煤礦主通風(fēng)機(jī)檢測(cè)與控制*

劉 勇 張宇翔 王梓宇

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院嘉園實(shí)驗(yàn)樓，江蘇 徐州 221000

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煤礦主通風(fēng)機(jī)檢測(cè)與控制*

劉 勇**張宇翔 王梓宇

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院嘉園實(shí)驗(yàn)樓，江蘇 徐州 221000

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的好壞，直接影響著礦井的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，建立一套數(shù)字化的礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是改進(jìn)目前工作狀況的有效手段。

煤礦通風(fēng)機(jī)；PLC；在線監(jiān)控

作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，煤礦的主通風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)工作的好壞直接關(guān)系到煤礦的安全生產(chǎn)，因此對(duì)主通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)十分必要。

一、PLC概述

程序執(zhí)行過(guò)程是PLC的工作過(guò)程。它按三個(gè)階段依次進(jìn)行，即輸入處理、程序處理、輸出處理，如圖1.1所示。

圖1.1 PLC掃描過(guò)程

二、礦井主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

在本設(shè)計(jì)方案中所有通風(fēng)機(jī)有獨(dú)立的通風(fēng)通道，在通道中安有三個(gè)風(fēng)門(mén)，地面風(fēng)門(mén)、立式風(fēng)門(mén)、斜風(fēng)門(mén)。風(fēng)門(mén)都為電機(jī)拖動(dòng)，在斜風(fēng)門(mén)中用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)(40KW的交流)，上下方為向上開(kāi)關(guān)，利用上下的限位開(kāi)關(guān)來(lái)確定風(fēng)門(mén)的位置，限位開(kāi)關(guān)的常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)向PLC發(fā)出信號(hào)并切斷電機(jī)供電回路，在立式風(fēng)門(mén)中用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)(11KW的低壓三相交流)，左右方為向上開(kāi)關(guān)，不設(shè)有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，利用左右限位開(kāi)關(guān)來(lái)確定風(fēng)門(mén)所在的位置。礦井一主一備的通風(fēng)系統(tǒng)布置如圖2.1所示：

三、主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)施

在該系統(tǒng)中采用的是冗余結(jié)構(gòu)，有兩套設(shè)備一主一備，如果當(dāng)主設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題之后，備用設(shè)備便可馬上投入使用。

在所有內(nèi)風(fēng)機(jī)裝配2臺(tái)高壓異步電動(dòng)機(jī)(11KV)，三相定子和前后軸承溫度傳感器固定在電動(dòng)機(jī)上，為了調(diào)節(jié)風(fēng)量和倒換風(fēng)機(jī)，所有風(fēng)機(jī)風(fēng)道都安配1個(gè)地面風(fēng)道閘門(mén)，且所有立式風(fēng)門(mén)都裝配一臺(tái)低壓的三相交流電動(dòng)機(jī)，所有旋轉(zhuǎn)風(fēng)門(mén)均用交流電動(dòng)機(jī)(40KW)來(lái)拖動(dòng)，并且將負(fù)壓的氣樣管道，測(cè)量差壓、及流體溫度傳感器安置于風(fēng)機(jī)風(fēng)道處；此外，安置2臺(tái)干式變壓器綜合保護(hù)裝置以此來(lái)確保其余設(shè)備安全地工作。

S7-300為SM321的數(shù)字量輸入模塊。該模塊作用是連接外面的光電開(kāi)關(guān)以及機(jī)械等傳感器。它將外部數(shù)字量信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的信號(hào)電平，有過(guò)濾輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起的錯(cuò)誤信號(hào)的功能。S7-300為SM331的模擬量輸入模塊，作用是將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镃PU用來(lái)處理內(nèi)部數(shù)字信號(hào)，其構(gòu)成部分是A/D轉(zhuǎn)換器。

S7-300為SM322的數(shù)字量輸出模塊。S7-300為SM332的模擬量輸出模塊作用于將CPU傳輸給它的數(shù)字轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)成比例的電流和電壓信號(hào)，從而達(dá)到協(xié)調(diào)和掌控執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用。

四、主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)

當(dāng)通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，打開(kāi)通往井下的1#風(fēng)門(mén)和2#風(fēng)門(mén)，同時(shí)關(guān)閉地面風(fēng)門(mén)。本設(shè)計(jì)的程序初始化中設(shè)定啟動(dòng)風(fēng)機(jī)前通往井下的1#和2#風(fēng)門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，地面風(fēng)門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)。對(duì)旋式軸流主通風(fēng)機(jī)的葉輪是由兩個(gè)容量相同的電機(jī)來(lái)拖動(dòng)的，1#風(fēng)機(jī)電機(jī)旋正轉(zhuǎn)時(shí)(2#風(fēng)機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn))，旋轉(zhuǎn)方向相反，為了提供足夠的動(dòng)力，盡快啟動(dòng)1#風(fēng)機(jī)。

五、結(jié)論

在本文中分析了煤礦井下主通風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成，監(jiān)控系統(tǒng)的硬件以及軟件構(gòu)成，并且指明了PLC對(duì)于自動(dòng)檢測(cè)的方法。有力地保證了主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行，在設(shè)計(jì)中將實(shí)施對(duì)象設(shè)為風(fēng)機(jī)房，達(dá)到了無(wú)人值守自動(dòng)化監(jiān)控和管理風(fēng)機(jī)房的目的，并且改善了該設(shè)備的自動(dòng)化管理能力。

[1]崔衛(wèi).基于PLC控制的礦井主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分析與研究.第九屆全國(guó)煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集，2014.

* 江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目(15KJB510033)。

TD

A

1006-0049-(2017)09-0056-01

** 作者簡(jiǎn)介：劉勇(1986-)，男，漢族，山西太原人，碩士研究生，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院嘉園實(shí)驗(yàn)樓，助理實(shí)驗(yàn)師，主要研究領(lǐng)域：電路電子。