礦用局部通風機遠程智能控制系統(tǒng)應用

李強強，李云飛

（山西柳林興無煤礦有限責任公司，山西 呂梁 033300）

1 概述

山西柳林興無煤礦有限責任公司井下掘進工作面主要采用FBD型局部通風機進行供風，通風機配套兩臺400A隔爆型開關進行供電，采用柔性風筒將風流引入工作面內(nèi)，在風筒出風口對面幫安裝傳感器對工作面有害氣體進行監(jiān)測；風筒上安裝傳感器監(jiān)測風筒風量情況，采用聯(lián)鎖開關實現(xiàn)風機風電閉鎖、瓦電閉鎖以及故障閉鎖等。

但是傳統(tǒng)局部通風機自動化水平相對較低，在使用過程中還存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①傳統(tǒng)局部通風機自動化水平低，無法實現(xiàn)了遠程監(jiān)控的目的；②傳統(tǒng)局部通風機故障率高，且出現(xiàn)故障后無法實現(xiàn)自檢；③傳統(tǒng)局部通風機在運行過程中風量、風速以及局部通風各類運行參數(shù)無法實時提供，不利于局部通風機檢修維護等；針對以上技術難題，為了進一步提高掘進工作面局部通風機運行穩(wěn)定性，降低故障率，決定興無煤礦決定對局部通風機采用一套遠程智能控制系統(tǒng)。

2 遠程智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

局部通風機遠程控制系統(tǒng)主要由以下部分組成：集控中心、工業(yè)以太網(wǎng)傳輸、井下局部通風機監(jiān)控設備，如圖1所示。

（1）集控中心設置在通風隊和調(diào)度室，配置2 臺操作站，操作站選用高性能工控機，通過操控站對局部通風機相關設備進行集控和監(jiān)視。其中硬件設備包括工業(yè)控制計算機、顯示器、鼠標、鍵盤、音響或聲光報警器等。主機系統(tǒng)內(nèi)安裝具有監(jiān)測、控制功能的組態(tài)軟件，通過該軟件可將井下局部通風機運行狀態(tài)及參數(shù)直觀顯示在顯示器上。

（2）系統(tǒng)利用現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)，通過工業(yè)以太網(wǎng)與集控中心工控機進行數(shù)據(jù)通訊，每臺風機配置1臺礦用隔爆兼本安型PLC 控制裝置，通過內(nèi)置光端機使用阻燃光纜連接分支交換機，分支交換機使用阻燃光纜連接井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機，通過千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)降孛婕刂行摹?/p>

（3）礦用隔爆兼本安型可編程控制箱負責局部通風機的控制、數(shù)據(jù)通信、現(xiàn)場傳感器的采集和數(shù)據(jù)上傳，設備具備傳輸距離遠、維護方便等優(yōu)點。將提供485 轉(zhuǎn)光信號功能的礦用本安型網(wǎng)絡光端機設備集成至礦用隔爆兼本安型可編程控制箱中，減少系統(tǒng)維護節(jié)點。

2.2 工作原理

（1）局部通風機電機振動、電機溫度等參數(shù)及其開關附近10m 內(nèi)的風速、風量、噪聲傳感器狀態(tài)，當檢測的相關參數(shù)異常時，系統(tǒng)會發(fā)出就地和遠程告警信號。

（2）局部通風機在開機前遠程監(jiān)控系統(tǒng)自帶的預警裝置可發(fā)出報警信號，當局部通風在運行過程中主風機隔爆開關斷電或主風機切換時，系統(tǒng)會發(fā)出警報并將信號傳送至地面監(jiān)控室內(nèi)。

（3）局部通風機運行過程中當傳感器監(jiān)測到風機附近10m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_0.5%時，系統(tǒng)通過PLC控制裝置可對風機啟動功能井下閉鎖，當瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%時，閉鎖自動解除。

（4）局部通風在運行過程中同系統(tǒng)內(nèi)各類傳感器對風機運行狀態(tài)、供風量、故障源等各類參數(shù)進行監(jiān)控，并通過PLC控制裝置進行分析，然后利用工業(yè)以太網(wǎng)傳送至地面監(jiān)控室，在通過組態(tài)軟件將各類參數(shù)直觀地顯示在顯示器上。

3 遠程智能控制系統(tǒng)主要功能

（1）顯示功能：控制軟件實時顯示局部通風機的運行狀態(tài)及電流、電壓、電機溫度、電機振動及設備操作開停記錄等。電機溫度取風機預埋電機溫度傳感器信號，如果沒有預埋探頭則監(jiān)測風機外部溫度。

（2）智能控制功能：系統(tǒng)具備局部通風機的遠程、就地控制；可根據(jù)瓦斯?jié)舛然蛘呔蜻M進度自動調(diào)節(jié)變頻器頻率。

（3）報警功能：系統(tǒng)軟件實時顯示報警狀態(tài)，同時可以查詢歷史故障信息。

（4）歷史曲線查詢對于重要的系統(tǒng)參數(shù)，可適時顯示和繪制電壓曲線、電流曲線、溫度曲線等可做成歷史數(shù)據(jù)進行保存，以供需要時及時查詢。

（5）報表打印功能：該系統(tǒng)具有報表、打印等功能，根據(jù)管理需要系統(tǒng)可對各設備運行狀況、故障情況以及設備操作報告以報表的形式進行打印。

（6）通訊功能：該系統(tǒng)利用工業(yè)以太網(wǎng)對設備監(jiān)測參數(shù)、運行狀態(tài)、設備故障等信息及時進行上傳，并通過地面監(jiān)控中心對各類信息進行儲存、處理，并進行顯示，便于操控人員進行管理。

（7）可靠性高：由于井下大型機電設備較多，如變壓器、隔爆開關等，機電設備在運行過程中會產(chǎn)生高強度的電磁諧波，而該系統(tǒng)在井下主要利用工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，為了避免高次諧波對系統(tǒng)影響，系統(tǒng)內(nèi)安裝了防電磁干擾裝置，從而保證監(jiān)測數(shù)據(jù)高效傳輸。

4 結(jié)束語

2020 年6 月興無煤礦對井下3 套局部通風機安裝了智能化遠程監(jiān)控系統(tǒng)，截止12 月通過6 個月實際應用效果來看，局部通風機安裝該系統(tǒng)后運行更加穩(wěn)定，降低了局部通風機人工檢修作業(yè)強度，解決了傳統(tǒng)局部通風機在使用過程自動化水平低、故障率高、故障檢測難度大等技術難題，大大提高了掘進工作面通風穩(wěn)定性，取得了顯著應用成效。