煤礦通風系統中自動化控制技術的應用

文/張冬冬

煤礦通風系統利用了自動化控制系統，可以實現更好的工作效果，其重點就是實現對井下環境的準確監測，在準確探測各種相關信息的情況下充分發揮自動化和智能化的特性，對各通風設備下達正確的執行指令，從而實現煤礦通風系統的自動化工作，并且在相關節能技術的應用之下有效降低各種通風設備的能源消耗，加強企業的節能減排工作，有效提高通風系統的工作質量，強化了煤礦的安全生產能力，下面我們對煤礦通風系統的自動化控制技術進行分析。

1 煤礦通風自動化控制技術的重要性

煤礦通風系統實現自動化控制有兩個方面的優勢，首先是安全性的提高，這也是最為重要的一點，煤礦通風系統本身屬于煤礦安全保障系統的組成部分，其主要工作目的是將外部新鮮空氣引入井下，有效改善井下空氣環境，同時防止井下的一些有害氣體及危險燃爆物濃度過高引發危險，我們使用的通風設備是通風機組，依靠異步電動機帶動風機實現井下的通風，那么實現自動化控制對于通風系統保障井下空氣環境就非常重要了，首先自動化控制系統能夠準確判斷井下具體情況，對風機及擋板進行自動化的控制，根據實際情況來具體決定風量及風機送風強度等，自動化的控制系統實現了對井下情況的精確識別，同時又做到了對通風設備的自動化控制，大大提升了井下作業安全，更加突出了通風系統的安全保障能力。安全生產作為煤礦企業的第一要務其重要性應該擺在首要地位，而自動化的控制系統正式保障煤礦安全生產的重要安全保障系統，從這個方面來看該系統的重要性是非常高的。其次是節能性特點，煤礦開采作為高能耗行業一直受到國家的重視，在新時期全國倡導節能減排的大環境下，煤礦企業在生產過程中也被要求降低自身能耗，那么通風系統作為耗電的重要設備，其能耗受到廣泛關注，傳統的通風系統風機由異步電動機帶動，由于異步電動機在轉速調節上使用的是電磁調節，這種方式在調節轉速的過程中造成了大量的能源損耗，在節能方面存在一定問題，而采用自動化控制技術的情況下我們采用變頻器來實現對電機轉速的調節，過程中不會出現能耗損失，節能性能優異。

2 自動化控制技術在煤礦通風系統的應用

2.1 PLC應用

PLC 又稱可編程控制器，作為計算機技術下的自動化控制模塊，PLC 不僅能夠實現邏輯上的自主運算同時也能針對對各種不同情況依據數據的提供來制定相應的執行指令，從而實現設備的自動化控制。在煤礦通風系統的自動化控制技術上，PLC承擔了相當重要的角色，通風系統的控制系統，在對通風系統進行調節的過程中，主要是改變風量的大小從而改善井下空氣環境，那么通風系統想要改變自身輸出風量主要是靠改變電機轉速以及改擋變風板和閥門來對風向輸出進行控制，根據通風系統的這一特點，自動化控制技術的PLC 控制模塊可以實現以下自動控制，首先是對電動機轉速的自動化調節，通過各種傳感器以及其他檢測設備自動化控制系統能夠實現對井下空氣環境的全方位監測，一旦發現井下各種有害及燃爆氣體或者粉塵濃度過高時，就會自動啟動通風系統，并且持續強化通風至各種有害物質濃度降至PLC 中設定的安全數值以下為止，在這一過程中PLC可以對電機轉速進行有效調節，在自動化控制系統發現當前通風系統的風量不足以快速使井下環境改善的情況下，PLC 就會自動對電機進行調速，增加電機輸出功率從而加大風機的送風量從而實現對井下環境的快速改善。另一方面，PLC 也會根據具體情況來決定以何種方式來改變送風量，在有些情況下需要改變電機轉速提升送風量，而在有些情況下自動化控制系統會對擋風板的開合度進行控制，依靠改變擋風板與風機的角度調節來改變風阻從而實現對風量的控制，如果這種形式能夠滿足井下空氣環境的調節那么系統將自動選擇使用該方式來進行調節，保障系統能的節能要求。

