礦井主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)的研究與應(yīng)用

侯占友 張玉昆 王寶來

摘 要：針對(duì)礦井在擴(kuò)產(chǎn)中出現(xiàn)的新問題，在充分滿足礦井?dāng)U產(chǎn)需要的遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)用風(fēng)量的同時(shí)，應(yīng)用自動(dòng)化和變頻節(jié)能技術(shù)對(duì)主通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得了明顯的節(jié)能效果，增強(qiáng)了通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與安全性，提高了主通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，為建設(shè)數(shù)字化綠色礦山奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：礦井：主通風(fēng)機(jī);自動(dòng)化

1 概述

在現(xiàn)階段的發(fā)展情況下，對(duì)于礦井的開發(fā)來說，主通風(fēng)機(jī)的合理應(yīng)用是非常重要的，并且是礦井開發(fā)中必不可少的設(shè)備。由于社會(huì)地快速以及高效發(fā)展，信息化的時(shí)代已經(jīng)到來，所以在主通風(fēng)機(jī)的控制工作中應(yīng)合理地結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)，以提高主通風(fēng)機(jī)的應(yīng)用水平。目前，國(guó)內(nèi)大部分礦井采用是恒轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)，井下所需的風(fēng)量風(fēng)壓通常是利用調(diào)節(jié)閘門大小、改變?nèi)~片角度及數(shù)目等方式來完成的。由于風(fēng)量風(fēng)壓控制工作的復(fù)雜性，就必須要建立一種有效的控制技術(shù)，例如自動(dòng)化的控制技術(shù)，這可以提高控制過程地準(zhǔn)確性和有效性。

2 總體設(shè)計(jì)

礦井主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用高壓變頻器+可編程邏輯控制器+遠(yuǎn)程監(jiān)控方式自動(dòng)控制礦井風(fēng)機(jī)。使用高精度的差動(dòng)和真空傳感器，并依靠可編程邏輯控制器的高速數(shù)據(jù)處理功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的準(zhǔn)確計(jì)算，同時(shí)增加一套操作及監(jiān)控設(shè)備，完成必要的操作和上位機(jī)監(jiān)控功能，改造現(xiàn)有風(fēng)門控制，增加風(fēng)門限位開關(guān)等。

主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要作用如下：（1）可以控制和識(shí)別低壓配電系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電系統(tǒng)的電參數(shù)的檢測(cè)。（2）使用電動(dòng)機(jī)內(nèi)置的振動(dòng)傳感器來實(shí)時(shí)監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而為快速處理系統(tǒng)的控制算法提供可靠的平臺(tái)。（3）有效收集完整的以太網(wǎng)共享系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（4）檢查減震器電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，并在主通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)上安裝一個(gè)邏輯塊，以避免故障。（5）可以遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)提供以太網(wǎng)通信，以高效開展頻率轉(zhuǎn)換或輸送空氣量給逆變器的工作。（6）啟動(dòng)和停止主通風(fēng)機(jī)時(shí)自動(dòng)控制加速和減速過程。對(duì)主主通風(fēng)機(jī)和備用主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)更換，以便在地面起火時(shí)執(zhí)行自動(dòng)反沖動(dòng)作，或者根據(jù)預(yù)設(shè)方案進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)反沖。

主通風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)/停止控制：根據(jù)檢測(cè)到的主通風(fēng)機(jī)參數(shù)，查看其是否正常運(yùn)行，反之，則會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警告，并且主通風(fēng)機(jī)無法正常啟動(dòng)。如果正常，需要啟動(dòng)主通風(fēng)機(jī)以將其打開，將在閉路狀態(tài)下調(diào)節(jié)風(fēng)量。電網(wǎng)頻率啟動(dòng)時(shí)將會(huì)使用直接啟動(dòng)方式。

監(jiān)視運(yùn)行參數(shù)：使用傳感器和變送器，可以記錄主通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，例如主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量、軸溫、振動(dòng)、電動(dòng)機(jī)溫度、電流和速度，電源可以監(jiān)視主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

