焦婉瑩,史佳豪,趙向杰
(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 西安 710089)
煤礦開采通常是在井下進(jìn)行,對(duì)通風(fēng)條件提出了相對(duì)較高的要求,良好的通風(fēng)是確保煤礦生產(chǎn)安全的重要基礎(chǔ)[1]。煤礦開采礦井中通常需要配備通風(fēng)機(jī)系統(tǒng),利用該系統(tǒng)可以將礦井內(nèi)部包含的粉塵、有毒、有害氣體及時(shí)排出井外。為了保障礦井安全,通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)需要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)其運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性提出了很高的要求[2]。一旦通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn),可能引發(fā)煤礦生產(chǎn)安全事故,輕則導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)停止,重則引發(fā)嚴(yán)重人員傷亡事故。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,煤礦生產(chǎn)安全事故中,70%以上是由于通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)故障問題或者管理不善[3]?;诖?,有必要對(duì)煤礦通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng),以便實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),提升通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性[4]。本文主要以某煤礦中使用的通風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)了監(jiān)控系統(tǒng),并將其成功應(yīng)用到工程實(shí)踐中,取得了很好的效果,值得其他煤礦企業(yè)借鑒。
本文主要以某煤礦中使用的主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)為對(duì)象設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng),該煤礦主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的整體布局如圖1所示。從圖1中可以看出,該通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)共包含2臺(tái)通風(fēng)機(jī)。其中,1臺(tái)作為主用通風(fēng)機(jī),另一臺(tái)作為備用通風(fēng)機(jī),且每臺(tái)通風(fēng)機(jī)配備了兩級(jí)電機(jī),通過冗余設(shè)計(jì)能提升通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí),要求通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)能根據(jù)礦井的實(shí)際需要輸出對(duì)應(yīng)的風(fēng)量,在對(duì)通風(fēng)量需求比較小時(shí),只開啟一級(jí)電機(jī),對(duì)通風(fēng)量需求較大時(shí),則需要開啟二級(jí)電機(jī)。當(dāng)主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障問題時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)切換兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),立即啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)工作。
圖1 礦井主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的整體布局Fig.1 Overall layout of the mine main fan system
結(jié)合礦井對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際需求,按照“集中管理,分散控制”的思想,對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)整體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。礦用通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 煤礦主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的整體方案Fig.2 Block diagram of overall scheme of monitoringsystem of main ventilator of coal mine
