煤矿井下通风机远程监控系统的应用研究

煤矿井下通风机远程监控系统的应用研究

毕云龙,1, 杨华,2

山东能源西北矿业平凉五举煤业有限公司1

山东卓祥安全管理咨询有限公司2

摘要：根据传统矿井通风控制系统无法进行风门远程监控、风机工作参数自动监测等技术难题,为提高矿井通风控制系统稳定性和智能化水平,并达到风力发电机远程监测监控的目的,专门设计了矿井风力发电机远程监测控制系统,并在大雁崖煤炭集团的三盘区FBD型局部通风机中实现了使用,获得了明显的使用效果。

关键词：通风机 远程控制 监控系统

引言

矿用通风机是通风系统中的主要通风设备之一,风能发电机有效工作是采掘工作面安全生产的主要保证,但传统矿井对风能发电机虽采用了独立的监测系统,但由于无法进行远程对风机、风门实施联动管理,在风门启动时也无法直接对通风机吸风率实施调节管理,同时当风机发生问题时无法远程检测、维护等,也造成了风机故障率极高,通风系统紊乱的现象严重。为此,大同煤炭公司安监局监察五所进行科技研发,成功设计了一套矿井通风机的远程监测系统,并在大雁崖煤炭公司三盘区井上井下实际运用。

矿井风能发电机监测控制系统,是一个可以对井下无人值守区域利用网络技术进行监测的一种高智能化数字装置,该控制系统主要使用PLC对各类采集的数据进行分类和数据处理,而信息采集则主要使用设置在全国各地站点上的传感器进行,同时工作人员还能够使用远距离控制设备对井下风门和通风机实施管理,从而做到了人机结合。

1通风机监控系统设计及功能

1.1系统设计

煤矿山风力发电机监测控制系统通过PC端和PLC结合的方法完成了对变频风力发电机的监控,通过传感器采用数字和模拟二个方法获得信息,然后利用通信接口实现采集,将采集后的信息通过PLC处理后再由输入输出接口输出为数字和模拟量,再利用这种方法通过调整电动机的频率来改变风门的开关。

1.2系统主要功能

风窗的启闭。如果操作人员想关闭风门,则可以通过操作软件菜单内的停止按钮,来实现井下风门的关闭以及风机停止。而如果操作人员想打开风门,则可以通过操作软件菜单内的打开按钮,来实现井下风门的打开以及风机开启。为可以确保风门启动的正确方位,技术人员还安装了方位传感器。当风门启动至最佳方位后,位置传感器将产生终止信号,风门终止启动。

反风时开启的防爆门闭锁功能。运行人员在实施反风时,因为风流和电动机在运行时都具有惯性,所以需要先待电动机全部停下后才能实施反向运动,防止风机负载过大引起停机。所以需要在控制器上设有延续时间,待电动机停止工作后才实施反风动作。

实时监控风机电机的各类变量变化。在风机电机上安装了温度传感器,通过温度传感器可以将电动机环境温度信息通过温度控制模块进行采集,并将温度信息传送给PLC处理。显示大屏能够将风机的风速、风量、风压的曲线图等表示出来。系统中还能够将电动机轴承及三相绕组的工作温度、空气中一氧化碳含量、风机震动位移等各项技术参数表示出来,以防止风机电机出现异常。

2通风机监控系统结构及原理

2.1系统结构

2.1.1局部通风机监控系统

局部通风机监测控制系统主要由如下装置构成:PLC、防爆摄像头、存储电源、监测监控等装置。存储电源:由于井下工作环境恶劣,对各类装置的供电往往会因为着火以及坍塌而紧急发生停电,断电后监测装置也失去了现场监控的功能,而远方控制系统也失去了远程监控的能力。因此为了可以防止由于停电导致监测装置监控功能失灵的状况,科研人员在监测系统中增加了一个储存电源。储备电源既能够确保在井下出现大规模断电情况后,监测系统依然能够进行h,也能够为操作人员的远程控制预留抢救时机。防爆摄像机:由于可以直接对风门实施监视,所以技术人员可以在风门上加装防爆摄像机。防爆摄像头均满足了国家规定的防爆标准。视频数据采用光缆方式进行传送,最后送到指挥中心的电脑上。监测监控装置:可以实时对井下工作面风量。

