通風系統(tǒng)的自動化研究及應(yīng)用

趙麗峰

摘 要：在煤礦中，從礦井開掘到生產(chǎn)過程中，通風系統(tǒng)的建設(shè)對礦井的開采和生產(chǎn)過程安全性的起著至關(guān)重要的作用，煤礦通風系統(tǒng)是否安全可靠，直接關(guān)系到煤礦能否安全、高效運轉(zhuǎn)?，F(xiàn)將自動化技術(shù)應(yīng)用于礦井通風系統(tǒng)之中，可以對煤礦礦井的通風情況進行實時的監(jiān)測和控制，這樣做不僅可以降低煤礦開采和生產(chǎn)過程中用于通風方面的成本，提高通風系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)性，還可以在發(fā)生故障時，對礦井的通風情況進行及時準確的調(diào)節(jié)，降低故障危害，提高煤礦資源在開采和生產(chǎn)過程中的安全性。

關(guān)鍵詞：礦井通風;自動化;應(yīng)用

Abstract：In the coal mine， from the mining to the production process， the construction of ventilation system plays an important role in mine safety and production safety. Whether the coal mine ventilation system is safe and reliable is directly related to whether the coal mine can be safe and efficient Run. The application of automation technology to mine ventilation systems now enables real-time monitoring and control of ventilation in coal mine mines， which not only reduces the cost of ventilation for coal mining and production processes， but also increases the environmental impact of the ventilation system Adaptability， but also in the event of failure， the ventilation of the mine timely and accurate regulation， reduce the damage hazards and improve the mining resources in the mining and production safety.

Key words：mine ventilation;automation; application

0 引言

礦井的通風系統(tǒng)是保證礦井生產(chǎn)安全的重要系統(tǒng)，將礦井的通風系統(tǒng)與自動化技術(shù)相結(jié)合，不但會提升礦井通風效果，而且還會實現(xiàn)礦井通風系統(tǒng)自動化、無人化的運轉(zhuǎn)，甚至會提高礦井的生產(chǎn)效率和安全系數(shù)。本文首先闡述礦井通風系統(tǒng)的在礦井中的作用;然后探討了自動化通風系統(tǒng)，結(jié)合實際的煤礦通風技術(shù)需求提出自動化技術(shù)的實際應(yīng)用。

1 通風系統(tǒng)在礦井中的作用

礦井通風系統(tǒng)，是礦井通風方式、通風方法和通風網(wǎng)絡(luò)的總稱，是煤礦六大系統(tǒng)之一。在當前科技條件下，眾多煤礦的把通風系統(tǒng)進行了升級，他們增設(shè)環(huán)保裝置，該裝置可以將礦井下方的熱量和水蒸氣以及有害氣體排到井外，并在井外進行處理，為礦井的工作人員提供一個良好的工作環(huán)境。風機如圖1所示。

2 礦井自動化通風系統(tǒng)的介紹

礦井自動化通風系統(tǒng)包括傳感器系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)以及通風系統(tǒng)，本節(jié)將從這三個方面進行闡述。

2.1 自動化控制技術(shù)的原理

2.1.1 TCP/IP協(xié)議的原理

TCP/IP是基于TCP和IP這兩個最初的協(xié)議之上的不同的通信協(xié)議的大的集合。TCP是傳輸控制協(xié)議，它是用于從應(yīng)用程序到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸控制，負責在數(shù)據(jù)傳送之前將它們分割為IP包，然后在它們到達的時候?qū)⑺鼈冎亟M。IP是網(wǎng)際協(xié)議，它用于計算機之間的通信，負責在因特網(wǎng)上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。而通風自動化系統(tǒng)正是利用TCP/IP協(xié)議各自的特點，優(yōu)化礦井的通風系統(tǒng)。

2.1.2 傳感器系統(tǒng)的原理

傳感器系統(tǒng)主要是由“風壓傳感器”、“風量傳感器”、“測溫傳感器”、“氣體組分傳感器”以及“風壓風量控制傳感器等幾大傳感器共同組成。在傳感器系統(tǒng)中，傳感信號的傳感過程通常有頻分制系統(tǒng)和時分制系統(tǒng)、碼分制系統(tǒng)以及復用復合等。該系統(tǒng)中控制風量的大小是通過地面的控制臺來改變風門的角度的大小，從而達到控制風量的目的。

