礦井通風機自動調節監控系統的設計與應用

孫 婧

（山西省煤炭職業中等專業學校，山西 太原 030006）

引言

隨著工業技術的發展，通風機的運行效率有了較大的提高，對煤礦環境的改善起到了重要的作用。但由于井下工作環境的復雜惡劣，造成通風機實際的運行狀態及使用特性不能按照理想狀態進行，且礦井生產的不同階段，對于通風機的性能也具有不同的要求。針對實際的應用需求，建立通風機自動調節監控系統，對通風機進行實時的監測，并能依據生產過程的不同需求進行通風機自動化的調節，使得通風機的運行狀態與實際的工況相符合，保證煤礦的井下通風安全，降低通風機的能耗，提高煤礦的經濟效益[1-2]。

1 通風機自動調節監控系統的整體設計

通風機的風量和壓力是通風機運行的重要參數，對風量和壓力的監測可采用相應的傳感器進行數據的采集及傳輸，同時需對礦井內部的大氣壓力、溫度、濕度等參數進行采集，從而形成外部環境的監測數據[3]。通風機的風量和壓力取決于通風機的安裝角度，可通過調節葉片的安裝角度來實現風量和壓力的調節。采用GAF 風機可在工作狀態下依據相關指令通過液壓的方式實現對葉片安裝角度的調節，保證了風機的運行及安裝角度的一致性。同時，監控系統要采集葉片的安裝角度，采用固定在液壓調節系統上的直線位移傳感器進行葉片安裝角度的采集。

通風機自動調節監控系統采用分布式控制技術，進行集中管理和分散控制，由此可以保證監控系統的危險分散和監控分散。自動調節監控系統的整體結構組成如圖1 所示。在系統中，需要監測的不同參數通過傳感器進行數據采集，經過放大、濾波后進入各輸入模塊，輸入模塊與計算機之間采用485 通訊的形式[4]，計算機作為系統的服務器進行數據的接收、存儲及處理，依據處理的數據進行信號的輸出或報警，報警信號經過聲光報警器的動作實現報警，其余輸出的信號經輸出模塊轉化成可執行的模擬信號，帶動液壓系統的工作，實現對葉片安裝角度的調節。

圖1 自動調節監控系統的整體結構

2 自動調節監控系統的軟硬件設計

2.1 自動調節監控系統的硬件設計

依據礦井的不同工況進行風量和壓力的調節，對于采集的壓力和風量數據要盡量準確，從而保證系統調節的有效性。由于風機運行過程中從井下抽取的風中含有大量的煤塵及水汽等污染物，不利于傳感器數據的采集。在通風機的入口處設置引壓裝置如圖2 所示，在風機的入口距離相近處設置不同的斷面I、II，在兩端面之間設置不同的測量點[5]。通過引壓裝置能夠避免大量的積水進入到儀表中，避免儀表的損壞并防止引壓管的堵塞，影響系統的運行。

圖2 通風機引壓裝置

對于風壓和風量的監測如下頁圖3 所示，經過引壓后的氣體，通過安全閥及干燥器的作用，通過手動的控制閥進入到傳感器中進行數據的采集，當通風機進行反風工作時，要手動將控制閥進行切換。傳感器的安裝，保證了數據采集的準確性，通過局域網將系統中的變送器、輸入輸出模塊及控制計算機進行連接，這樣就組成了自動調節監控系統的硬件系統。

圖3 礦井風壓、風量監測系統

2.2 自動調節監控系統的軟件設計

依據系統的功能要求，采用VB6.0 作為系統的開發工具，提供了集成化的開發環境，可以進行程序的快速開發[6]。系統軟件部分的主要功能依據不同的模塊進行開發，如圖4 所示。

圖4 系統軟件部分主要功能模塊

在軟件系統中，通訊模塊對采集的數據進行傳輸，實現主計算機和各傳感器及執行結構之間的聯絡，從而實現實時監控控制的功能。數據處理模塊對采集的信號數據進行加工處理以滿足計算機及控制器對數據的要求，保證數據信號的有效性。顯示模塊用于對采集的數據以圖形化的形式進行顯示，以便更好地進行數據的觀測及指令的下發。查詢模塊用于對歷史數據的查詢及數據的分析，從而更好地對當前的工況進行分析。報警控制模塊依據系統指令實現系統的報警功能，提醒工作人員，避免發生礦井危險。網絡通訊模塊用于對自動調節系統的遠程通訊，可以實現對系統的遠程監控及控制。

3 結論

礦井通風機是保證礦井通風安全的重要設備，由于井下環境較為惡劣，為保證通風機的正常工作，設計并應用了礦井通風機自動調節監控系統。系統采用液壓裝置調節通風機，采用加裝安全閥的引壓裝置進行數據的采集，通過局域網連接不同的硬件設施，并通過模塊化的軟件設計，實現對通風機的自動調節監控。礦井內部的工況變化時，可以依據相應的數據經系統處理后，采取相應的措施，實現通風機自動調節滿足現場工況的需求，保證了礦井的安全。