煤矿主通风机系统自动控制的功能分析与应用研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

煤矿主通风机系统自动控制的功能分析与应用研究

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：庄金雨

[导读] 文章针对煤矿井下生产中比较关键的主通风机系统，分析其自动控制系统的组成和控制过程，并重点研究此自动控制系统的功能和实现方式，并对通风机日常运行中的常见故障和处理措施进行介绍，以供参考。

庄金雨
        徐州矿务集团有限公司旗山煤矿江苏省徐州市221132
        摘要：文章针对煤矿井下生产中比较关键的主通风机系统，分析其自动控制系统的组成和控制过程，并重点研究此自动控制系统的功能和实现方式，并对通风机日常运行中的常见故障和处理措施进行介绍，以供参考。
        关键词：煤矿主通风机系统；自动控制；功能；应用
        1引言
            众多周知，在煤矿井下相对较为封闭的环境中存在一定含量的瓦斯气体，在随着煤层掘进而释放时，不仅容易由于瓦斯浓度的增加而导致作业人员出现缺氧窒息问题，而且还会在瓦斯浓度超过一定的数值之后增加出现火灾或爆炸的概率。此外，在煤层开采作业中还会产生大量的粉尘，同样会威胁作业人员安全以及导致粉尘爆炸等问题，而且还会增加设备的磨损程度以及出现故障的概率。针对上述问题，就可以通过有效的井下通风措施来减少或避免。但是在目前井下作业量增加的同时，也增加了井下通风机的工作负荷，加之井下作业环境较为恶劣，容易由于通风机出现故障或者由于操作失误、错误等问题而导致事故的发生。此外，文章提出了通过机电自动控制技术的应用来实时监控和自动控制矿井环境和通风机运行状况的策略，通过此种方式在减少上述原因所知道的安全事故的同时，也可以保证矿井的正常和安全生产，实现通风机系统运行经济性以及矿井生产经济效益的提升。
        2通风机自动控制系统的组成及控制过程分析
            传感器、中央控制系统以及通风系统是煤矿通风机自动控制系统的重要组成部分，其中的传感器有不同的类型，主要是对煤矿井下的风压、风量、瓦斯浓度以及温度和振动等数据进行实时采集。中央控制系统则主要有微型计算机、PLC和变频器等组成，就是在接收上述传感器所采集的数据之后进行数据处理的部分，而且还可以结合处理之后的数据来进行相应控制指令的发出和执行，实现对风机转速的控制来满足矿井通风的要求。此外还要会声光报警电路进行控制来保证在监测到某指标超限或出现风机系统故障时而发出声光报警。最后针对通风机系统就是执行中央控制系统所发出的指令进行送风、调节风量大小以及停止等操作的系统。在上述系统中，通过PLC和变频器的结合来实现对异步电机的变频调速控制，而且通过开关指令、模拟量控制以及RS-485等控制方式来实现。
        3通风机自动监测控制系统实现的功能和应用
        3.1实时监测和采集数据
        在通风机自动化监测控制系统中，通过上问中所介绍的、此系统中的各种不同传感器来实现对井下风量、风压和瓦斯浓度等数据参数的实时监测和采集，在此基础上才可以开展通风机的自动控制。在通过上述传感器进行上述参数的采集之后，通过数字化的传输和在屏幕上的显示，实现通过远程的方式来掌握矿井环境和风机工作参数的操作，然后在对这些参数进行分析和汇总的同时，改进风机系统以及保证矿井的安全生产。
        3.2自动控制和自动报警
        处于变频工作状态中的风机可以结合井下环境实际情况，应用自动控制系统来对转速和风量进行自动调节，保证井下风量充足以及确保生产安全。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

