通风自动化范文

2024-06-26

通风自动化范文（精选9篇）

通风自动化第1篇

关键词：煤矿通风,自动化技术,运用

自动化技术在煤矿通风系统中的运用, 可以在原有基础上提高系统可靠性与安全性, 对提高煤炭通风自动化管理水平具有重要意义。就现状来看, 我国煤炭通风系统一般都是采用分散独立设备, 大多存在监控参数不全、结构复杂、维护量以及故障记录不准确等问题, 整个系统运行可靠性比较低, 无法实现对通风系统进行实时监督与调度, 对煤矿生产具有很大的影响。

1 自动化技术在煤矿通风中的运用

在煤矿生产过程中, 通风系统是保证其安全运行的重要保障之一。通过通风系统可以持续不断地将新鲜的空气输入矿井中, 并且将矿井中含有的有害气体以及粉尘等排出, 同时也会排出大量的热, 为矿井生产营造一个良好的环境, 确保生产工作能够正常运行。自动化技术的出现以及在煤矿通风系统的应用, 可以实现对煤矿通风的自动化控制与管理, 通过操作平台对通风系统运行状态进行实时监控, 能够更及时地发现系统运行中存在的问题, 争取能够在最短的时间内进行解决, 以提高系统运行的稳定性与安全性, 提高矿井工作的管理水平与控制水平。现在矿井生产通风系统中应用的主要自动化技术, 包括基于TCP/IP协议的煤矿通风自动化系统以及变频自动化系统。无论是哪种自动化技术的应用, 都需要结合煤矿生产需求, 结合自动化技术特点, 对系统进行研究设计, 以求能够更好地完成对通风系统的有效管理, 保证生产安全。

2 自动化技术具体应用

2.1 基于TCP/IP协议的煤矿通风自动化系统

2.1.1 设计理念

在对系统进行设计时, 主要是针对系统应用环境的特殊性, 综合采用了系统分散设计、冗余设计以及分层设计。并以TCP/IP协议为基础, 针对煤矿通风系统对其硬件设备配置与系统进行创建, 最后系统中还采用了以太网、光纤数据传输等通信网络技术。为了提高煤矿通风系统运行的安全性与稳定性, 使用VC++语言来构建通风系统组态软件[1]。

2.1.2 功能要求

第一, 综合操作功能。即满足人工操作、半自动化操作以及自动化操作多种方式的综合操作功能。对于系统满足人工操作, 主要就是在现场可以在不使用通风系统中控制器的情况下, 通过人工操作的方式完成系统硬件设备的管理, 成功完成通风机的启闭。半自动化操作功能, 即能够满足在现场工作人员能够完成对系统的控制管理, 而远程进行监控的控制站能够完成对通风机启闭以及暂停的操作。而自动化控制功能, 即要求系统能够对通风机运行数据进行收集, 并将其输送至进行监控的主站或者分站进行分析, 最终得出对通风机启闭或者暂停的口令, 以此来满足矿井生产的需求。

第二, 遥感、遥控、遥测以及遥信功能等。即通过自动化技术的应用, 能够以远程感应来确定煤矿通风系统的运行状态, 并对系统运行状态数据进行采集, 并将其输送到煤矿主站系统中。遥测主要就是通过远程控制对现场通风机运行风速、风量以及通风机电压、温度以及电流等信息进行测量, 并将所有信息传输到主站系统。而遥控功能就是由主站向现场通风系统下达控制命令, 系统按照控制命令来对通风机运行状态进行控制。

第三, 记录故障以及越线报警功能。通过自动化技术可以对煤矿通风系统运行过程中出现故障的数据进行收集, 并且记录故障信息, 为后期设备维修提供帮助。而越线报警功能则是系统检测到通风机运行数据超过一定范围, 而触发系统的报警条件, 提醒管理人员通风系统运行不正常, 以求能够在最短的时间内完成维修。

2.1.3 系统实现

系统由工业以太环形网、地面集控中心以及监控与信息集成分站三个部分组成。其中通过以太网将系统主站与各系统分站相连, 相互之间通过以太网来完成命令传输, 自动化监控系统在收到命令后, 对通风机监控分站系统进行控制, 完成煤矿通风系统的自动化操作[2]。

2.2 变频自动化技术

对煤矿通风系统进行变频自动化改造后, 可以实现控制原工频与变频之间相互的闭锁, 以PIE变频控制方法来控制全过程, 包括就地、自动以及微机三种。一般情况下都是采用自动化的运行方式, 如果变频器现场出现运行问题, 就可直接自动转换到主通风机上。另外, 对通风机进行变频自动化改造后, 使通风机产生了柔性启动, 在运行过程中可以随意来调节风速、风量等。并且在调控过程中具有很强的随意性, 减轻了机械之间的相互冲击, 并且降低了电动机运行时产生的温度与噪音, 能够在原有基础上延长设备的使用寿命。

3 结语

在煤矿生产中通风系统是保证顺利施工的重要保障, 通过将地上新鲜的空气持续输送到矿井下, 并且将矿井中存在的废气等排出矿井, 为生产营造一个良好的环境。自动化技术在煤矿通风系统中的运用, 可以更有效地提升通风系统运行的有效性与稳定性, 可以通过远程监控来完成对设备的控制, 对提升煤矿生产具有重要意义。

参考文献

[1]杨树勇.煤矿主通风机变频驱动改造的实现[J].安徽工程科技学院学报 (自然科学版) , 2010 (03) :32-33.

