自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

任恒軍

（太原煤氣化華勝煤業(yè)， 山西　臨汾　041000）

引言

煤炭通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)煤炭生產(chǎn)的安全非常重要，在煤礦生產(chǎn)中，通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)將有害氣體排出，注入新鮮的空氣，從而使煤礦生產(chǎn)具有安全的環(huán)境。傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)需要人工進(jìn)行維護(hù)，既浪費(fèi)人力，也不能保證系統(tǒng)的有效運(yùn)行。而通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，既能自動(dòng)管理通風(fēng)系統(tǒng)，又能對(duì)系統(tǒng)的狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、自我維護(hù)，保證通風(fēng)系統(tǒng)的安全性，而且節(jié)約成本，提高管理效率。因此，探討自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用非常有必要。

1　煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的重要性

1.1　保障作業(yè)人員的安全

煤炭是我國(guó)重要的能源之一，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤炭的開采量也在不斷增加，然而我國(guó)的煤炭開采所投入的人工成本相對(duì)比較高，煤礦事故也頻繁發(fā)生。對(duì)此，我國(guó)非常重視，并且針對(duì)煤礦的安全問(wèn)題，專門出臺(tái)了有關(guān)的規(guī)范措施。而引發(fā)煤礦安全問(wèn)題的重要因素之一就是通風(fēng)問(wèn)題，要想使煤礦安全問(wèn)題得到保障，就要保證煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的有效性。由于煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，所處的地理環(huán)境非常特殊，因此對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求也就相應(yīng)提高。隨著煤礦開采深度的增加，空氣質(zhì)量會(huì)越來(lái)越差，有毒氣體的體積也會(huì)相應(yīng)擴(kuò)大。尤其在礦井深處，有害氣體的濃度會(huì)更大，氧氣的含量會(huì)更少，使礦井中作業(yè)人員的健康和安全受到了嚴(yán)重的威脅。所以，通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。高效的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)能夠保障煤礦開采工作的順利完成。同時(shí)，保證了開采人員的健康與安全。科學(xué)合理的通風(fēng)系統(tǒng)，能夠?qū)⑿迈r的空氣通過(guò)通風(fēng)機(jī)不斷輸送到礦井深處，降低礦井內(nèi)有害氣體的含量，并將礦井內(nèi)的熱量與水蒸氣排出，改善了礦井內(nèi)的環(huán)境，保證了礦井作業(yè)人員的人身安全。

1.2　降低瓦斯事故的發(fā)生

煤礦安全事故給礦井作業(yè)人員的人身安全造成了極大的威脅，也給煤礦造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。瓦斯爆炸在煤礦安全事故中影響力最大、發(fā)生幾率最高、破壞性最強(qiáng)。國(guó)家對(duì)煤礦瓦斯爆炸事故非常重視，出臺(tái)了一系列的有關(guān)政策，降低瓦斯爆炸事故的發(fā)生。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，礦井下空氣中O2與CO2的含量濃度必須控制在一定范圍內(nèi)，在此基礎(chǔ)上，要有效利用通風(fēng)系統(tǒng)，使礦井下空氣質(zhì)量得到提高，降低礦井下有害氣體的含量，這是有效降低瓦斯事故發(fā)生的主要途徑?？茖W(xué)合理的通風(fēng)系統(tǒng)能夠使礦井下的衛(wèi)生條件得以改善，并且提高礦井下的空氣質(zhì)量，還能有效調(diào)節(jié)礦井深處的溫度、濕度等，有利于提高礦井下作業(yè)的安全性，有效防止瓦斯爆炸事故發(fā)生的同時(shí)，保證了煤礦開采工作的順利開展。