氣體連接：為了更好地發(fā)揮主通風(fēng)機(jī)的作用，將主通風(fēng)機(jī)操作系統(tǒng)連接到天然氣檢測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)?shù)罔F中的瓦斯含量高且主通風(fēng)機(jī)處于自動(dòng)模式時(shí)，相應(yīng)的程序會(huì)自動(dòng)發(fā)送有關(guān)的指令，以增加變頻器的輸出頻率，增加通風(fēng)量，并可以達(dá)到安全生產(chǎn)以及減輕瓦斯?jié)舛鹊哪康?。此過程也可以手動(dòng)執(zhí)行，即如果檢測(cè)到有害氣體含量過高，則會(huì)發(fā)出警報(bào)以通知監(jiān)控人員，監(jiān)控人員可以通過本地觸摸屏或本地終端恢復(fù)空氣量，并進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以提高通風(fēng)量。

自動(dòng)主通風(fēng)機(jī)切換：如果監(jiān)視系統(tǒng)在一組主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)中檢測(cè)到錯(cuò)誤，則主通風(fēng)機(jī)故障系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)消息，并自動(dòng)切換到另一個(gè)等待的主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，并完成對(duì)主通風(fēng)機(jī)門的控制，加快主通風(fēng)機(jī)的打開速度和風(fēng)量設(shè)置，使得主通風(fēng)機(jī)更換在4.7分鐘內(nèi)完成。

自動(dòng)防風(fēng)：嚴(yán)格控制主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。如果發(fā)生地下大火，則需要進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電。該系統(tǒng)提供兩種防風(fēng)運(yùn)行模式。風(fēng)不能在手動(dòng)模式下操作，而必須在相應(yīng)的控制模式下進(jìn)行，并且必須與滅火器系統(tǒng)進(jìn)行通信才能及時(shí)接收火勢(shì)信息。另外一種是手動(dòng)防風(fēng)，這意味著當(dāng)需要進(jìn)行防風(fēng)操作時(shí)，操作員可以使用本地觸摸屏或遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)出防風(fēng)命令，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止正在運(yùn)行的主通風(fēng)機(jī)。

緊急情況的處理：這里所說的緊急狀態(tài)是指可能損害主通風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，并導(dǎo)致主通風(fēng)機(jī)停止的狀態(tài)。

在自動(dòng)模式下，如果程序檢測(cè)到主通風(fēng)機(jī)不再工作或電壓和電流波動(dòng)過大，則會(huì)自動(dòng)切換到另一個(gè)主通風(fēng)機(jī)中，并發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提示維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)工作，而且在觸摸屏配置界面中還提供了相應(yīng)的錯(cuò)誤信息。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過技術(shù)改造，改變了傳統(tǒng)的控制模式系統(tǒng)，使其運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，還提高了主通風(fēng)機(jī)的控制效率，降低了工作人員的工作強(qiáng)度，并且這一自動(dòng)化的控制技術(shù)還具有廣泛地推廣和應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]李小紅.礦井主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)[A].安全高效礦井機(jī)電裝備及信息化技術(shù)——陜西省煤炭學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2011）[C].電子技術(shù)與軟件工程，2011.

[2]趙穎超，冀超然.礦井主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)測(cè)定方案[A].煤礦自動(dòng)化與信息化——第19屆全國(guó)煤礦自動(dòng)化與信息化學(xué)術(shù)會(huì)議暨中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）百年校慶學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].煤炭科技，2018（03）：96-98.

[3]徐輝，郭申喜，王國(guó)保，劉志偉，牛燦輝，霍廷維.煤礦主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制的功能與應(yīng)用[A].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017（18）：41-42.

[4]關(guān)于礦井主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的思考[A].機(jī)械管理開發(fā)，電子技術(shù)與軟件工程，2017，32（03）：116-118.

[5]陳達(dá)，王紅強(qiáng)，葉淑娟，郭廣生，張永玲.煤礦主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)研究與應(yīng)用[A].中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì).煤炭工業(yè)節(jié)能減排與循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展論文集.中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì).中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013（30）：98-99.

[6]張會(huì)柱，郭偉柱，代衛(wèi)衛(wèi)，路娟，譚成龍.煤礦主通風(fēng)機(jī)故障診斷與在線監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì).煤炭工業(yè)節(jié)能減排與循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展論文集.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（07）：91+93.

作者簡(jiǎn)介：侯占友（1966-），內(nèi)蒙赤峰人，碩士研究生，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師，1989年7月畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院電氣自動(dòng)化專業(yè)，2009年6月畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）工商管理專業(yè)，現(xiàn)任開灤能源化工股份有限公司副總經(jīng)理。