礦井壓風機自動化控制技術(shù)的研究與應用

趙旭東

（中國平煤神馬集團一礦，河南 平頂山 467000）

在煤炭生產(chǎn)單位中，壓風機作為井下重要的通風裝置，其工作特點會從某種程度上對井下正常生產(chǎn)造成一定制約。壓風機作為風動工具和設(shè)備的動力源，承擔著壓縮空氣，并將風動力提供給井下生產(chǎn)的重要任務(wù)。所以，將自動化控制技術(shù)應用于礦井壓風機中，能夠?qū)猴L機進行有效的控制，從而提升生產(chǎn)效率、減少能源消耗、實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

一、礦井壓風機實現(xiàn)自動化控制的重要性

在煤礦生產(chǎn)中，傳統(tǒng)壓風機自動化程度較低，大部分由崗位職工對其控制進行開啟或關(guān)閉，職工需要手動記錄壓風機的各項參數(shù)并將其傳達到調(diào)度室，管理部門無法實時查看壓風機工作或停止狀態(tài)下的風壓、風速、流量以及電機頻率等參數(shù)，井下也無法實現(xiàn)穩(wěn)定恒壓供氣。與此同時，人工操作存在不均勻磨損情況，導致設(shè)備使用壽命大幅縮短；人工維護不僅浪費人力資源，而且壓風機的運行效果得不到有效保障，影響礦井安全生產(chǎn)。受工作溫度、壓力以及震動等因素的影響，壓風機在使用過程中很容易出現(xiàn)滲漏和轉(zhuǎn)子軸孔磨損的問題，崗位職工每隔2個小時就需要對設(shè)備工作狀態(tài)進行一遍檢查，每周需要進行一次全面檢修。而將自動化控制技術(shù)應用于礦井壓風機中，能夠很好的實現(xiàn)壓風機參數(shù)采集、數(shù)據(jù)處理、故障報警、遠程集中控制、運行時間設(shè)定等各種功能，精確控制恒壓供氣，不僅達到了壓風機房無人值守的目的，而且能夠為井下風動工具和設(shè)備提供充足的動力，同時提高了礦井壓風系統(tǒng)的可靠性。

二、礦井壓風機實現(xiàn)自動化后的功能

壓風機想要實現(xiàn)自動化控制，需要引進并安裝自動化系統(tǒng)。根據(jù)壓風系統(tǒng)工作原理的特點，其對穩(wěn)定性和實用性具有一定的要求。在壓風機自動化控制系統(tǒng)中，計算機和觸摸屏作為重要載體，選擇專業(yè)的數(shù)據(jù)歸檔服務(wù)器作為數(shù)據(jù)儲存庫。將自動化控制技術(shù)應用于礦井壓風機中，就是利用信息化和智能化控制主機直接給壓風機設(shè)備傳送相應指令，使其保持正常運轉(zhuǎn)，同時能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備運行時的風速、風壓、電機頻率、變頻器溫度以及關(guān)停壓風機后的溫度、風壓、流量等各項參數(shù)，并對各項指標參數(shù)設(shè)置上限，一旦出現(xiàn)任何異常情況能夠自動報警，并采取緊急措施進行處理，使各項參數(shù)恢復到合理范圍值，從而提高壓風機的工作效率，減少人員配置，降低勞動強度。

三、礦井壓風機中自動化控制系統(tǒng)的應用

（一）建立自動化控制柜。自動化控制系統(tǒng)包括觸摸屏、空氣開關(guān)、模擬量拓展塊、接線端子等裝置，具備多功能的模塊與人機界面，不僅能夠遠程集中控制壓風機設(shè)備和相關(guān)線路，而且能夠?qū)υO(shè)備運轉(zhuǎn)參數(shù)、自動控制空氣壓力數(shù)據(jù)等進行有效采集，一旦存在異常情況能夠及時報警，并提醒工作人員修改參數(shù)指標，從而實現(xiàn)對壓風機設(shè)備的有效控制。