2　煤礦通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)的作用

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建了一套較為完整的煤礦安全管理系統(tǒng)，對(duì)煤礦生產(chǎn)、運(yùn)行等日常工作實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)督與管理，節(jié)約了人工成本，提高了工作效率與質(zhì)量。目前我國(guó)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上還存在著一些問(wèn)題，有些煤礦的自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)老化、年久失修，控制技術(shù)也較為落后，無(wú)法保證煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全性與可靠性。而在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠使煤礦通風(fēng)系統(tǒng)更加安全、可靠地運(yùn)行，完善煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的安全管理，為構(gòu)建煤礦自動(dòng)化管理體系打下有利的基礎(chǔ)。

3　自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1　總控中心

總控中心的主要設(shè)備是計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的主要特征是具有很多個(gè)數(shù)據(jù)接口，工作速度較快、精確度較高，并具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。計(jì)算機(jī)的這些優(yōu)點(diǎn)，能夠保證其在完成通風(fēng)系統(tǒng)的工作任務(wù)時(shí)，使整個(gè)自動(dòng)控制與管理過(guò)程更加高效與完善，滿足通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)化控制的需求?？偪刂行牡闹饕ぷ魅蝿?wù)是，自動(dòng)收集整理整個(gè)監(jiān)控站的信息，同時(shí)根據(jù)具體情況對(duì)通風(fēng)量進(jìn)行有效控制。此外，整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控與報(bào)警工作都要由總控中心來(lái)完成，具體工作為：控制與管理整個(gè)監(jiān)控設(shè)備；接收相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并采取有效措施進(jìn)行針對(duì)性的處理；與接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行結(jié)合，對(duì)有關(guān)指令做出合理的調(diào)整；根據(jù)形成的控制方案，將指令發(fā)送給有關(guān)的執(zhí)行設(shè)備；實(shí)時(shí)監(jiān)控通風(fēng)設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，會(huì)針對(duì)性地及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，或發(fā)出警報(bào)進(jìn)行提醒。

3.2　通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)的主要作用是控制與調(diào)整礦井內(nèi)的風(fēng)量。具體內(nèi)容如下：通過(guò)風(fēng)門角度的變化或者借助百葉窗對(duì)風(fēng)量進(jìn)行管控，總控中心在接到傳輸系統(tǒng)傳來(lái)的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息后，會(huì)根據(jù)信息發(fā)出指令，使其發(fā)生變化。先通過(guò)變頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，然后再加以利用，從而對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整。使用定時(shí)控制的方式對(duì)礦井內(nèi)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行有效控制，在安裝定時(shí)器的同時(shí)，增加爆破沖擊波開關(guān)，從而能夠在爆破后，進(jìn)行自動(dòng)通風(fēng)。

3.3　傳輸系統(tǒng)

傳輸系統(tǒng)中的主要設(shè)備是指令發(fā)出設(shè)備，傳輸系統(tǒng)的工作任務(wù)是，負(fù)責(zé)整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中全部信號(hào)指令的接收和傳輸，包括控制指令、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息等。

4　自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的作用

4.1　對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)⑺O(jiān)控的、與各種設(shè)備有關(guān)的信息進(jìn)行收集，并呈現(xiàn)在屏幕上，包括通風(fēng)機(jī)的工作情況、風(fēng)壓變化、風(fēng)量變化、礦井內(nèi)空氣的含量等，為有關(guān)工作人員提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，以便采取相應(yīng)的措施對(duì)相關(guān)事宜進(jìn)行有效處理。如圖1自動(dòng)化系統(tǒng)工作原理。

圖1　自動(dòng)化系統(tǒng)工作原理

4.2　將數(shù)據(jù)信息以數(shù)學(xué)曲線的形式呈現(xiàn)