通风自动化第2篇

在煤矿企业中，良好的通风系统是企业生产安全的有效保证。煤矿生产过程中只有建立良好的通风系统，才能保证有害气体顺利排出和及时注入新鲜的空气，使煤矿生产环境始终处于安全中。但传统的通风系统中存在的缺陷大多需要人工维护，不仅造成了人力的浪费，同时整个通风系统都不能在最佳的运行条件下运行。现在解决这种现状的最佳途径是应用自动化控制技术。该技术的应用不仅能让整个通风系统实现自动化管理，也能保证随时对整个通风系统进行实时的监控，保证在运行过程中一旦发现问题能及时进行维护。这样不仅大大提高了通风系统的安全性，同时，对于节约成本、提高管理效率非常有帮助。所以研究自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用，能为煤矿安全作业提供有效保障。

自动化控制在煤矿通风中的应用第3篇

关键词：自动化控制；煤矿；通风；

一、基于IP协议的控制系统在煤矿通风中的应用

1.1系统主要功能

一是现场手动操控功能，即可以不经过分站控制器，完全通过人工操控系统外部硬件，实现风机的启动、暂停和停止；二是半自动操控功能，即人工现场操控远程系统的主分站，有针对性的选择风机的启动、暂停和停止；三是自控功能，即系统通过现场采集对风机的状态信息实施分站，以决定风机的自动化控制启动、暂停、停止，达到矿井生产的需求；四是“三遥”功能，即遥测和遥信以及遥控功能。遥测功能主要是对现场通风系统风机的风量、风压和瓦斯浓度以及电机的速度、温度、电压、电流和功率等数值进程远程测量，并传递给系统主机，遥信功能则是远程采集风机、风门和电机现场开关的状态量，并传递给系统主机；遥控功能则是负责实施远方系统主机的操控命令；五是数据显示功能，即能对监测到的远方和本地的信号数据实时显示；六是故障记忆功能，即故障自动发生之后自动记录故障发生的相关数据信息；七是自动报警功能，即只要系统监测值超过预设的极限值，不管是在远方还是本地系统都能自动报警；八是冗余功能，即在系统局部出现故障之后，尽可能的维护整个系统安全有效的工作；九是拓展功能，即能在需要增加監控分站时，确保能随时与系统相连接。

1.2煤矿通风系统实现自动化控制的运转

应用这一系统之后的煤矿自动化控制通风系统主要由地面集控中心和工业以太环形网络与监控及信息集成分站三部分构成。主站借助以太网实现系统分站数据的实时交换，自动化控制系统分站则负责接收和执行系统主站的指令。

二、通风变频自动化控制系统在煤矿通风中的应用分析

2.1实现煤矿通风系统变频自动化控制的基本前提和原理

实现煤矿通风系统变频自动化控制，必须基于改造原有设备的前提之下。其原理是：将原控制柜与变频控制柜相并联，借助变频器操控风机，以实现变频与工频双回路操作系统的控制，并采取“一拖二”、“一用一备”的操作系统方式用于操控主通风机，最终实现变频与工频之间的自动切换。该系统主要是运用2台自动化控制的变频器，并分别由一台自动化控制的变频器操控，再将原有的风门控制阀箱撤销，可编程系统控制器由变频自动化控制系统控制柜直接操控，达到煤矿通风的需要。

2.2煤矿通风系统变频自动化控制的改造技术

煤矿通风系统变频自动化控制的改造，首先应将监视并控制分布式集控系统和远程通信系统的接口联网，达到远程监视与控制的目的，并能在微机监控上实现启动和监控主通风机的任意一台电机及运行实况；其次，在改造过程中，应在自动化控制的变频柜上设置能自动和手动的两种风量调控方式，并能在电机风量自动调节的情况下，能根据指定风量，实现自动化控制的调控变频器，并输出变频器运行的频率，实现频率与风量的自动化控制闭环操控；最后，经改造的煤矿通风系统，既要具备过流、过压、电源缺、过载和欠压的声光报警功能，又要实现自动性的保护功能以及频率的显示、运行状态的指示和电源显示的功能，更能在故障发生第一时间自动发出报警信号以及各种参数在各控制系统内得到即时显示的功能。

2.3煤矿通风系统变频自动化控制改造效果

煤矿通风系统的变频自动化控制改造，其效果主要有：一是实现原工频和变频相互闭锁的控制，借助PIE变频控制技术进行全程控制，控制通风机的方式主要有自动、微机和就地控制方式，但大都选用自动化控制的方式运行，这样变频器一旦出现故障就能立即切换至主通风机；二是通风机实现柔性启动，能从0～50Hz就系统电网进行适时、合理的调整，在减少机械之间相互掌机的同时降低电动机的运转温度和噪音，进而延长电动机的使用年限；三是具有较好的节电效果，节电率高达37%，这些节约的电费为企业实现经济效益最大化的同时也保证了煤矿安全高效的生产。

三、煤矿自动化控制的发展方向

3.1煤矿自动化控制实现由过程控制系统到现场信息集成的发展方向

自动化控制技术的高速发展为完成过程控制系统的自动化控制奠定了坚实的基础，高度的现场信息集成是实现过程控制中集控远控的基本要求。以往的过程控制自动化控制系统虽然可以满足现场设备的自动化控制控制的需求，但是却不能够为远程的监控提供充足的现场设备的各类信息，也就是说，传统的过程控制自动化控制系统远程监测现场设备的能力相对较弱。智能化仪表、工业以太网与现场总线等技术的不断发展成为了实现过程控制系统的现场信息高度集成的有力基础。过程控制自动化控制的思路就是以各类设备自动化控制为基础，实现煤矿安全生产的自动化控制、信息化、网络化、数字化、机械化，并且形成远程、本地、移动、固定的立体性数字信息的网络管理系统。

3.2建立基于企业级的中央集控的系统是煤矿自动化控制控制的必然趋势

在矿井一级的自动化控制集中过程控制中心引进高新的矿下采煤操作的过程控制系统，建设高效和先进的自动化控制过程控制系统，使用最新的自动化控制采煤机器和工业以太网等先进技术，并且以建设煤矿集中控制中心为基础，实现了在企业的集控中心来完成对煤矿设备的远程监测、远程控制以及远程管理。在集中控制中心使用统一的、标准的组态软件实施编程，在地面上进行各种设备或系统的现场参数化，并且经过地面的支援中心实施远程诊断，然后下达故障指令以及通知矿井工作人员及时进行处理和维护，实现集中统一企业的各类资源。