（二）安裝電子傳感器。在壓風機運行過程中，如果需要采集電流、電量、電功率、溫度等數(shù)據(jù)，需要在線路或設(shè)備上安裝電子傳感器。一是在一級、二級氣缸中安裝一臺壓力傳感器與一臺溫度傳感器，進而對環(huán)境的可靠性、溫度、濕度以及壓力參數(shù)等進行有效、實時地監(jiān)測；二是在供電電路中安裝綜合電量的開停傳感器與監(jiān)測設(shè)備，進而對電機的電壓電流、功率、輸出頻率等參數(shù)進行有效地監(jiān)測與采集；三是在壓風機齒輪油泵排油管路以及總管口出口位置安裝壓力傳感器，然后設(shè)計好冷水器與風包間的壓力傳感器，進而實時監(jiān)測壓風機油壓與分管理壓力。

（三）登錄管理用戶。在系統(tǒng)進入工作狀態(tài)前，首先進行用戶登錄，在“用戶登錄”窗口選擇用戶名，輸入正確密碼后確認登錄。在顯示登錄成功后，按照管理權(quán)限對參數(shù)進行設(shè)置，對設(shè)備進行遠程管理。

（四）設(shè)置運行參數(shù)。在礦井通風系統(tǒng)中，風動工具和設(shè)備具有眾多種類，且分布較為分散，普通礦井的壓風機并非短時間內(nèi)就能保證正常運行的，因此在操作前需要對壓風機的順序進行正確設(shè)置，職工要根據(jù)礦井中壓風機的分布和自動化控制系統(tǒng)的要求設(shè)置壓風機次序功能，順序數(shù)字只能設(shè)定在1—6之間，在同一順序設(shè)定中不能夠重復相同的主備機數(shù)字；其次，設(shè)定目標壓力的下限值、上限值和間隔時間，當聯(lián)控系統(tǒng)壓力低于下限或高于上限時，加載下一臺機器的間隔時間；再次，設(shè)置順序輪換時間和加載卸載時間，順序輪換時間是聯(lián)控系統(tǒng)執(zhí)行下一個順序的工作完畢與另一個順利開始工作之間的時間，需要適當控制時間，防止對井下工作造成影響。

（五）接入新式壓風機。將新壓風機聯(lián)入自動化控制系統(tǒng)時，首先需要對壓風機的完好性進行檢查，確保自動停啟功能有效，壓風機通訊正常；其次檢查壓風機選擇開關(guān)處于聯(lián)控狀態(tài)，壓風機的上下限和相關(guān)參數(shù)的設(shè)置是正確的，操作面板上壓風機置于自動狀態(tài)，確認按鈕燈亮，可實施自動化操作。

（六）查看實時報警消息。在礦井壓風系統(tǒng)操作過程中，一旦礦井現(xiàn)場出現(xiàn)問題，計算機系統(tǒng)屏幕上就會顯示實時報警信息。為了能夠?qū)F(xiàn)場情況盡快掌握，確?，F(xiàn)場正常生產(chǎn)和人員安全，管理人員需要根據(jù)現(xiàn)場反饋的信息及時制定針對性措施，確保問題得到有效解決。在報警信息顯示窗口，不同的顏色代表不同的消息狀態(tài)，紅色表示報警消息出現(xiàn)，綠色表示報警消息離去。當現(xiàn)場出現(xiàn)問題時，只有對實時報警消息及時查看，才能夠?qū)F(xiàn)場情況盡快確定。

（七）運行記錄查詢。自動化控制系統(tǒng)不但能夠?qū)猴L機工作狀態(tài)進行控制，而且能夠查詢設(shè)備的工作狀態(tài)和操作記錄。管理人員首先需要輸入設(shè)備編號，選擇查詢的設(shè)備，然后設(shè)置查詢時間段，系統(tǒng)會將該時間段內(nèi)設(shè)備開停的次數(shù)和運行狀態(tài)顯示在窗口。

四、結(jié)束語

綜上所述，在煤礦生產(chǎn)中，壓風機實現(xiàn)自動化控制具有時效性和可行性，不僅能夠使壓風機的安全系數(shù)大幅提高，而且能夠使人員配置得到優(yōu)化，同時能夠根據(jù)管網(wǎng)總壓力調(diào)節(jié)空氣壓縮機電機頻率，保障壓風機正常工作狀態(tài)，實現(xiàn)了壓風機房無人值守，為實現(xiàn)數(shù)字化礦山打下了良好基礎(chǔ)。