田多寶

摘要：文章介紹了黃陵二號(hào)煤礦使用PLC控制系統(tǒng)與變頻技術(shù)相結(jié)合的智能局部通風(fēng)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制局扇通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。該系統(tǒng)能夠?qū)ν咚節(jié)舛刃盘?hào)進(jìn)行分析判定，從而實(shí)現(xiàn)局扇風(fēng)機(jī)的智能控制。當(dāng)瓦斯涌出時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控局扇通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到快速稀釋瞬間涌出的瓦斯?jié)舛龋_保煤礦的安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：局扇通風(fēng)機(jī)；瓦斯；可編程控制器；按需供風(fēng)；節(jié)能運(yùn)行；防災(zāi)減災(zāi) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD724 文章編號(hào)：1009-2374（2016）08-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.073

本文主要針對(duì)智能局扇通風(fēng)集控系統(tǒng)在黃陵二號(hào)礦井下工作面五套局扇風(fēng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討。五套風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)均配有一套FBDY系列礦用隔爆行壓入式對(duì)旋軸流局扇通風(fēng)機(jī)，并分別配有QJZ系列礦用隔爆本安型真空電磁啟動(dòng)器、KBZ9-200/1140（660）礦用隔爆型真空饋電開關(guān)。煤礦掘進(jìn)工作面瓦斯極易超限，形成安全隱患，一旦超限必須停工停產(chǎn)，所以對(duì)于開展工作面局扇通風(fēng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程智能化控制具有極高的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)在調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控各種參數(shù)，達(dá)到安全生產(chǎn)、減員增效的目的。

1 建設(shè)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)以風(fēng)速、風(fēng)量為控制變量，以煤礦風(fēng)機(jī)用隔爆型變頻器為執(zhí)行器、局扇通風(fēng)機(jī)為被控對(duì)象組成的閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)。采用PLC與變頻器組成的控制系統(tǒng)，對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)實(shí)施預(yù)警、人機(jī)雙控、按需供風(fēng)、節(jié)能運(yùn)行、防災(zāi)減災(zāi)的效果。

2 系統(tǒng)控制配置及組成

局扇通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)包括：（1）防爆變頻器；（2）可編程控制器；（3）瓦斯檢測(cè)傳感器；（4）風(fēng)速、風(fēng)量監(jiān)測(cè)裝置。

采用國際流行的PLC智能化控制，完成對(duì)通風(fēng)機(jī)、變頻系統(tǒng)、配電系統(tǒng)的監(jiān)控。PLC控制柜主要由可編程控制器、開關(guān)、繼電器組成，主要完成對(duì)信號(hào)的接收通過運(yùn)算發(fā)出各種控制、報(bào)警等信號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)控局扇通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)局扇通風(fēng)機(jī)的無人值守。

3 系統(tǒng)功能

3.1 風(fēng)電閉鎖功能

智能風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，無法正常運(yùn)行，停止供風(fēng)，控制系統(tǒng)輸出控制信號(hào)斷開掘進(jìn)工作面動(dòng)力電源，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉鎖功能。

3.2 主、備風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換功能

在人機(jī)界面上按主機(jī)啟動(dòng)按鈕，主機(jī)運(yùn)行，當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，備機(jī)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定好的條件自動(dòng)切換備機(jī)運(yùn)行，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示工作人員采取措施，及時(shí)維修。

3.3 變頻技術(shù)的應(yīng)用

系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)瓦斯傳感器所測(cè)的瓦斯?jié)舛?，通過PLC控制系統(tǒng)設(shè)定好的算法，輸出信號(hào)至變頻器，根據(jù)頻率值增大或減小風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

如：當(dāng)瓦斯?jié)舛戎礣1≥1.5%，T3=0%時(shí)，輸出頻率為50Hz，風(fēng)量最大；當(dāng)瓦斯?jié)饴识戎礣1≥1.5%，

T3=1%時(shí)，輸出頻為20Hz，風(fēng)量最?。划?dāng)瓦斯?jié)舛戎礣1≥1.5%，1%>T3<0.7%時(shí)，輸出頻率保持20Hz，風(fēng)量保持最小的現(xiàn)狀不變；當(dāng)瓦斯?jié)舛戎礣1≥1.5%，0

注：瓦斯傳感器T1為掘進(jìn)面迎頭瓦斯?jié)舛戎?，T2為掘進(jìn)巷道回風(fēng)流瓦斯?jié)舛戎?，T3信號(hào)線為回風(fēng)巷道混合處瓦斯?jié)舛戎怠?/p>