2.2 變頻技術

變頻技術在煤礦通風系統自動化控制技術中的應用主要是改變了傳統調節電機轉速的方式，在傳統情況下，我們對異步電機進行調速需要進行電磁調速，也就是利用電機系統中的相關設備在接到調速指令后改變內部電流，對電機內部的磁場強度進行調節從而實現轉速的調節，但是這種手段調節電機轉速能耗消耗比較大，在增加電機轉速的情況下同樣消耗大量能源，而變頻器的技術特點是能夠將交流電變為直流電再將直流電變為頻率不同的交流電，或者將直流電變為交流電在講交流電變為頻率不同的直流電，總之使用變頻技術在調節電機轉速的過程中只有頻率上的變化而沒有電能上的變化，所以使用變頻技術來調節電機轉速實現了節能要求，現階段使用變頻技術來調節電機轉速在能耗上可以實現20%-75%左右的節能效果，具體數值要根據實際情況和電機種類來進行分別研究。但是有一點我們可以確定，使用變頻技術大大降低了通風系統中電機的能耗，實現了對整個自動化控制系統的能耗控制，同時變頻技術對于電機的轉速調節更加精確，能夠通過PLC 發送的控制指令來準確調節電機轉速從而實現風量的準確調節，這也是自動化控制系統的對電機控制的要求，變頻技術還能實現電機的軟啟動，延長了電機的使用壽命，軟啟動相較于傳統的硬啟動能夠有效保護電機的內部機械結構，減少由于磨損造成的使用壽命降低。所以變頻技術也是煤礦通風系統自動化控制的重要技術應用之一。

2.3 計算機及傳感器技術

想要實現對井下空氣環境及相關成分的監測，傳感器技術就顯得必不可少，傳感器是一種對外部環境的感知設備，它的感應探頭能夠有效感應到被測物質，并且將相關數據傳遞給控制系統，我們在煤礦井下想要有效監測空氣中當前的物質成分就必須要利用到傳感器，傳感器猶如人類的各種感官一樣，能夠讓察覺環境中被檢測物質的具體變化情況，有了傳感器提供的相應數據，自動化控制系統才能了解到井下的具體空氣環境情況，并且根據傳感器提供的相關數據來進行風量的調節，可以說傳感器就是整個自動化控制系統的信息感知設備。工業自動化控制中另一個重要技術就是計算機技術，這里我們要講的計算技術不僅僅是控制系統中的處理端，而是整個系統中所有與計算機相關聯的技術應用，在整個自動化控制系統中，我們對于計算機及其相關配套技術的應用非常廣泛，首先，我們需要計算機系統在整個自動化控制過程中進行信息的處理和傳遞，將各種信息及初級處理意見傳遞給控制器，由控制器進行具體的指令發送，并且在整個系統中我們應用到計算機網絡系統來實現對各設備之間的連接，建立數據及指令傳輸通道，而為了實現高速信息傳遞我們在系統的連接上采用光纖網絡的形式，不僅極大地強化了數據傳輸速度同時也保障了出具傳輸的穩定性和安全性，可以說計算機及傳感器技術就是整個自動化控制系統的神經和感官器官，他們不僅承擔著對各種情況的了解感受任務同時也承擔著對相關數據信息進行傳遞各控制的作用。

3 結束語

實現煤礦通風系統的自動化控制是提高煤礦企業生產安全的重要措施，并且采用自動化控制技術來對通風系統進行控制明顯降低了人力勞動輸出，提升了整體的作業效率，并且在實現自動化控制后通風系統的能耗被有效降低，實現了企業節能減排的要求有利于企業的效益和可持續發展。