这主要是由于在上述过程中，可以通过监测系统来对井下的通风情况进行实时监测，在发现系统运行中出现瓦斯浓度超标时则会发出声光报警，而且将相应的控制信号传输给通风机来对风量和输出风压进行改变，实现井下通风效果的加强来实现瓦斯浓度的降低。此外，此系统还在对风机运行状态开展实时监测的同时，也实时显示风机的电量参数、前后轴温度以及振动等因素，而且在检测到上述参数超过所规定的的数值之后也会发出警报来通知工作人员，及时采取措施来预防事故的发生。
        3.3故障的检测与诊断
        在井下通风机系统的运行中，可以系统出现故障之后通过自动控制系统来开展故障自动检测和处理工作，针对故障检测和诊断结果、通过相应的控制指令来切换风机运行状态，实现风机风量的调节或者对备用风机的启停，保证矿井通风量满足要求以及通风系统的经济运行。同时，还可以通过此系统来对上述故障的原因、类型和时间等内容进行存储，便于检修人员对历史数据进行查询和对比来制定维修方案。
        3.4人机交互
        通风机系统中风机的工频和变频运行状态的切换有自动和手动两种模式，而且可以通过自动控制系统来授权操作人员应用上位机截面来处理报警信号，或者是对风机的启停进行控制，发挥此系统中人机交互的功能。此外，还可以对报警下限等系统控制程序进行修改，在通过人工方式干预自动控制系统的同时，也发挥自动控制的灵活性来满足生产需求。不仅如此，通过此系统中的人机交互功能还可以在对实时监测数据进行记录的同时也对报警事件进行记录，同时在画面上结合监测数据进行模拟运行和动态显示，以及对数据报表进行打印等管理工作。
        3.5节能降耗
        在通风机系统中应用变频调速等自动化控制技术可以结合实际运行要求来对电动机定子的供电频率进行改变，从而对风机的速度进行改变。通过上述方式在保证通风机可以实现软启动以及风机速度的无极平滑调节的同时，实现通风机系统启动和运行时电能消耗的减少，同时也延长电动机和通风机的使用寿命，达到节能降耗的目的。
        4煤矿通风机运行中的常见故障及其检修维护措施
        一是电动机的散热性能故障。在通风机结构中固定的电动机和驱动轮之间通过传动轴进行连通，容易在井下瓦斯浓度和温度较高的环境中造成电动机工作产生的热量无法散发而影响通风机散热功能的问题，这就会增加通风机的自身运转温度而影响作业安全。针对此问题，就需要对电动机进行密封而隔离瓦斯的同时，还可以保证气流的冷却来防止出现瓦斯抱哈等事故，实现其散热性能的提高。
        二是螺钉故障。螺钉松动容易导致通风机被烧坏和通风机停机等故障，这主要是由于螺钉松动会增加通风机运转中的振动幅度，如果没有及时检修还会造成螺钉脱落等故障。针对此问题需要在隔离噪音的同时来做好对螺钉故障的判断，还要通过对通风机主扇运动的改善来降低设备运行噪音。
        三是由于地质环境造成的故障。复杂的地质以及恶劣的环境会导致岩石松动问题以及导致出现矿井坍塌事故，这就会对电动机的整体性能造成损害。同时还会由于较高的瓦斯浓度而导致瓦斯进入通风机和电动机内部而产生安全问题。针对此问题，在做好设备检测以及煤矿周围环境勘察的同时，合理选择防爆电动机。
        四是通风机使用时间缩短的问题。通风机的安装不规范以及检修、维护工作不到位等问题会导致逆向推力的产生而增加轴承的摩擦力，容易导致通风机附近的轴承发生抱轴或轴承烧坏等问题，或者是定子绕组烧毁等问题，这就会缩短轴承的使用寿命并严重损伤通风机。针对此问题，则需要对通风机的管理制度进行完善，保证按照正确的规程要求开展通风机安装和操作，同时还要提高工作人员的专业技术水平来强化其责任意识、安全意识以及提高其专业技术水平，加强对通风机的整体检查来避免出现故障问题。
        5结语
        在煤矿井下生产中，通风机是保持井下相对较为封闭空间中的正常通风换气来确保作业人员和设备运行安全的重要设备。在目前通风机相关技术不断提高的同时，也将自动控制技术应用于此系统中，而且实现数据的实时监测、自动控制和自动报警、故障的检测与诊断、人机交互、节能降耗等功能。因此可以说，此自动控制系统在煤矿主通风系统中的应用，对于确保此通风系统以及煤矿井下整个作业系统的安全与可靠运行，具有至关重要的作用。
        参考文献：
        [1] 胡兵, 邱超, 李福振, et al. 主通风机变频控制系统的优化与应用探讨[J]. 科学与信息化, 2019(16).
        [2] 屈有剑. 自动化控制系统在煤矿综采工作面中的应用[J]. 能源与节能, 2019(4).
        [3] 许捌. 煤矿自动化控制系统整合的研究与应用[J]. 科教导刊-电子版（上旬）, 2018(6).