3.3未来的企业级远程集中控制中心主要功能

a）通过快速的通讯输送网和高效的自动管理网，实现了远程在线监测、控制和操作对企业所有煤矿的采煤、挖掘、运送、提升等各类系统的全部生产过程；

b）利用中心集控的软件，监测矿井内部各种设备的运行状况，远程诊断而且对煤矿设备参数进行适宜调整，做出设备的检查、维护等计划，再依据设备或系统的不同故障类型下达不同的维修指令，通知煤矿人员迅速处理现场问题；

c）在企业的集控中心内建立成企业级数据库，利用煤矿生产执行系统，综合分析生产各环节的数据，优化煤矿生产过程，合理安排关键设备的检修时间。在集控中，实施煤矿生产计划的安排、下达、检测和反馈，达到对各种设备、备件、备品的优化调度和合理配置的目标。

四、结语

总之，将自动化控制技术在煤矿通风中的应用具有十分重要的意义。但也是一份十分系统、复杂的工作。为确实提高煤矿通风系统的自动化控制水平，我们在注重提升专业技能的同时还应坚持节能环保、以人为本的基本原则，确保煤矿安全、有效、高效地运行。

参考文献：

[1]尤德玲，王磊。基于CDT通信规约的煤矿供电自动化控制分站[J]。煤矿机械，2012，（10）。

[2]王水林，孟凡平。煤矿井下排水自动化控制系统研究[J]。煤矿机械，2012，（10）。

[3]张昊。城郊煤矿综采工作面自动化控制监控系统[J]。煤炭科技，2012，（3）。

[4]李宗明。煤矿自动化控制与矿山物联网的探讨[J]。煤炭技术，2012，（8）。

基于自动化控制的煤矿通风系统研究第4篇

随着煤矿开采规模的日益扩大, 煤矿安全生产也越来越受到人们的重视。为了增加煤矿开采的安全性, 自动化控制技术在煤矿通风中得到广泛应用。自动化控制技术能为矿井安全生产提供设备保障, 实现在地面调度中心监测一线生产工艺数据及设备运行状态, 达到远程控制要求, 减少危险场所投入人员, 从而增强矿井安全生产能力。

1 煤矿通风系统设置的必要性

中国是煤炭消耗大国, 但在对煤炭进行利用时, 煤炭安全事故屡屡发生。截至2014年11月, 中国煤矿百万吨死亡率为0.25。伴随重点行业领域专项整治的不断深入, 已对902个小煤矿实施关闭。同时国家安全监管总局等十二部门联合下发通知, 要求到2015年底, 全国将关闭2 000处以上小煤矿。油气管道排查出有30 000多处隐患, 已整治隐患占34.1%, 较上半年提升了20个百分点。

统计数据表明, 煤矿发生最多的安全事故为瓦斯灾害事故, 对社会形成了不良影响, 给人民生命安全带来了极大损失。风量不足、通风设施不全是瓦斯爆炸的主要原因。风量越大, 可爆混合气体的体积就越大, 例如400 m3/min的风量情况下, 2 min内可瞬间形成≥840 m3的爆炸气体, 最终导致整个矿井内部分或全部人员死亡。

煤矿通风系统是通风设施、通风方法、通风方式的总称。煤矿通风系统的设计需要在实现安全生产的前提下, 减少通风工程量并降低通风费用, 最终实现经济效益的提高。总的来说, 需要从人员管理、通风设施、技术指导、队伍建设等方面做好矿井通风管理。矿井通风是煤矿生产的一个重要环节, 煤矿井下开采存在瓦斯及其它有害气体、煤尘、煤炭自燃等严重威胁, 只有控制好煤矿通风, 才能加强煤矿安全保障能力建设, 进一步夯实煤矿安全技术基础工作, 使采矿系统合理、稳定、可靠, 减少事故隐患, 杜绝事故的发生。要想提升煤矿生产环境质量, 需要防治煤尘、瓦斯及火灾, 提高矿井抗灾救灾能力, 最经济、最基础的解决方法就是搞好矿井通风工作[1]。

2 基于自动化控制的煤矿通风系统

自动化控制系统采用最先进的Rockwell网络三层结构。a) 信息层。在信息层应用以太网连接一些信息系统, 从而进行信息收集;b) 控制层。自动化系统及系统控制层使用DH+、RI/O及控制网等系统进行控制, 更好地完成了I/O控制 (input/output, 输入输出端口) 和闭锁及各个部分之间的报文传送, 这样在很大程度上保证了控制信息的实时性和准确性;c) 诊断层。在自动化控制系统的设备层面, 采用具备DN接口的先进设备, 这样可以方便安装, 在一定程度上降低了成本, 且可实现对所出现故障的快速诊断。

煤炭行业是一个技术性较强的行业, 通风系统中应用自动化控制技术是采用“分散检测, 集中控制”的方法, 进行若干监控分站的设立, 对煤矿各个位置的风压、风量、有毒气体含量、温度等状况作出动态检测, 并将所获取的数据通过通信电缆传送至煤矿通风主站, 实施集中管理与监视。待通风主站对监控分站数据进行接收后, 通过相应的算法推算, 进而得到煤矿风量分布状况, 明确风量控制最佳方案。之后, 转化方案为控制指令, 向监控分站控制系统作出反馈, 并依靠变频装置控制通风机风量, 从而实现煤矿通风的自动化控制。煤矿通风系统自动化控制原理如图1所示。