由圖2可知,監(jiān)控系統(tǒng)共可劃分成為3大部分,分別為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量部分、基礎(chǔ)控制部分和監(jiān)控管理部分。其中,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量部分主要作用是對(duì)礦井中的環(huán)境情況以及通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集;基礎(chǔ)控制部分的作用是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理,判斷通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的好壞,或者通風(fēng)量是否滿足礦井的使用需要;監(jiān)控管理部分的作用是對(duì)采集數(shù)據(jù)和處理結(jié)果進(jìn)行顯示,以便工作人員實(shí)時(shí)掌握風(fēng)機(jī)和礦井環(huán)境的狀態(tài)。另外,工作人員還可通過監(jiān)控管理部分下達(dá)控制指令,通過PLC控制器對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制?;A(chǔ)控制部分和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量部分通過485總線/Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互,基礎(chǔ)控制部分和監(jiān)控管理部分之間通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互。
對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)而言,PLC控制器是核心硬件部分,其性能好壞會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性產(chǎn)生決定性影響。在充分分析不同類型PLC控制器優(yōu)缺點(diǎn)以及本監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際需要的基礎(chǔ)上,選用的是西門子公司研制的S7-200型控制器。該類型控制器具有接口豐富、體積小、功耗低、運(yùn)行可靠性高等眾多優(yōu)勢(shì),在工業(yè)領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用[5]。S7-200型PLC控制器的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。由圖3可知,PLC控制器由多個(gè)單元構(gòu)成。
圖3 S7-200型PLC控制器的基本結(jié)構(gòu)Fig.3 Basic structure of S7-200 PLC controller
PLC控制器中不同模塊類型的選擇,同樣會(huì)影響控制器的運(yùn)行性能。CPU是控制器的重要模塊,使用的是CPU226 CN型模塊,此模塊具有24個(gè)數(shù)字量輸入接口和16個(gè)數(shù)字量輸出接口,還包含2個(gè)RS-485通信接口。其中,數(shù)字量輸入模塊和輸出模塊的型號(hào)分別為EM221 CN DC和EM222 CN DC。選用的工業(yè)以太網(wǎng)模塊型號(hào)為CP243-1,作用是與上位機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互,此模塊需要通過24 V DC電源進(jìn)行供電。
監(jiān)控系統(tǒng)主要是利用專業(yè)的傳感器對(duì)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)的效果會(huì)對(duì)監(jiān)控效果產(chǎn)生非常重要的影響。以下對(duì)系統(tǒng)中使用的關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)硬件設(shè)施進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。
(1)電量參數(shù)采集模塊。對(duì)于通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)而言,供電過程的穩(wěn)定性對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行有非常重要的影響,設(shè)備一旦出現(xiàn)斷電問題將無(wú)法正常工作。因此,有必要對(duì)通風(fēng)機(jī)的電量參數(shù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),主要檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的電壓、電流、功率等參數(shù)。本系統(tǒng)中選用SMT18N2型模塊對(duì)通風(fēng)機(jī)的電力參數(shù)進(jìn)行綜合檢測(cè),此型號(hào)模塊具備20路端口,可同時(shí)對(duì)多種電力參數(shù)信息進(jìn)行檢測(cè)。電量采集模塊直接安裝在配電柜中,通過RS485接口進(jìn)行連接,采集獲得的參數(shù)基于Modbus總線協(xié)議傳輸?shù)絇LC控制器中進(jìn)行分析處理。電量采集模塊的接線原理如圖4所示。
圖4 電量采集模塊的接線原理Fig.4 Wiring schematic diagram of power acquisition module
(2)振動(dòng)傳感器。設(shè)備運(yùn)行時(shí)不可避免地都會(huì)發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象,振動(dòng)幅度如果相對(duì)較小,則影響不大。但如果振動(dòng)幅度過大,必然會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性,所以有必要對(duì)通風(fēng)機(jī)設(shè)備工作時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)[6]。使用的是XZD-YB型振動(dòng)傳感器,可以同時(shí)對(duì)設(shè)備在X方向和Y方向上的振動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)得到的是4~20 mA的模擬量信號(hào),需要利用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)變成為數(shù)字量信號(hào)后,再通過Modbus總線協(xié)議傳輸?shù)絇LC控制器中。
