礦用局部通風機遠程智能控制系統應用

李強強，李云飛

（山西柳林興無煤礦有限責任公司，山西 呂梁 033300）

1 概述

山西柳林興無煤礦有限責任公司井下掘進工作面主要采用FBD型局部通風機進行供風，通風機配套兩臺400A隔爆型開關進行供電，采用柔性風筒將風流引入工作面內，在風筒出風口對面幫安裝傳感器對工作面有害氣體進行監測；風筒上安裝傳感器監測風筒風量情況，采用聯鎖開關實現風機風電閉鎖、瓦電閉鎖以及故障閉鎖等。

但是傳統局部通風機自動化水平相對較低，在使用過程中還存在一些問題，主要表現在以下幾方面：①傳統局部通風機自動化水平低，無法實現了遠程監控的目的；②傳統局部通風機故障率高，且出現故障后無法實現自檢；③傳統局部通風機在運行過程中風量、風速以及局部通風各類運行參數無法實時提供，不利于局部通風機檢修維護等；針對以上技術難題，為了進一步提高掘進工作面局部通風機運行穩定性，降低故障率，決定興無煤礦決定對局部通風機采用一套遠程智能控制系統。

2 遠程智能控制系統結構原理

2.1 系統結構

局部通風機遠程控制系統主要由以下部分組成：集控中心、工業以太網傳輸、井下局部通風機監控設備，如圖1所示。

（1）集控中心設置在通風隊和調度室，配置2 臺操作站，操作站選用高性能工控機，通過操控站對局部通風機相關設備進行集控和監視。其中硬件設備包括工業控制計算機、顯示器、鼠標、鍵盤、音響或聲光報警器等。主機系統內安裝具有監測、控制功能的組態軟件，通過該軟件可將井下局部通風機運行狀態及參數直觀顯示在顯示器上。

（2）系統利用現有的工業以太網，通過工業以太網與集控中心工控機進行數據通訊，每臺風機配置1臺礦用隔爆兼本安型PLC 控制裝置，通過內置光端機使用阻燃光纜連接分支交換機，分支交換機使用阻燃光纜連接井下工業環網交換機，通過千兆工業以太環網傳輸到地面集控中心。

（3）礦用隔爆兼本安型可編程控制箱負責局部通風機的控制、數據通信、現場傳感器的采集和數據上傳，設備具備傳輸距離遠、維護方便等優點。將提供485 轉光信號功能的礦用本安型網絡光端機設備集成至礦用隔爆兼本安型可編程控制箱中，減少系統維護節點。

2.2 工作原理

（1）局部通風機電機振動、電機溫度等參數及其開關附近10m 內的風速、風量、噪聲傳感器狀態，當檢測的相關參數異常時，系統會發出就地和遠程告警信號。

（2）局部通風機在開機前遠程監控系統自帶的預警裝置可發出報警信號，當局部通風在運行過程中主風機隔爆開關斷電或主風機切換時，系統會發出警報并將信號傳送至地面監控室內。

（3）局部通風機運行過程中當傳感器監測到風機附近10m范圍內瓦斯濃度達0.5%時，系統通過PLC控制裝置可對風機啟動功能井下閉鎖，當瓦斯濃度低于0.5%時，閉鎖自動解除。

（4）局部通風在運行過程中同系統內各類傳感器對風機運行狀態、供風量、故障源等各類參數進行監控，并通過PLC控制裝置進行分析，然后利用工業以太網傳送至地面監控室，在通過組態軟件將各類參數直觀地顯示在顯示器上。

3 遠程智能控制系統主要功能

（1）顯示功能：控制軟件實時顯示局部通風機的運行狀態及電流、電壓、電機溫度、電機振動及設備操作開停記錄等。電機溫度取風機預埋電機溫度傳感器信號，如果沒有預埋探頭則監測風機外部溫度。

（2）智能控制功能：系統具備局部通風機的遠程、就地控制；可根據瓦斯濃度或者掘進進度自動調節變頻器頻率。

（3）報警功能：系統軟件實時顯示報警狀態，同時可以查詢歷史故障信息。

（4）歷史曲線查詢對于重要的系統參數，可適時顯示和繪制電壓曲線、電流曲線、溫度曲線等可做成歷史數據進行保存，以供需要時及時查詢。

（5）報表打印功能：該系統具有報表、打印等功能，根據管理需要系統可對各設備運行狀況、故障情況以及設備操作報告以報表的形式進行打印。

（6）通訊功能：該系統利用工業以太網對設備監測參數、運行狀態、設備故障等信息及時進行上傳，并通過地面監控中心對各類信息進行儲存、處理，并進行顯示，便于操控人員進行管理。

（7）可靠性高：由于井下大型機電設備較多，如變壓器、隔爆開關等，機電設備在運行過程中會產生高強度的電磁諧波，而該系統在井下主要利用工業以太網進行數據傳輸，為了避免高次諧波對系統影響，系統內安裝了防電磁干擾裝置，從而保證監測數據高效傳輸。

4 結束語

2020 年6 月興無煤礦對井下3 套局部通風機安裝了智能化遠程監控系統，截止12 月通過6 個月實際應用效果來看，局部通風機安裝該系統后運行更加穩定，降低了局部通風機人工檢修作業強度，解決了傳統局部通風機在使用過程自動化水平低、故障率高、故障檢測難度大等技術難題，大大提高了掘進工作面通風穩定性，取得了顯著應用成效。