2.1 传感器

煤矿通风自动化控制系统需完成对不同信号的传输与接收, 包括指令与监控数据[2]。传输多路信号的方式包括频分制和时分制, 频分制是依照不同频率把各路信号进行发送和接收, 时分制主要是按照不同时序, 将各路信号进行依次传送。其中, 频分制形式有着很大的优点, 其不但电路简单, 且故障较少, 因此传感器系统采用频分制作为传输电路信号的方式。在频分制系统中, 使用定型生产的载频器接收和发送频率, 通过动力线 (主要是500 V以下的动力传输线) 实现信号传递。进行通风风量控制的前提是能较为精准地测量通风机风量和矿井环境状况, 风压、风量、有毒气体浓度、温度等均需要相关测量数据, 测量方式主要是在巷道中放置各种传感器。应用差压变送器测量风压;通过在确定面积的巷道中安装恒流式风速仪、热式风速仪、三杯电涡流式传感器、恒温风速仪等风速检测装置来测量风速;应用光干涉、红外线吸收、定电位点解法、光谱法等测量井下CO浓度;应用红外线辐射技术或热敏元件测量温度。

2.2 通风系统

通风系统设计主要通过两种途径实现风量的调节:a) 调节通风机电机转速。设置变频装置, 便可对通风机电机转速做出有效改变;同时, 井下局部通风机自动控制的实现, 可应用定时控制的形式, 并在装置定时器的基础上, 加设爆破开关, 从而能够在爆破后实现自动通风;b) 通过改变风门或百叶窗的角度, 实现风量调节和控制。采用频率发送器将风门和叶片状态信号传送到地面控制室。此时, 地面控制室可根据需要, 发出信号, 来转动风门或叶片[3]。

2.3 中央控制设计

中央控制系统主要通过微型计算机来实现系统功能, 这一类型的计算机扩展能力强、接口多, 且能完成大部分任务, 用它进行自动化控制, 精度高、速度快, 能优化控制过程, 很好地满足了煤矿通风自动化控制系统的要求。中央控制系统的任务主要是采集和处理监测站数据, 并以实际需要为依据来对通风量作出动态控制。此外, 监控、报警等功能也要依靠中央控制系统来负责。归结起来, 由中央控制系统所具体负责的任务包括如下内容:发出监控指令;处理反馈监控信息;修改监控数据;依据控制信号执行相应动作;对通风设备工作状况进行监视, 在遇到异常的情况下, 报警或启动处理程序来作出处理。

3 结语

煤矿对中国经济发展有着至关重要的作用, 实现通风安全管理现代化是确保煤矿开采安全的根本措施。而由于煤矿通风不畅导致的煤矿安全事故事件频繁发生, 因此, 应加强煤矿通风系统的设计。提出了自动化控制的煤矿通风系统, 分别从传感器系统、中央处理器及通风系统三部分给予综合设计, 最终保证煤矿通风的顺畅性, 改善煤矿开采环境, 防治煤矿安全事故的发生。

参考文献

[1]高俊祥, 高孝亮.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].煤矿安全, 2011 (11) :81-84.

[2]赵梓成, 谢贤平.矿井通风理论与技术进展评述[J].云南冶金, 2009 (3) :23-31.

通风自动化第5篇

关键词：煤矿通风,自动化,安全控制技术应用

煤矿生产的安全问题是生产管理的重中之重, 煤矿通风系统是保证生产是否安全的重要保障。由于该系统是由多种系统组合而成, 加之井下环境的特殊性, 容易出现潜在危险多、管理不到位等问题。因此, 只有科学地应用自动化控制技术, 实现对煤矿通风安全的全面控制, 才能比较彻底地解决好煤矿井下通风的问题。认真研究煤矿通风安全技术的原理和效果, 加强煤矿通风安全自动化控制技术的应用, 对于有效防止有害气体对煤炭生产造成的危害, 对于保证现场作业的安全, 对于提高煤矿的生产效率, 具有积极的促进意义。

在煤炭生产中, 煤矿通风具有三大作用:

(1) 清除有害气体。在深达几十米、几百米的地下, 除了岩石与煤层等固体物质之外, 还有地下水、各种气体等物质。其中, 一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等有毒有害气体, 均会给人身安全带来伤害。煤矿通风的根本性作用就是及时清除地层中溢出的有害气体, 降低危害指数, 创造安全的生产环境。

(2) 预防生产事故。煤矿通风通过排出有害气体, 输入新鲜空气, 可以实现井下空气流通, 有效预防生产人员缺氧窒息、粉尘堆积、瓦斯气爆炸等生产事故的发生, 从而保证了生产人员的健康状态, 提高了煤炭生产的安全性。

(3) 指导煤炭生产。煤矿通风是通过通风系统得以实现的, 通风系统的设置与性能, 直接影响着生产部门对煤炭生产场地的选择和掘进, 在设置与性能比较良好的地方, 可以促进煤炭生产进度, 在有害气体经常溢出或浓度较大的地方, 可以提前根据通风情况制定适宜的生产作业方案。

1 PLC自动化控制技术

PLC是Programmable Logic Controller英文缩写, 即:可编程逻辑控制器。PLC是一种应用于工业生产的数字化机电自动操作设备。其工作原理如下:在存储器中编辑好控制程序, 根据逻辑运算、顺序运算等数学原理, 发出计数计时、算术运算等指令, 通过输入输出等传导系统, 在执行系统末端实现对机械生产设备的控制。

PLC自动控制技术依据“集中控制, 分散检测”的工作原则, 在煤矿的各个工作面上, 设置若干监测点, 监测所在区域的风压、风量、温度、粉尘及瓦斯等变化情况, 即时将监测数据传回控制系统, 供主机操作人员分析、推断, 然后将操作人员下达的指令传输到通风机等机械系统, 利用变频装置实现对通风的控制, 自动改善煤矿的通风状况, 从而有效避免有毒有害物质对生产人员的伤害。

PLC自动控制技术, 主要通过传感系统、中央控制系统、执行系统的共同作用得以实现。

1.1 传感系统

传感系统相当于PLC的神经系统, 其主要功能是测量各种监测对象和传递数据信号。在测量与监测方面, 有测量风压的差压变送器, 检测风速的风速仪, 检测矿井瓦斯浓度的光谱仪, 测量温度的红外监测仪、热敏仪等仪器仪表;在传递数据方面, 通过载频器发送接收频率, 通过专用线或动力线来传递信号。现行的传输制式有两种, 一种是时分制, 一种是频分制。时分制是根据信号时序的不同来依次发送与接收各路信号;频分制是根据信号频率的不同来发送与接收各路信号, 具有电路简单、传输容量大、故障率低等优点, 最为常用。