2.1.3 通風系統(tǒng)的原理

通風系統(tǒng)為自動化通風系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，它控制礦井中的風量以及風速是通過通風系統(tǒng)中的變頻器，改變通風機中的電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，達到減小或者增大風量以及轉(zhuǎn)速的目的。這是一種不需要利用人力資源，自動進行調(diào)節(jié)的方式。在當今世界中，有的國家甚至利用傳感器對礦井的環(huán)境進行感知，以感知的數(shù)據(jù)作為參考，來改變電動機轉(zhuǎn)子的速度，達到自動調(diào)節(jié)的目的。

2.1.4 中央控制系統(tǒng)的原理

礦井的中央控制系統(tǒng)是礦井自動化通風系統(tǒng)中的指揮官，它起著對通風數(shù)據(jù)進行收集和整理的作用。該系統(tǒng)通過一臺計算速率較快的微型計算機，根據(jù)搜集和整理所得到的通風數(shù)據(jù)，進行計算，從而得出通風機的轉(zhuǎn)速以及礦井所要求的風量。礦井自動化通風系統(tǒng)中微型計算機有較多的接口，從而該系統(tǒng)具有較強的擴展能力，可以不斷的提高和優(yōu)化系統(tǒng)的精度和反應(yīng)的靈敏度。此外，該系統(tǒng)不僅具有控制風壓風量以及風速的功能，還具有檢測功能和報警功能。

2.2 自動化通風系統(tǒng)的主要功能

礦井的自動化通風系統(tǒng)具有手動操控功能、半自動操控功能、自控功能、故障記憶功能等。其中，手動操控功能是指將系統(tǒng)中的分站控制器暫停，利用礦井的相關(guān)技術(shù)人員，完全通過手動操作人工控制系統(tǒng)的各種硬件，實現(xiàn)礦井中風機以及其他設(shè)備的工作和停止;半自動操控功能，是指利用人工現(xiàn)場中的操控遠程系統(tǒng)的主分站，根據(jù)需，有選擇的對通風機進行啟動、暫停和停止;自控功能，是指利用礦井自動化通風系統(tǒng)中的傳感器系（下轉(zhuǎn)第103頁）（上接第101頁）統(tǒng)對現(xiàn)場的通風機各種相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集，根據(jù)采集狀態(tài)進分站的布置，以此來對實現(xiàn)風機的自動化啟動、暫停、停止。

3 自動化通風系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

在通風系統(tǒng)中，一直以來主備風機的切換就是通風系統(tǒng)中的難題，由于機械電氣系統(tǒng)會在長時間的使用過程中出現(xiàn)故障，所以必定需要備用風機的存在，煤礦生產(chǎn)中通風系統(tǒng)是持續(xù)不停工作的，所以在檢修或者緊急條件下，主備風機的切換就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的切換方式就是手動關(guān)閉主風機、開啟備用風機。此種方式存在風險會出現(xiàn)供風量不足的情況，可能導致嚴重的災(zāi)害。隨之我們提出了通過自動控制，給風機增加控制模塊兒，在減低主風機轉(zhuǎn)速的同時，合理的增加備用風機的轉(zhuǎn)速，保證供風量的穩(wěn)定，這一系列動作由控制單元和電機變頻器協(xié)同工作來完成，如圖2所示的變速過程實現(xiàn)了總風量不變的風機切換，避免通風事故的發(fā)生。

4 結(jié)論

為了減少礦井的事故率，提高工人以及相關(guān)技術(shù)人員的安全系數(shù)，我們必須采取相應(yīng)的措施提高通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準確性。因此，礦井自動化通風系統(tǒng)是煤礦發(fā)展的大潮流。我們應(yīng)該加強技術(shù)研究，使得礦井自動化通風系統(tǒng)趨于完善。

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