(3)負(fù)壓傳感器。通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)正常工作時(shí)有3個(gè)重要的概念,分別為靜壓、動(dòng)壓和全壓。所謂靜壓指的是由于空氣分子在發(fā)生熱運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)器壁造成的沖擊產(chǎn)生的壓力,而動(dòng)壓則是指空氣在流動(dòng)的過程中對(duì)器壁造成的壓力,全壓則是靜壓和動(dòng)壓的總和[7]。礦井負(fù)壓大小是反映通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行性能的重要指標(biāo),本研究中選用GPD0.1F型負(fù)壓傳感器對(duì)礦井負(fù)壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),安裝在風(fēng)巷上。該傳感器檢測(cè)得到的信號(hào)同樣為4~20 mA的模擬量信號(hào),需要利用A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后才能輸入到PLC控制器中。
(4)瓦斯?jié)舛葌鞲衅?。通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)最重要的作用是向井內(nèi)排入新鮮空氣,將井內(nèi)的瓦斯及時(shí)排出,控制礦井內(nèi)部的瓦斯?jié)舛?。瓦斯?jié)舛却笮?duì)礦井安全生產(chǎn)有非常重要的作用。系統(tǒng)中選用KGJ15型瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳎瑢儆诒举|(zhì)安全型設(shè)備,在復(fù)雜的礦井環(huán)境中可以確保使用過程的安全性。瓦斯?jié)舛葌鞲衅鬏敵龅氖?~20 mA的模擬量信號(hào),需要經(jīng)過處理轉(zhuǎn)變成為數(shù)字量信號(hào)后輸入的PLC控制器中。
(5)風(fēng)速傳感器。通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的功率越大,產(chǎn)生的風(fēng)量和風(fēng)速越大,但是過大的風(fēng)量和風(fēng)速會(huì)造成能源的浪費(fèi)。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí),應(yīng)該可以結(jié)合礦井的實(shí)際需要對(duì)風(fēng)速和風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整,對(duì)礦井內(nèi)部風(fēng)速和風(fēng)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)是調(diào)整的重要依據(jù)。系統(tǒng)中使用GFW型風(fēng)速傳感器對(duì)風(fēng)速進(jìn)行檢測(cè)。該傳感器屬于智能型設(shè)備,可以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果,也可以通過數(shù)據(jù)接口將結(jié)果傳輸至其他硬件設(shè)施進(jìn)行分析。一般而言,風(fēng)量和風(fēng)速之間存在一定的關(guān)系,檢測(cè)得到風(fēng)速以后,可以根據(jù)理論公式計(jì)算得到風(fēng)量大小。
硬件部分是實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能的物質(zhì)基礎(chǔ),而軟件程序則是實(shí)現(xiàn)各硬件功能的靈魂,只有在軟件程序的驅(qū)動(dòng)作用下,各硬件設(shè)施才能夠發(fā)揮應(yīng)有的作用[8]。為了提升軟件程序編寫的便捷性和后續(xù)維護(hù)的方便性,監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分基于模塊思想進(jìn)行設(shè)計(jì)。整個(gè)軟件程序包含1個(gè)主程序和若干個(gè)子程序,主程序在運(yùn)行過程中,根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)取其他的子程序?qū)崿F(xiàn)局部功能。以下主要對(duì)主程序和基于PID控制的風(fēng)量調(diào)節(jié)子程序進(jìn)行詳細(xì)介紹。
煤礦通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主程序工作流程如圖5所示。由圖5可知,監(jiān)控系統(tǒng)開始運(yùn)行后,對(duì)所有的硬件設(shè)施進(jìn)行初始化處理,完成該工作后決定是否啟動(dòng)1號(hào)通風(fēng)機(jī)或者2號(hào)通風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后對(duì)風(fēng)門進(jìn)行控制,然后根據(jù)煤礦生產(chǎn)實(shí)際需要判斷是通風(fēng)機(jī)是采用單級(jí)運(yùn)行模式還是雙級(jí)運(yùn)行模式。若采用單級(jí)模式,則啟動(dòng)1號(hào)變頻器和1號(hào)電機(jī),若采用雙級(jí)運(yùn)行模式,則需要同時(shí)啟動(dòng)2臺(tái)變頻器和2臺(tái)電機(jī)。變頻器根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的頻率運(yùn)行,對(duì)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。整個(gè)運(yùn)行過程中,各類傳感器對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和通風(fēng)參量進(jìn)行檢測(cè),并反饋到PLC控制器中進(jìn)行分析處理,實(shí)現(xiàn)通風(fēng)設(shè)備的高效運(yùn)行。通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)如果主要通風(fēng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障問題,監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)立即切換到備用通風(fēng)機(jī)工作,實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定、可靠工作,為煤礦生產(chǎn)安全奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