3.4 軟件功能

在設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的過程中，充分利用了模塊化編程的思想，使軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)清晰、功能明確、維護(hù)方便。

軟件系統(tǒng)的工作過程如下：（1）模擬圖顯示：模擬顯示系統(tǒng)的安裝工藝流程圖；（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示：實(shí)時(shí)顯示設(shè)備開停狀態(tài)、運(yùn)行狀況、各類監(jiān)測(cè)參數(shù)；（3）遠(yuǎn)程控制功能：通過人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)切換、啟、停局扇通風(fēng)機(jī)的功能；（4）報(bào)警功能：系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的報(bào)警可實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示，提供語音信息，并可完成本系統(tǒng)內(nèi)歷史報(bào)警的查詢。根據(jù)設(shè)定的報(bào)警參數(shù)名、報(bào)警范圍，對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置，打開故障報(bào)警畫面即可看到實(shí)時(shí)報(bào)警，同時(shí)具有故障記錄查詢功能。顯示報(bào)警發(fā)生次數(shù)、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警類型、確認(rèn)人、確認(rèn)狀態(tài)、確認(rèn)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間等；（5）實(shí)時(shí)/歷史曲線：核心參數(shù)的實(shí)時(shí)/歷史曲線展示及曲線打印功能；（6）報(bào)表功能：主要參數(shù)的日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表查詢、打印功能；（7）WEB發(fā)布功能：實(shí)現(xiàn)主要組態(tài)畫面的WEB發(fā)布。

4 建設(shè)效果

礦井智能局扇通風(fēng)系統(tǒng)具備根據(jù)瓦斯?jié)舛?，按需供風(fēng)、自動(dòng)切換、風(fēng)電閉鎖等功能，充分發(fā)揮井下局扇通風(fēng)風(fēng)機(jī)能力，從根本上防治瓦斯超限，達(dá)到安全可靠和高效節(jié)能的礦井智能化通風(fēng)系統(tǒng)。

5 效益分析

實(shí)現(xiàn)智能化局扇通風(fēng)集控系統(tǒng)后，可達(dá)到減員增效、節(jié)能增效，具體分析如下：

減員效益：由區(qū)域電工進(jìn)行檢修，一套局扇通風(fēng)三班可減少值班崗3人，共計(jì)5套局扇可減15人；每人工資10萬/年，年工資減少15×10，約150萬。

節(jié)能效益：以2×30kW的對(duì)旋風(fēng)機(jī)為例，配備BPB-75/660F變頻器計(jì)算，設(shè)計(jì)工況工頻運(yùn)行時(shí)的電機(jī)輸出功率P=54kW，電機(jī)效率為η1=0.92；風(fēng)機(jī)效率為η2=0.83，轉(zhuǎn)速比n=0.8時(shí)，風(fēng)機(jī)效率為η3=0.8，變頻后的電機(jī)效率為η4=0.875。

6 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的黃陵二號(hào)煤礦局扇通風(fēng)智能控制系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控功能，提高了運(yùn)行的可靠性，減少了故障停機(jī)時(shí)間。該系統(tǒng)結(jié)合綜合自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及顯著的變頻技術(shù)，具有無極調(diào)速特性、操作簡(jiǎn)單、節(jié)能效果明顯、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，取得顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

通過該智能局扇通風(fēng)控制系統(tǒng)在黃陵二號(hào)煤礦的應(yīng)用，提高了礦井的智能化生產(chǎn)水平的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗和減員增效，為黃陵二號(hào)煤礦建設(shè)安全、高效的智能化生產(chǎn)礦井邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

參考文獻(xiàn)

[1]孫繼平.煤礦監(jiān)控系統(tǒng)手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007，（6）.

[2]欒振輝，廖玲利.煤礦機(jī)械PLC控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]胡學(xué)林.可編程控制器教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[4]蔡成功.煤與瓦斯突出規(guī)律的分析探討口[J].煤礦安全，2003，（12）.

[5]聶韌.掘進(jìn)工作面瓦斯涌出動(dòng)態(tài)指標(biāo)預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性的探討[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2004，（8）.

[6]胡衛(wèi)民.非穩(wěn)態(tài)可控循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)瓦斯分布規(guī)律研究

[J].煤炭學(xué)報(bào)，1998，（6）.

[7]胡祖祥.掘進(jìn)巷道中某一點(diǎn)瓦斯?jié)舛鹊难芯縖J].山東煤炭科技，2005，（12）.

[8]高慶華.瓦斯突出預(yù)測(cè)中的信息融合結(jié)構(gòu)研究[J].煤礦現(xiàn)代化，2006，（2）.

（責(zé)任編輯：秦遜玉）