煤礦制氮系統遠程監控系統應用分析

陳智國

（晉能控股煤業集團大斗溝煤業公司，山西 大同 037031）

1 制氮系統組成及參數

大斗溝煤業公司同忻三盤區副立井井口制氮機房內安裝了一套制氮系統，主要用于井下綜采工作面采空區防滅火，該制氮系統主要包括制氮機、空壓機、氮氣增壓機以及前置空氣儲罐等部分組成。

制氮機三套型號為DT-3000/98型，采用變壓吸附式制氮方式，單套制氮機制氮產量為3 000 m3/h，制氮濃度大于98%，制氮出口壓力大于0.6 MPa。KA355-8 螺桿式空壓機共6 臺，每套制氮機配2 臺空壓機，排氣量為65 m3/min 以上，額定排氣壓力為0.8 MPa；氮氣增壓機型號為AED132A-T型螺桿式，壓縮介質為氮氣，吸氣壓力為0.5 MPa，排氣壓力為1.6 MPa。

2 制氮系統遠程監控系統結構原理

2.1 遠程監控系統結構

該系統主要由控制器、采集器、上傳控制器以及顯示存儲器等四部分組成，如圖1 所示。

圖1 制氮裝置遠程監控系統結構示意圖

1）控制器主要由PLC 下位機、觸摸屏等部分組成，控制器可通過現場總線控制網絡進行系統控制，并對系統進行技術要求以及設備參數進行編程。

2）采集器主要利用制氮系統的各類傳感器將制氮系統運行過程中的壓力、流量、溫度、氮氣含量、電動閥門工作狀態等參數進行收集，并進行分析處理，并利用局域網路對空壓機進行實時通訊，讀取其數據并進行控制[1-2]。

3）上傳控制器主要由網絡交換機、工業以太網組成，該裝置利用以太網以及交換機及時將收集的數據信號上傳至顯示存儲器中。

4）顯示存儲器主要由上位機、服務器、移動終端、觸摸屏等部分組成，數據上傳至顯示儲存器后在服務器內進行儲存，利用WEB 進行發布，并通過專用軟件在顯示器上直觀顯示制氮系統運行狀態，便于工作人員進行實時查詢。

2.2 系統工作原理

1）PLC 控制器是整個系統中核心部件，PLC 可實時收集制氮系統運行狀態下各種參數，主要包括這溫度、壓力、流量、濃度等，并利用Modbus 協議與空壓機進行實時通信，采集空壓機的各種信息，PLC控制器將收集的各類參數上傳至顯示器內，達到制氮系統遠程控制以及實時數據顯示等目的。

2）監控系統主要有自動、半自動、手動等三種控制模式，PLC 將采集的數據信號進行處理變為電信號，然后利用工業以太網上傳至網絡交換機內，最后上傳至操控室內的上位機系統內[3-4]。

3）系統中數據服務器主要用于制氮系統數據存儲、管理，以及采用網絡間服務器與多終端設備間的通訊，并檢測數據上傳狀態，發現數據上傳失效、斷網時及時進行報警；多終端設備可對各類數據進行分析、打印便于操控人員參考分析。

3 制氮系統遠程監控系統功能及優點

3.1 系統主要功能

1）報表功能：遠程監控系統可以直觀的將空壓機、制氮機運行狀態以及各類參數分別以數據數字、圖形、曲線、動畫等多種方式顯示，便于工作人員進行分析。同時該系統可對空壓機、制氮機的各類運行數據進行儲存，并形成數據庫，并通過終端設備打印各種報表以及曲線圖。

2）數據交換處理功能：該系統中手動、自動以及遠程控制制轉換靈活，操作方便，同時系統中留有網絡接口，可與工業以太網進行連接，實時進行數據傳輸、交換，并進行系統故障檢測等。

3）參數修改校正功能：該系統可自動完善參數設置、報表處理以及數據查詢等，根據工作人員需求可隨時進行系統參數進行修改，并可實時查詢系統運行數據，根據系統各類參數打印報表[5]。

4）遠程控制功能：該系統利用PLC 控制器實現設備智能化、遠程操控的目的，系統監測硬件以及控制組件保證了系統運行穩定性、動作保護靈敏性，實現了制氮系統無人值守。

3.2 系統優點

1）故障率低：該系統結構相對簡單，通過各類傳感器進行數據收集，采用PLC 控制器進行數據處理分析，采用以太網進行數據傳輸，整套系統機械設備相對較少，故障率低。

2）自動化水平高：該套系統可對制氮機、空壓機運行過程中各類參數實時收集記錄、并利用各類終端設備將設備運行參數以圖形的形式直觀地顯示，自動化控制水平高，降低了系統監控勞動強度。

3）系統靈敏可靠：制氮系統遠程監控系統在運行過程中可實時對設備進行監控，監控保護動作靈敏可靠；而且系統監控的設備運行參數通過工業以太網進行傳送，與傳統布線系統相比，減少布線繁瑣環節，而且工業以太網進行數據傳輸時速度快、干擾性小。

4 結語

制氮系統是保證煤礦安全生產的重要設施，而進一步提高制氮系統自動化水平、降低系統故障率、提高制氮效率，對制氮系統實時監測具有必要性，大斗溝煤礦通過對同忻三盤區副立井井口制氮系統應用了一套遠程監控系統后，實現了制氮系統無人值守、遠程監控的目的，通過實際應用效果來看，該遠程監控系統具有傳輸數據快、監測數據準確、自動化水平高等優點，大大提高了制氮系統遠程監控自動化水平，保證了制氮系統安全穩定運行，取得了顯著的實際應用效果。