圖5 監(jiān)控系統(tǒng)主程序工作流程Fig.5 Work flow chart of main program of the monitoring system
研究中基于PID技術(shù)對(duì)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,PID控制技術(shù)屬于閉環(huán)控制,能顯著提升風(fēng)量調(diào)節(jié)控制過程的精度。使用的S7-200型PLC控制器內(nèi)部已經(jīng)集成了8路PID,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以結(jié)合實(shí)際情況最多編寫8路PID控制程序,并且建立不同程序之間的聯(lián)系[9]。其中一路程序?qū)儆谥鞒绦?,其他程序?qū)儆谧映绦颍\(yùn)行時(shí)主程序可對(duì)其他的子程序進(jìn)行調(diào)用。利用Step-7軟件編寫相關(guān)的程序,風(fēng)量調(diào)節(jié)PID控制參數(shù)程序塊如圖6所示。圖6中,Output屬于輸出端,作用是對(duì)外發(fā)出控制指令,主要是對(duì)各變頻器進(jìn)行控制,比如控制變頻器的輸出頻率大小,進(jìn)而對(duì)通風(fēng)機(jī)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制,最終改變通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量;PV_I為輸入端,風(fēng)量傳感器采集得到的風(fēng)量數(shù)據(jù)信息會(huì)通過該端口輸入到PLC控制器中,并傳輸?shù)斤L(fēng)量調(diào)節(jié)的程序中;Setpoint~屬于風(fēng)量目標(biāo)值設(shè)定斷口,可以根據(jù)礦井的實(shí)際運(yùn)行需要設(shè)定對(duì)應(yīng)的目標(biāo)風(fēng)量大小。
圖6 風(fēng)量調(diào)節(jié)PID控制參數(shù)程序塊Fig.6 Air volume adjustment PID controlparameter program block
本文所述煤礦之前沒有設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控與掌握,在開展通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作時(shí)沒有指導(dǎo)性數(shù)據(jù),效果不佳。將設(shè)計(jì)的通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)部署到煤礦工程實(shí)踐中后,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)通風(fēng)機(jī)的輸出風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢測(cè),另外通風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)、溫度等數(shù)據(jù)也可實(shí)時(shí)采集。基于以上數(shù)據(jù)信息,工作人員可以實(shí)時(shí)掌握通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)這些狀態(tài)數(shù)據(jù),可定性分析判斷設(shè)備的健康狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)潛在的安全隱患?;诒O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作,定期對(duì)設(shè)備開展預(yù)防性的檢修,確保設(shè)備能長(zhǎng)期以健康狀態(tài)運(yùn)行。
(1)風(fēng)量改善情況。礦井未部署通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí),由于無(wú)法掌握通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。因此,通風(fēng)量經(jīng)常保持在相對(duì)較低的水平,總通風(fēng)量約為5 400 m3/min。在成功部署監(jiān)控系統(tǒng)后,監(jiān)控系統(tǒng)配合使用變頻器可以根據(jù)礦井的實(shí)際需要對(duì)通風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié),礦井總通風(fēng)量增加到了6 000 m3/min。通風(fēng)量的改變使得礦井各區(qū)域的風(fēng)速有了一定程度的提高。風(fēng)速提高后礦井環(huán)境溫度得到了改善,粉塵濃度也出現(xiàn)了明顯降低,有效改善了礦井的工作環(huán)境。部署監(jiān)控系統(tǒng)前后礦井內(nèi)部風(fēng)速和溫度的變化情況如圖7所示。由圖7可知,礦井中不同區(qū)域的風(fēng)速有了很大程度提高,對(duì)應(yīng)的溫度從26 ℃左右降低到了23 ℃左右,使煤礦開采環(huán)境更加舒適。
圖7 通風(fēng)機(jī)部署監(jiān)控系統(tǒng)前后的風(fēng)速與溫度對(duì)比Fig.7 Comparison of air speed and temperature before and after deployment of monitoring system of ventilator