1.2 中央控制系统

中央控制系统, 简称CPU, 相当于PLC的大脑, 其主要功能是汇总并分析由传感系统传输回来的各种信号与信息, 按照对生产影响的轻重缓急不同情况, 下达动态调整指令, 同时向主机操作人员显示工作状况, 另外在紧急时候, 可以第一时间下达报警指令。

能否有效实现控制, 关键是中央控制系统的运算能力, CPU接口多、运算速度快、扩展能力强、自动化程度高的, 其控制速度与精准性就强。

1.3 执行系统

执行系统相当于PLC的肌肉与骨骼, 其主要作用是接受指令控制通风。完成这一功能, 有两种途径, 一是改变风门或百叶窗的角度, 二是通过变频装置。前者的运行机理是调整风门或百叶窗开合角度, 这种操作方式需要主机操作人员综合分析相关数据后, 手动下达指令;后者可以实现PLC完全自动控制, 需要精细化检测工作面瓦斯浓度、空气温度等信号数据, 需要更为高级的中央控制系统软件。目前, 我国依旧使用的是第一种执行途径。由此可知, PLC自动控制技术自我研发自我完善, 以及相关的仪器设备的升级换代, 是未来的发展方向。

2 PLC自动化控制技术的应用

在矿井通风工作领域引入PLC自动化控制技术, 可以大幅提高通风系统的可靠性, 可以大幅提升矿井通风的管理水平, 可以有效节约人力资源成本。

在矿井通风领域, PLC自动化控制技术有以下应用:

2.1 实现数据的实时监测

需要监测的数据主要有:监测所在区域的风压、风量、温度、粉尘及瓦斯等变化情况;监测风机、仪器仪表等设备的运作情况。监测的途径:分布于各个区域的传感器、监控器、控制器。通过这些设备, 可以为技术人员提供完整的实时监测。

2.2 发现并排除异常状况

当工作面发生异常状况的时候, PLC自动控制系统可以立即发出指令, 自动开启备用通风系统, 加强有害气体的排放, 同时切断工作台面电源, 防止发生闪爆等恶性事故, 另外, 向相关单位和人员发出警报, 提醒技术人员开展救援与排查工作。

2.3 记录并查询数据报表

PLC自动控制系统具有强大的存储功能, 在记录、存储各个监测数据的同时, 可以对监测数据和操作执行情况进行自动备份。技术人员可以据此查询各种数据, 并根据数据总结、分析出PLC的工作情况, 还原煤矿生产的即时状况。

3 结论

在煤矿通风中, PLC自动控制技术与常规继电器控制技术相比较, 具有可靠性高、维护便捷、发生故障少、节约人力成本等优点。在实际工作应用中, 我国的PLC自动控制技术与发达国家的相比, 仍然存在计算机软硬件技术相对落后的情况, 我们更应该积极引入PLC自动控制技术, 在应用过程中提高和完善PLC自动控制技术, 以促进我国矿井通风事业的全面发展。

参考文献

[1]高毅.煤矿通风系统中的安全问题分析[J].企业技术开发, 2014 (10) .

试论自动化技术在煤矿通风中的应用第6篇

1 探讨基于TCP/IP协议设计的通风自动化系统在煤矿通风中的应用

1.1 系统工作原理

该系统结合煤矿环境恶劣的现状, 分别采取了分层和分散以及冗余的设计方法, 得出煤矿自动化通风系统所需的硬件配置和总体的结构框架, 并利用光纤传输技术、以太环形网络技术和多机备用来提高通风自动化系统的可靠性, 再借助VC++与组态软件, 从而设计出煤矿自动化通风系统的主分站软件, 以此提升煤矿通风的安全和可靠度。

1.2 系统主要功能

一是现场手动操控功能, 即可以不经过分站控制器, 完全通过人工操控系统外部硬件, 实现风机的启动、暂停和停止;二是半自动操控功能, 即人工现场操控远程系统的主分站, 有针对性的选择风机的启动、暂停和停止;三是自控功能, 即系统通过现场采集对风机的状态信息实施分站, 以决定风机的自动化启动、暂停、停止, 达到矿井生产的需求;四是“三遥”功能, 即遥测和遥信以及遥控功能。遥测功能主要是对现场通风系统风机的风量、风压和瓦斯浓度以及电机的速度、温度、电压、电流和功率等数值进程远程测量, 并传递给系统主机, 遥信功能则是远程采集风机、风门和电机现场开关的状态量, 并传递给系统主机;遥控功能则是负责实施远方系统主机的操控命令;五是数据显示功能, 即能对监测到的远方和本地的信号数据实时显示;六是故障记忆功能, 即故障自动发生之后自动记录故障发生的相关数据信息;七是自动报警功能, 即只要系统监测值超过预设的极限值, 不管是在远方还是本地系统都能自动报警;八是冗余功能, 即在系统局部出现故障之后, 尽可能的维护整个系统安全有效的工作;九是拓展功能, 即能在需要增加监控分站时, 确保能随时与系统相连接。

1.3 煤矿通风系统实现自动化的运转

应用这一系统之后的煤矿自动化通风系统主要由地面集控中心和工业以太环形网络与监控及信息集成分站三部分构成。主站借助以太网实现系统分站数据的实时交换, 自动化系统分站则负责接收和执行系统主站的指令。

2 通风变频自动化系统在煤矿通风中的应用分析

2.1 实现煤矿通风系统变频自动化的基本前提和原理

实现煤矿通风系统变频自动化, 必须基于改造原有设备的前提之下。其原理是:将原控制柜与变频控制柜相并联, 借助变频器操控风机, 以实现变频与工频双回路操作系统的控制, 并采取“一拖二”、“一用一备”的操作系统方式用于操控主通风机, 最终实现变频与工频之间的自动切换。该系统主要是运用2台自动化的变频器, 并分别由一台自动化的变频器操控, 再将原有的风门控制阀箱撤销, 可编程系统控制器由变频自动化系统控制柜直接操控, 达到煤矿通风的需要。