自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)⒈O(jiān)控設(shè)備中所收集到的數(shù)據(jù)信息以數(shù)學(xué)曲線的形式直觀、形象地呈現(xiàn)出來(lái)，工作人員通過(guò)圖像能夠看到每個(gè)數(shù)據(jù)變化的方向，一種是實(shí)時(shí)曲線，一種是歷史曲線。通過(guò)實(shí)時(shí)曲線，能夠看到目前或某個(gè)時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)信息的變化；通過(guò)歷史曲線，能夠了解某一時(shí)間段內(nèi)有關(guān)數(shù)據(jù)信息的分析和統(tǒng)計(jì)情況。通過(guò)這些曲線，能夠?qū)⒄麄€(gè)通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)部分的運(yùn)行情況進(jìn)行直觀地展現(xiàn)。由此，工作人員可以了解系統(tǒng)中各個(gè)部分的運(yùn)行情況，便于工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的缺陷與不足，以便采取針對(duì)性的措施進(jìn)行有效的解決。

4.3　能夠?qū)崟r(shí)查詢和打印相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)表

這種自控化系統(tǒng)能夠進(jìn)行隨時(shí)查詢和打印，為工作人員及時(shí)了解和掌握該系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)行情況提供了便利的條件，更加方便隨時(shí)分享和傳送有關(guān)的數(shù)據(jù)。在報(bào)表中的類別具有多種形式，包括年、月報(bào)表等，當(dāng)技術(shù)人員進(jìn)行查詢時(shí)，會(huì)感到十分便利。

4.4　及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的故障并做出相應(yīng)處理

當(dāng)通風(fēng)機(jī)一旦發(fā)生故障，自動(dòng)控制技術(shù)就會(huì)采取有效措施，以保證通風(fēng)機(jī)正常工作。自動(dòng)化系統(tǒng)能夠在通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，馬上開啟備用風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作，不僅保證其他風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，還能使其他風(fēng)機(jī)增加通風(fēng)量，這樣就使礦井內(nèi)的正常通風(fēng)得到了保證。這源于總控中心發(fā)出的有關(guān)指令，馬上關(guān)閉發(fā)生故障通風(fēng)機(jī)的同時(shí)，啟動(dòng)備用通風(fēng)機(jī)，繼續(xù)工作或增加其他風(fēng)機(jī)的工作量，以便及時(shí)排除故障。該系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)檢修出現(xiàn)故障的風(fēng)機(jī)，如果沒有發(fā)生任何故障，將會(huì)嘗試讓該風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作，如果重新啟動(dòng)失敗，則會(huì)記錄下所有的故障信息，為技術(shù)人員接下來(lái)的維修工作提供有利的參考依據(jù)。

4.5　對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行判斷或發(fā)出警報(bào)

自動(dòng)控制技術(shù)可以自動(dòng)控制整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行管理和監(jiān)控，并且在其發(fā)生故障時(shí)，能夠進(jìn)行報(bào)警。自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)對(duì)系統(tǒng)中所有設(shè)備進(jìn)行工作范圍內(nèi)的參數(shù)設(shè)置，一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，工作人員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并采取有效措施進(jìn)行處理，預(yù)防煤礦安全事故的發(fā)生。該技術(shù)還可以將警報(bào)信息進(jìn)行儲(chǔ)存，以便日后進(jìn)行安全分析時(shí)，將其作為參考的依據(jù)。

4.6　構(gòu)建完整、系統(tǒng)的安全體系

自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠建立較為完整的安全體系，并對(duì)使用該系統(tǒng)的工作人員設(shè)置一定的權(quán)限。例如，該系統(tǒng)會(huì)對(duì)不同的工作人員設(shè)置不同的密碼，將拒絕沒有權(quán)限操作的人，比如只有相關(guān)分析人員才可以查看系統(tǒng)內(nèi)部日常工作與警報(bào)的數(shù)據(jù)信息，其他人員沒有權(quán)限，從而保證了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。

5　結(jié)語(yǔ)

在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。只有適應(yīng)社會(huì)的需求與時(shí)代的發(fā)展，運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，才能保證煤礦井下開采工作安全穩(wěn)定地運(yùn)行，促進(jìn)我國(guó)煤炭生產(chǎn)工作的順利開展。