煤礦風機智能遠程監控系統的應用研究

訾美幸+++趙緒帥+++徐加恒

摘要：近年來，煤礦風機智能遠程監控系統的應用問題得到了業內的廣泛關注，研究其相關課題有著重要意義。本文首先對相關內容做了概述，分析了通風機控制系統組成及硬件配置問題，并結合相關實踐經驗，分別從多個角度與方面就風機故障狀態控制邏輯設計展開了研究，闡述了個人對此的幾點看法與認識，望有助于相關工作的實踐。

關鍵詞：煤礦風機；智能遠程監控；系統；應用

一、前言

作為一項實際要求較高的實踐性工作，煤礦風機智能遠程監控系統的關鍵性不言而喻。該項課題的研究，將會更好地提升對煤礦風機智能遠程監控系統的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進一步優化該項工作的最終整體效果。

二、概述

根據智能化數字化礦山建設要求，煤礦主通風機作為煤礦的主要安全設備，實現其自動化和智能化監控是煤礦風機安全、可靠運行的必然選擇。煤礦風機采用一主一備設計安裝方式，備用風機處于停機冷備用狀態。煤礦主要通風機在正常倒機風門切換的時間內，必然會有一段時間造成系統停風或微風，對于煤與瓦斯突出礦井容易造成瓦斯超限，威脅安全生產。另外，在風機正常運行過程中，如果出現故障，沒有及時發現，再采用倒機的方法來進行處理事故時，若備用風機此時運轉出現故障，也會造成風機倒機時間超出煤礦安全規程的上限，這樣就意味著系統停風時間偏長，易發生井下瓦斯超限。所以，應研究風機故障狀態下監控系統如何監測故障，并對一些故障采取相應的措施進行排除，保證風機的正常運行，從而保證高瓦斯和雙突礦井安全生產。

三、通風機控制系統組成及硬件配置

目前，部分礦井的主通風機控制系統仍然采用傳統的人工操作，或是人工加繼電器進行簡單的順序控制的方法。系統僅有一些最基本的監測量，不能全面、詳細地監視風機的運行參數，自動化程度低、可靠性差。這樣就存在很大的安全隱患，不適應煤炭生產的需要和發展。

本文主要以煤礦動葉可調軸流式風機的控制系統進行說明。風機系統由電機、風機本體、液壓站、潤滑站、風門裝置、冷卻裝置、葉片執行器、配電裝置和各種傳感器等組成。風機控制系統主要由PLC控制主站、各類信號傳感器、信號變送器、中間繼電器等組成。上位工控機完成系統的監控以及系統的操作、顯示界面，安裝在值班控制室的操作臺上。控制主站的通訊模塊的現場控制總線聯網均使用RS-485通訊協議。風機房控制室設置的上位機，采用工業以太網通訊方式進行通訊。上位機完成系統的監控、操作、顯示等功能。與礦井調度室或機電設備管理服務器進行通訊的監控系統是通過工業以太網完成數據共享交換，系統還可以接受礦調度室或機電管理部門的調度指令控制。

四、風機故障狀態控制邏輯設計

（一）溫度報警故障處理方法

在監控系統中，對風機軸承溫升、液壓站和潤滑站油溫和管溫、以及電機兩端軸承和定子溫度的實時監測。因為當以上溫度不正常時，會作用于風機的跳閘操作。所用對于以上的任何一個傳感器采集來的溫度都必須做到可靠、正確、穩定。監控系統為了能做到準確、可靠、穩定，分別從硬軟件來進行設計：

1.在硬件上，對于每個測點，都設至少兩個的傳感器進行監測。這樣避免因為某一個傳感器出現故障，報出假信號，造成控制系統誤動作，而造成事故。另外，就是嚴把傳感器的質量關，不能出現因傳感器質量問題造成的假信號。

2.在程序中，首先去除掉一些偏離實際可能出現的假值。比如對液壓站油溫和潤滑站油溫小于0℃和大于120℃的判斷，只要出現這兩個值，在程序中將其屏蔽，不讓其參與控制。其次，對于象風機軸承溫度和電機軸承溫度作用于控制的信號，在程序中做到至少需要同塊軸承上的兩個溫度同時達到跳閘溫度時，才能作用于風機的跳閘。如當風機軸承溫度值大于85℃時，監控系統開始有預警，由報警器報警燈僅發出紅光報警。當軸承溫度大于100℃時，監控系統開始有報警，由報警器發出有蜂鳴器報警音和報警燈的紅光報警信號。

（二）瞬間失電故障處理方法

監控系統對風機如瞬時失電故障等一些故障作出判斷后，能夠自動將故障消除保證風機正常運行。

風機運行中當電網出現波動時，風機高壓開關的失壓保護將動作，使風機跳閘。當電網瞬間恢復后，只能靠操作人員把各部分開關恢復，才能啟動風機。而風機低壓配電為風機的葉片執行器、風門開合、風機系統的潤滑、葉片角度調節的液壓部分及冷卻裝置等供電。這些機構的正常工作都影響著風機的正常運行。所以，電網的穩定性對風機監控系統很重要。

從以下兩方面來解決以上提出的問題：

1.在硬件上，主要問題是將各部分高、低壓開關進行改造，使高、低壓開關能達到電源有電即可自動上電的功能。

2.在軟件上，要對風機各部分是否帶電進行判斷，然后，對短時間段內停電后又帶電的情況下，對風機進行開啟，從而在最短的時間內恢復礦井通風。這個時間可根據實際情況自己設定。

（三）風機角度調節控制方法

風機在運行中出現多次角度自動回零，因為出現風機葉片角度自動回零的現象，而值班人員沒有及時發現，而造成全礦井停風的重大事故。

在程序中為了防止類似事故的出現，設定一個葉片執行器返回報警值“最小角度”，操作人員可以根據風機角度設定值的大小，設定一個葉片最小角度報警值。在風機運行中，監控系統根據葉片執行器返回值的大小來判斷角度是否小于報警值。當返回值小于設定的最小角度報警值時，監控系統發出報警，提醒值班人員檢查風機運行是否正常，采取相應的措施，不至于出現風機運行著，而葉片角度改變，造成井下停風的事故。

五、結束語

綜上所述，加強對煤礦風機智能遠程監控系統應用的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的煤礦風機智能遠程監控系統應用過程中，應該加強對其關鍵環節與重點要素的重視程度，并注重其具體實施措施與方法的科學性。

參考文獻：

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