2.2 煤矿通风系统变频自动化的改造技术

煤矿通风系统变频自动化的改造, 首先应将监视并控制分布式集控系统和远程通信系统的接口联网, 达到远程监视与控制的目的, 并能在微机监控上实现启动和监控主通风机的任意一台电机及运行实况;其次, 在改造过程中, 应在自动化的变频柜上设置能自动和手动的两种风量调控方式, 并能在电机风量自动调节的情况下, 能根据指定风量, 实现自动化的调控变频器, 并输出变频器运行的频率, 实现频率与风量的自动化闭环操控;最后, 经改造的煤矿通风系统, 既要具备过流、过压、电源缺、过载和欠压的声光报警功能, 又要实现自动性的保护功能以及频率的显示、运行状态的指示和电源显示的功能, 更能在故障发生第一时间自动发出报警信号以及各种参数在各控制系统内得到即时显示的功能。

2.3 煤矿通风系统变频自动化改造效果

煤矿通风系统的变频自动化改造, 其效果主要有:一是实现原工频和变频相互闭锁的控制, 借助PIE变频控制技术进行全程控制, 控制通风机的方式主要有自动、微机和就地控制方式, 但大都选用自动化的方式运行, 这样变频器一旦出现故障就能立即切换至主通风机;二是通风机实现柔性启动, 能从0~50Hz就系统电网进行适时、合理的调整, 在减少机械之间相互掌机的同时降低电动机的运转温度和噪音, 进而延长电动机的使用年限;三是具有较好的节电效果, 节电率高达37%, 这些节约的电费为企业实现经济效益最大化的同时也保证了煤矿安全高效的生产。

3 结语

总之, 将自动化技术在煤矿通风中的应用具有十分重要的意义。但也是一份十分系统、复杂的工作。为确实提高煤矿通风系统的自动化水平, 我们在注重提升专业技能的同时还应坚持节能环保、以人为本的基本原则, 确保煤矿安全、有效、高效地运行。

摘要：煤矿通风系统是否安全可靠, 直接关系到煤矿能否安全、高效运转。将现代自动化技术应用于煤矿通风工作之中, 不仅能有效提升煤矿通风效果, 还能实现煤矿通风系统自动化、无人化的运转, 更能提高煤矿的生产效率和安全系数。基于此, 笔者将本文命名为《试论自动化技术在煤矿通风中的应用》, 首先探讨了基于TCP/IP协议设计的通风自动化系统在煤矿通风中的应用;然后分析了通风变频自动化系统在煤矿通风中的应用, 最后对全文进行简单的总结。旨在与同行交流, 不断提高煤矿通风系统自动化程度, 确保煤矿安全有序高效运转, 并促进我国煤矿业的可持续发展。

关键词：自动化技术,煤矿通风系统,应用

参考文献

[1]荚胜丰.特大型矿井通风系统合理性研究[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2011, (8) .

[2]田浩, 李良松.目前我国矿井通风现状分析[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2011, (8) .

通风自动化第7篇

矿井通风机是矿井的主要设备之一。它的正常、稳定运行直接影响到矿井生产条件、生产效率和井下工人的人身安全。传统的矿井通风机采用的是恒速电动机拖动风机,通过调节挡板或阀门来调节风量,其功率损耗大,运行效率低。随着自动化的发展,结合PLC控制技术和变频调速技术,对通风机进行自动化改造,使其可以根据风量自动调节风机转速,使矿井通风机通风高效、安全,达到了明显的节能效果,还具有较高的经济效益。

2 系统功能要求

本系统以一台(2×4kW)小功率的对旋轴流式通风机为控制对象[1],由于该风机功率较小,作为井下的局扇使用,为井下的掘进工作面进行局部通风。传统的控制手段利用继电器控制系统,这种控制方式存在很多的缺点。现对其控制系统进行自动化改造,利用可编程控制器及变频器技术控制局部通风机,以矿井掘进工作面的气压压力和瓦斯浓度为主控参数,实现对局部通风机系统工作过程和运转速度的有效控制[2]。具体功能要求如下。

(1)通风机可实现自动/手动工作方式,即通过PLC控制变频器通断,使通风机处于变频/工频的运行状态。

(2)通风机处于变频工作状态时,通过压力传感器检测掘进工作面气压压力并自动调节电动机转速以维持所需风量不变。另外,还通过瓦斯浓度传感器检测工作面瓦斯浓度的大小,自动调节电动机的转速使其控制在安全范围内[3]。

(3)对掘进工作面的瓦斯浓度设定上限报警值和上限断电值,当瓦斯浓度大于设定报警上限时,发出报警。当瓦斯浓度大于上限断电值时,PLC将切断风机电源,防止瓦斯爆炸。

(4)当变频器出现故障时,系统手动切换风机工频运行,并发出报警。

3 系统设计方案

为实现上述功能要求,本系统以气压压力和瓦斯浓度为输入参数,利用压力传感器和瓦斯传感器为模拟量输入端接入PLC。以风机为控制对象,PLC为核心控制器,连接两台变频器,控制风机的变频运行。此外,还可控制通风机变频/工频运行状态,手动变频运行状态及故障的报警和停运等[4]。控制系统方框图如图1所示。

(1)硬件电路设计

该风机控制系统的设计包括主电路设计、控制电路设计及PLC接线设计。硬件电路设计如图2所示。

1)主电路

如图2所示,M1、M2为对旋风机的两台电机,交流接触器KM1、KM3控制其变频运行,KM2、KM4控制其工频运行,VVVF1、VVVF2为风机、泵类专用变频器MM430。其余元件QS1为主电路电源开关,FU1为熔断器,FR1、FR2为热继电器。

