礦井主通風機自動化控制技術的研究與應用

侯占友 張玉昆 王寶來

摘 要：針對礦井在擴產中出現的新問題，在充分滿足礦井擴產需要的遠景設計用風量的同時，應用自動化和變頻節能技術對主通風系統進行了優化設計，取得了明顯的節能效果，增強了通風機運轉的可靠性與安全性，提高了主通風系統的自動化水平，為建設數字化綠色礦山奠定了堅實基礎。

關鍵詞：礦井：主通風機;自動化

1 概述

在現階段的發展情況下，對于礦井的開發來說，主通風機的合理應用是非常重要的，并且是礦井開發中必不可少的設備。由于社會地快速以及高效發展，信息化的時代已經到來，所以在主通風機的控制工作中應合理地結合自動化技術，以提高主通風機的應用水平。目前，國內大部分礦井采用是恒轉速的風機，井下所需的風量風壓通常是利用調節閘門大小、改變葉片角度及數目等方式來完成的。由于風量風壓控制工作的復雜性，就必須要建立一種有效的控制技術，例如自動化的控制技術，這可以提高控制過程地準確性和有效性。

2 總體設計

礦井主通風機自動化控制系統采用高壓變頻器+可編程邏輯控制器+遠程監控方式自動控制礦井風機。使用高精度的差動和真空傳感器，并依靠可編程邏輯控制器的高速數據處理功能來實現對風量的準確計算，同時增加一套操作及監控設備，完成必要的操作和上位機監控功能，改造現有風門控制，增加風門限位開關等。

主通風機自動化系統的主要作用如下：（1）可以控制和識別低壓配電系統的開關狀態，以實現對低壓配電系統的電參數的檢測。（2）使用電動機內置的振動傳感器來實時監視電動機的運行參數，進而為快速處理系統的控制算法提供可靠的平臺。（3）有效收集完整的以太網共享系統中的實時數據，并為遠程監控系統提供實時數據。（4）檢查減震器電動機的啟動和停止，并在主通風機電動機上安裝一個邏輯塊，以避免故障。（5）可以遠程監控系統提供以太網通信，以高效開展頻率轉換或輸送空氣量給逆變器的工作。（6）啟動和停止主通風機時自動控制加速和減速過程。對主主通風機和備用主通風機進行自動更換，以便在地面起火時執行自動反沖動作，或者根據預設方案進行自動或手動反沖。

主通風機的啟動/停止控制：根據檢測到的主通風機參數，查看其是否正常運行，反之，則會發出相應的警告，并且主通風機無法正常啟動。如果正常，需要啟動主通風機以將其打開，將在閉路狀態下調節風量。電網頻率啟動時將會使用直接啟動方式。

監視運行參數：使用傳感器和變送器，可以記錄主通風機和電動機的運行參數，例如主通風機風量、軸溫、振動、電動機溫度、電流和速度，電源可以監視主通風機系統的運行狀態并及時對其進行調整。

氣體連接：為了更好地發揮主通風機的作用，將主通風機操作系統連接到天然氣檢測系統。當地鐵中的瓦斯含量高且主通風機處于自動模式時，相應的程序會自動發送有關的指令，以增加變頻器的輸出頻率，增加通風量，并可以達到安全生產以及減輕瓦斯濃度的目的。此過程也可以手動執行，即如果檢測到有害氣體含量過高，則會發出警報以通知監控人員，監控人員可以通過本地觸摸屏或本地終端恢復空氣量，并進行遠程監控以提高通風量。

自動主通風機切換：如果監視系統在一組主通風機的運行參數中檢測到錯誤，則主通風機故障系統會發出相應的警報消息，并自動切換到另一個等待的主通風機系統中，并完成對主通風機門的控制，加快主通風機的打開速度和風量設置，使得主通風機更換在4.7分鐘內完成。

自動防風：嚴格控制主通風機的運行狀態。如果發生地下大火，則需要進行風力發電。該系統提供兩種防風運行模式。風不能在手動模式下操作，而必須在相應的控制模式下進行，并且必須與滅火器系統進行通信才能及時接收火勢信息。另外一種是手動防風，這意味著當需要進行防風操作時，操作員可以使用本地觸摸屏或遠程監控終端發出防風命令，這時系統會自動停止正在運行的主通風機。

緊急情況的處理：這里所說的緊急狀態是指可能損害主通風機的正常運行，并導致主通風機停止的狀態。

在自動模式下，如果程序檢測到主通風機不再工作或電壓和電流波動過大，則會自動切換到另一個主通風機中，并發出警報信號，提示維護人員進行維護工作，而且在觸摸屏配置界面中還提供了相應的錯誤信息。

3 結語

綜上所述，通過技術改造，改變了傳統的控制模式系統，使其運行更加穩定、可靠，還提高了主通風機的控制效率，降低了工作人員的工作強度，并且這一自動化的控制技術還具有廣泛地推廣和應用前景。

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作者簡介：侯占友（1966-），內蒙赤峰人，碩士研究生，高級經濟師，1989年7月畢業于山西礦業學院電氣自動化專業，2009年6月畢業于中國礦業大學（北京）工商管理專業，現任開灤能源化工股份有限公司副總經理。