自動化控制器

基于壓差法的礦井自動通風調節系統核心為自動化控制器，本系統控制器采用西門子PLC為主要控制元器件，包括位移傳感器、壓差傳感器、動力源控制裝置（本論文設計動力源是氣動，其裝置是本安電磁閥）、數據傳輸、開關按鈕、聲光報警器等。

研究的技術關鍵點為：控制系統原理和控制器基本架構。

控制系統原理：壓差傳感器采集壓力變化數值，通過設置參數裝換為通過調節系統的風量，再根據預先設定的需風量進行比對，確定調節系統通風斷面的變化大小，同時位移傳感器監視通風斷面的變化，保證系統調節準確且快速。

控制器基本架構，控制器采用PLC控制器，控制器控通過電流信號與位移傳感器、壓差傳感器、動力源開閉按鈕相連接，通過開關量與手動按鈕連接，通過RS485信號與上位機進行數據和指令的傳輸，在控制器上預留瓦斯、聲光報警器、視頻接口，并可以與其他控制器進行數據傳輸。

3 壓差測試裝置

壓差測試裝置關系到系統的準確性，是系統最核心的數據采集設備，壓差測試裝置的技術要求進入測試區域內風流平穩、壓差測量精度高、數據采集準確、數據傳輸快等。

壓差測試裝置采用圓形設計，主要是保證壓差采集的準確性和進入測試裝置的風流平穩，易于測量且數據精度高。

壓差測試裝置進風測安裝有均風裝置，主要是消除通風系統渦流造成的數據采集誤差。在測試裝置上布置兩排數據采集管，其中在每排布置4個壓力采集孔，兩兩對應，測壓管深入測試裝置內側10cm處，4個測試孔外部用軟管連接，進行壓力平均處理。兩排測試孔之間距離不得少于1m，主要是保證壓差傳感器數值的讀取和測量。

壓差測試裝置對每個測壓管進行防塵處理，保證所有測壓管的通暢，靜壓傳導準確。

4 自動調節裝置

自動化調節裝置是礦井自動調節通風系統的主要調節機構，本論文采用氣動為動力源。

自動調節裝置設計要求調節準確、運行速度慢、密封性好、安全性高等。

根據技術要求，自動調節裝置采用通風斷面縮小的方式，調節速度為0.5m/min，移動精度為1cm。

自動調節裝置與壓差測試裝置相連，通過圓形阻風器向前移動，起到調節通風斷面的作用，同時根據壓差測試裝置中風量的變化，確定圓形阻風器的移動方向和移動大小，位移傳感器監測圓形阻風器的移動方向和移動大小。

圓形阻風器移動動力為緩沖氣缸，氣缸最快伸出速度為0.5m/min。帶載后，移動伸出速度為0.3m/min，滿足精確調節的目的。

5 實驗論證

實驗論證是論證系統的完整性和調節的準確性。進一步發現系統存在的問題，并進行修改和完善，為現場實地測試做準備工作。

主要是在自動風窗前后布置壓力測點，單管壓差計測量兩點壓差，與壓差傳感器數值比對;模擬巷道的斷面為半圓拱，尺寸為2.8m（寬）×2.9m（長），人工調節風阻器開口大小;模擬巷道通風選擇抽出式通風，通過風機變頻，控制測試系統的風量。

通過多次測試，得出系統測試數據，如表1所示。

通過實驗可以得出，調節裝置的調節誤差小于4%，所以，礦井自動通風調節系統是可行的。

6 結論

通過理論設計和實驗驗證，得出以下幾點結論：

（1）礦井自動調節通風系統構成為自動控制器、壓差測量裝置、自動調節裝置;（2）礦井自動通風調節系統調節誤差小于4%;（3）礦井自動通風調節系統可以解決礦井通風調節不及時和不準確問題。

參考文獻：

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基金項目：本文系中煤科工集團青年創新基金資助項目（項目編號：2014QN009）

作者簡介：馬瑞峰（1986-），男，碩士，主要從事礦井通風系統和礦井降溫技術研究。