2)控制电路

在风机自动变频运行时,传感器采集气压信号和瓦斯浓度信号送到PLC,通过PLC控制风机变频运行。如图2所示,QS2为PLC的上电开关,SB1为控制风机M1的自动变频运行按钮,SB2为控制风机M1的停止按钮,SB3为控制风机M1的手动变频运行按钮,SB4为控制变频器的故障复位按钮,SB5为控制瓦斯浓度超限报警的解除按钮,SB6为报警灯的调试按钮,这六个按钮作为PLC的输入端,接在PLC的I0.0-I0.3及I1.0-I1.1端口。同时,HL1、HL3为风机M1、M2变频运行的指示灯,HL2、HL4为风机M1、M2工频运行的指示灯,连接在PLC的输出端口的Q0.0-Q0.3;HL5为瓦斯浓度超限报警指示灯,B1为瓦斯浓度报警铃,连接在Q0.6端口;HL6为变频器故障报警指示灯,B2为变频器故障报警铃,连接在Q1.1端口。

3)PLC接线

本系统选用西门子公司生产的S7-200系列中的CPU224,本机带有14个数字量输入端和10个数字量输出端,外接一个EM235模拟量模块,为实现气压和瓦斯浓度的模拟量控制[5]。PLC的I/O端口地址分配如表1所示。

4)EM235的配置和校正

模拟量模块EM235在连接电路之前,必须要配置和校正。配置是根据实际输入信号的类型和范围,即对掘进工作面气压压力和瓦斯浓度上限值及下限值的设定,对六个开关SW1到SW6进行组合设定。校正是在模块使用前,对其调零和调满度的操作。

5)变频器的选择和接线

本系统选用两台MM430(C型)变频器,其接线如图1所示。变频器所接端口功能及与PLC对口端位置见表2。

(2)软件程序流程图及说明

局部通风机系统主程序流程如图5所示。

根据《煤矿安全规程》的规定,当瓦斯浓度达到或超过1.5%CH4时,应进行排放瓦斯处理。并且控制系统可随时设定瓦斯浓度上限值,当瓦斯浓度传感器送来的值超过上限值,系统应排放瓦斯,同时停止供电电源,切断点火源。同样,控制系统应设定气压下限值,当压力传感器送来的压力值小于下限值,系统进行变频运行,增加气压压力。最后,系统还设置了切换频率的上限值,当风机运行速度超过上限值,使系统切换到工频运行状态。

4 结束语

采用西门子PLC控制的煤矿矿井通风系统对老设备进行节能技术改造,不仅简化了系统,提高了设备的可靠性和稳定性,节省能耗,同时还大大提高了煤矿生产的安全系数,具有较高的推广价值。

参考文献

[1]解启栋.变频调速技术在矿井轴流式通风机的应用[J].煤矿机电,2003(06):45-47.

[2]周九宁.可编程控制器在矿山设备中的应用[J].采矿技术,2004,4(1):45-46.

[3]李德俊.煤矿井下局部通风机的使用和控制[J].北京工业职业技术学院学报,2004,5(2):53-57.

[4]吴燕翔,李权任,成萍,等.基于PLC的矿井通风机变频控制系统的设计[J].科学技术与工程,2009(16):78-79.

通风自动化第8篇

关键词：矿井通风,调节通风,自动化系统

1 序言

通风系统调节准确性和及时性直接关系到矿井的安全和运行成本, 目前通风系统调节处于人工调节阶段, 人员劳动量大, 调节不及时且调节准确性差, 为进一步解决矿井通风系统管理中的通风调节问题, 本论文引进压差法矿井自动通风调节系统。

该系统包括自动化控制器、压差测试装置、自动调节装置、传感器等。

2 自动化控制器

基于压差法的矿井自动通风调节系统核心为自动化控制器, 本系统控制器采用西门子PLC为主要控制元器件, 包括位移传感器、压差传感器、动力源控制装置 (本论文设计动力源是气动, 其装置是本安电磁阀) 、数据传输、开关按钮、声光报警器等。

研究的技术关键点为:控制系统原理和控制器基本架构。

控制系统原理:压差传感器采集压力变化数值, 通过设置参数装换为通过调节系统的风量, 再根据预先设定的需风量进行比对, 确定调节系统通风断面的变化大小, 同时位移传感器监视通风断面的变化, 保证系统调节准确且快速。

控制器基本架构, 控制器采用PLC控制器, 控制器控通过电流信号与位移传感器、压差传感器、动力源开闭按钮相连接, 通过开关量与手动按钮连接, 通过RS485信号与上位机进行数据和指令的传输, 在控制器上预留瓦斯、声光报警器、视频接口, 并可以与其他控制器进行数据传输。

3 压差测试装置

压差测试装置关系到系统的准确性, 是系统最核心的数据采集设备, 压差测试装置的技术要求进入测试区域内风流平稳、压差测量精度高、数据采集准确、数据传输快等。

压差测试装置采用圆形设计, 主要是保证压差采集的准确性和进入测试装置的风流平稳, 易于测量且数据精度高。

压差测试装置进风测安装有均风装置, 主要是消除通风系统涡流造成的数据采集误差。在测试装置上布置两排数据采集管, 其中在每排布置4个压力采集孔, 两两对应, 测压管深入测试装置内侧10cm处, 4个测试孔外部用软管连接, 进行压力平均处理。两排测试孔之间距离不得少于1m, 主要是保证压差传感器数值的读取和测量。

压差测试装置对每个测压管进行防尘处理, 保证所有测压管的通畅, 静压传导准确。

4 自动调节装置

自动化调节装置是矿井自动调节通风系统的主要调节机构, 本论文采用气动为动力源。

自动调节装置设计要求调节准确、运行速度慢、密封性好、安全性高等。

根据技术要求, 自动调节装置采用通风断面缩小的方式, 调节速度为0.5m/min, 移动精度为1cm。

自动调节装置与压差测试装置相连, 通过圆形阻风器向前移动, 起到调节通风断面的作用, 同时根据压差测试装置中风量的变化, 确定圆形阻风器的移动方向和移动大小, 位移传感器监测圆形阻风器的移动方向和移动大小。