2.1.2远程控制计算机

远程管理计算机一般采用的本质安全型防爆设备,主要分为软体与硬件部分。监控人员可使用操作组态软件对井下装置的风速、风量等参数实施监视,硬件设备包括键盘、鼠标、处理器、显示大屏和显示器。

2.1.3工业以太网

雁崖煤业公司三盘区采用千兆以太网进行矿井各类数据的传输，指挥中心的所有数据均是通过以太网进行传输。矿井维修要安排专人对以太网进行维护，确保数据的上传质量。

2.1.4地面指挥大厅

地面的指挥大厅则设置在中央调度大厅,室内配置了一套工控计算机系统。工控计算机分为软件和硬件部分。硬件设备包含键盘、鼠标、处理器、显示大屏以及显示器。监测人员能够通过操作组态软件,对井下风机装置的风速、风量等参数实施监视,并且还能够进行数据报表、参量记录、风险提醒。而指挥人员也能够通过视频检测风机的运行状况。

2.2系统工作原理

自动监测管理系统通过先进的管理、计算机、自动控制,可以合理地将各种信息技术加以融合,最终完成对主通风机及其他装置参数的管理,使得作业管理人员更为灵活地对装置实施管理。该控制系统所采用的信息模块采用了现代工业统一标准。利用以太网把计算机与PLC相连,处理后的信号采用TCP/IP的方法传送到上位机。控制系统通过以太网连接来扩展输入输出端口,不但可以对电子设备进行现场监视,还可以实现电子设备各种参数和影像的传输。

PLC柜是井下风机的风速、风量、气压、水温、开关状态等数据的中转站,而各种数据也都采用了矿内光纤环网方式进行传输。为了可以保证指挥中心数据的正确性,控制方法实行指挥中心、控制场所、监测装置三级联控,三方间互不影响且单独操作。显示大屏可以显示井下风机装置的风速、风量、数据报表、参数记录、风险显示。

3矿井通风机远程监控系统的应用

为对某矿矿井通风远程监测管理系统的实际使用有效性加以检验,我们以某矿下通风控制系统为主要调研对象,通过设置了远程监测设备和管理系统,并通过检测井上井下风机工作过程中的速度为759r/min,与实际工作速度完全吻合,风机工作时的最高风速约为一点四九m/s,与井下实际的最高风速之间的误差约为1%,而风机工作时在固定位置的风压约为零点五三kPa,与井下实际的风压之间的误差约为百分之一点四,由此可知该监控系统已经显示出了较高的监控准确度,同时在井上监测人员发送了调度命令后,井下风机的最高响应时间大约为七s,有了更多的反应速度。

该煤矿井下通风机远程监测管理系统另一项明显的优点是具备自主学习能力,可以对风机工作流程中的信息参数进行解析,自动对风机下一阶段的工作状况做出评估,在预知到可能会发生工作异常时将实现自行纠正,并把隐患点和纠正方法传给管理者,可以大大提高风机工作时的安全系数和稳定性,减少风机发生故障的几率。

结束语：

雁崖煤炭有限公司在三盘地区的通风机装置通风机监测系统后,实现了对井下风机及其他装置的各项参数进行监测,并通过指挥中心、监测场所、监视装置三级联控方式保证了风机参数的稳定性,同时该系统还可以减轻职工的劳动强度,从而确保了操作技术人员可以即时掌握井下各项技术参数,从而减少了风机故障率,增加了通风稳定性,有效提高了煤矿安全稳健生产能力水平,对矿井的安全生产有着很大的积极意义。

参考文献：

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