(2)瓦斯控制情況。瓦斯?jié)舛仁潜U厦旱V生產(chǎn)安全的重要指標(biāo),根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定,礦井中的瓦斯?jié)舛韧ǔ2怀^1%[10-14]。在未部署通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)前,礦井各區(qū)域的瓦斯?jié)舛乳L(zhǎng)期處在一個(gè)相對(duì)較高的水平,非常接近安全標(biāo)準(zhǔn)中的臨界值。如,掘進(jìn)工作面的瓦斯?jié)舛纫恢倍急3衷?.6%~1.0%內(nèi),回風(fēng)巷口和上隅角的瓦斯?jié)舛乳L(zhǎng)時(shí)間保持在0.8%~1.2%,開拓工作面的瓦斯?jié)舛乳L(zhǎng)時(shí)間保持在0.2%~0.5%。使用監(jiān)控系統(tǒng)后,由于通風(fēng)量出現(xiàn)了一定程度的增加,礦井各區(qū)域的瓦斯?jié)舛鹊玫搅撕芎玫母纳芠15-18]。采煤工作面、掘進(jìn)工作面、開拓工作面的瓦斯?jié)舛确謩e降低到0.3%~0.7%、0.2%~0.6%、0.1%~0.3%。通風(fēng)機(jī)部署監(jiān)控系統(tǒng)前后的不同區(qū)域瓦斯?jié)舛葘?duì)比情況如圖8所示。由圖8可以看出,使用了監(jiān)控系統(tǒng)后,礦井各區(qū)域的瓦斯?jié)舛染@著降低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中1%的臨界值,為煤礦生產(chǎn)安全創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。
(3)經(jīng)濟(jì)效益分析。本文所述煤礦礦井沒有使用監(jiān)控系統(tǒng)前,由于通風(fēng)量相對(duì)較小,環(huán)境溫度較高,部分區(qū)域的瓦斯?jié)舛染痈卟幌?,?dǎo)致工作面經(jīng)常需要停止作業(yè),撤出工作人員,嚴(yán)重制約采煤效率的提升,使得礦井的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)礦井以往的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,每年有超過200h的停機(jī)時(shí)間是由于通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)通風(fēng)量達(dá)不到要求造成的。使用了監(jiān)控系統(tǒng)以后,由于通過量的提升使得每月因瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)而停止運(yùn)行的時(shí)間不超過5 h,與前期相比生產(chǎn)效率有了明顯的提升,目前煤礦每月超額完成5%~8%的工作量。另一方面,監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以很好地指導(dǎo)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作,提升了維護(hù)保養(yǎng)的工作質(zhì)量和效率,為煤礦企業(yè)節(jié)省了一定的維護(hù)保養(yǎng)成本。總之,通過使用監(jiān)控系統(tǒng)可以為煤礦企業(yè)創(chuàng)造非常好的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。
圖8 通風(fēng)機(jī)部署監(jiān)控系統(tǒng)前后的瓦斯?jié)舛葘?duì)比Fig.8 Comparison of gas concentration before and after deployment of monitoringsystem for ventilator
本文主要以煤礦中使用的通風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)其監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與研究,所得結(jié)論主要如下。
(1)設(shè)計(jì)的煤礦通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)共分為3大部分:現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、基礎(chǔ)控制和監(jiān)控管理。不同部分各自發(fā)揮作用,共同完成監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢測(cè)、控制分析與管理等各項(xiàng)功能。
(2)PLC控制器作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心,使用S7-200型PLC。電參量采集模塊、振動(dòng)傳感器、負(fù)壓傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、風(fēng)速傳感器的型號(hào)分別為SMT18N2、XZD-YB、GPD0.1F、KGJ15、GFW,均為本質(zhì)安全型設(shè)備且具有良好的性能。
(3)監(jiān)控系統(tǒng)軟件程序采用模塊化設(shè)計(jì),由一個(gè)主程序和多個(gè)子程序構(gòu)成,主程序運(yùn)行時(shí)可調(diào)用不同子程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能,完成對(duì)應(yīng)的任務(wù)。
(4)將設(shè)計(jì)的通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)部署到煤礦通風(fēng)機(jī)工程實(shí)踐中,對(duì)各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)良好。與未使用監(jiān)控系統(tǒng)之前相比較,礦井的瓦斯?jié)舛?、粉塵濃度、溫度、風(fēng)速等都有了明顯的改善,安全效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。