圆形阻风器移动动力为缓冲气缸, 气缸最快伸出速度为0.5m/min。带载后, 移动伸出速度为0.3m/min, 满足精确调节的目的。

5 实验论证

实验论证是论证系统的完整性和调节的准确性。进一步发现系统存在的问题, 并进行修改和完善, 为现场实地测试做准备工作。

主要是在自动风窗前后布置压力测点, 单管压差计测量两点压差, 与压差传感器数值比对;模拟巷道的断面为半圆拱, 尺寸为2.8m (宽) ×2.9m (长) , 人工调节风阻器开口大小;模拟巷道通风选择抽出式通风, 通过风机变频, 控制测试系统的风量。

通过多次测试, 得出系统测试数据, 如表1所示。

通过实验可以得出, 调节装置的调节误差小于4%, 所以, 矿井自动通风调节系统是可行的。

6 结论

通过理论设计和实验验证, 得出以下几点结论:

(1) 矿井自动调节通风系统构成为自动控制器、压差测量装置、自动调节装置; (2) 矿井自动通风调节系统调节误差小于4%; (3) 矿井自动通风调节系统可以解决矿井通风调节不及时和不准确问题。

参考文献

[1]白华宁.矿井通风系统风窗风量自动调节控制装置技术研究[J].科技情报开发与经济, 2012, 22 (20) :145.

[2]吴强, 李孝东, 秦宪礼.从矿井通风系统改造实例谈调节风窗的重要性能[J].煤矿安全, 1996 (7) :38-41.

通风自动化第9篇

1 通风系统在煤矿中的重要作用

伴随着我国工业化和市场化的高速发展, 作为提供动力的能源行业, 其供需矛盾愈发的凸显出来。我国作为能源大国, 虽然煤矿储藏量非常丰富, 但由于我国煤矿消耗量惊人, 因此煤矿资源的供需矛盾异常突出。在煤矿采挖量逐年增大的同时, 瓦斯爆炸事故也是时常发生, 不仅对采挖工人和人民群众的生命财产安全造成了重大影响, 也造成了非常严重的经济损失, 致使煤矿企业面临亏损甚至破产危机[4]。因此, 在煤矿生产活动中保证开采安全, 是十分必要且迫在眉睫的。根据调查研究表明, 煤矿生产安全事故绝大多是都是由瓦斯爆炸引起的, 而煤矿通风系统的工作状况与瓦斯爆炸事故之间存在着必然的联系。煤矿的通风系统的主要作用是将煤矿开采空间里的高浓度有毒有害和危险气体排出至大气中, 并将新鲜的空气输送至工人工作环境内。通风系统可以有效降低工人工作环境内的有毒有害气体含量, 并稀释危险气体浓度至安全范围, 保证煤矿生产安全和工人的人身安全。

2 煤矿通风安全影响因素

通过分析典型的煤矿生产安全事故案例, 可以发现煤矿通风安全存在的影响因素主要有以下三点, 即自然环境因素、人为因素和装备设施因素[5]。自然因素是指由于煤层结构十分复杂, 随车开采深度的增加, 受到土质内部应力和瓦斯压力的影响, 瓦斯会大量涌出, 极易引起瓦斯爆炸事故。人为因素是指采矿工人的文化素质普遍偏低, 缺乏基本的安全意识和防范意识, 不规范操作频繁发生, 岗前培训和考核制度不严格, 导致了人为事故的发生。装备设施因素指矿井下面的防尘设施不完善, 非常容易造成矿井内的粉尘堆积和飘扬, 极易引起爆炸事故。同时缺少完善的监控设备和应对措施, 从而造成监测数据存在误差, 致使安全事故的发生。

3 自动化控制系统在通风系统中的应用

煤矿通风自动控制系统的原理图如图1所示, 通常是同时检测不同监测站的数据指标, 包括风量、风压、有毒有害气体浓度等信息, 将这些数据传输至处理中心, 经过系统集中分析之后, 发出控制指令, 并传输至各个控制点, 调节通风机风量, 实现煤矿通风系统的自动控制。

煤矿通风系统通常可以分为传感器系统、通风系统和中央控制系统三大部分。传感器系统采用在巷道内安装的各种类型传感器来精准的测量矿井内的风量、风压、有毒有害气体浓度等相关数据。通风系统的作用是调节风量。改变风量主要有两种方式, 一种是通过变频装置改变电机转速, 另一种是通过改变百叶窗的开合角度来控制风量。中央控制系统的作用是采集各监测站的数据, 集中分析处理后, 发出操作指令;如果遇到异常情况, 可以自动报警并执行预定程序进行处理。

4 模糊控制系统在通风系统中的应用

模糊控制是一种人工智能控制策略, 不需要精准的数学模型, 可以充分利用现场工作人员的操作经验, 适合非线性、多干扰、纯滞后的系统, 因此本文的煤矿通风控制系统采用模糊控制来实现。其系统框图如图2所示。

模糊控制器的结构有很多种, 本文根据实际情况, 考虑到被控对象的实际情况, 采用了二维模糊控制器, 其结构图如图3所示。

模糊控制器是以瓦斯浓度偏差量和偏差变化率作为输入量的, 将变频器的输入电压作为输出量。将传感器检测到的实际浓度值与设定值比较, 得到瓦斯浓度偏差和偏差变化率, 然后分别按隶属度函数计算出各自的模糊量。模糊控制器根据这两个输入量, 并结合模糊控制规则得到输出模糊量, 再对其反模糊化就可以得到输出精确控制量, 从而控制变频电源的输出频率, 通过改变风机的转速, 达到控制通风量的目的[6]。

5 系统仿真及总结

本文采用单闭环模糊控制系统, 模拟了正常通风下的模糊控制模型的建立与仿真, 并通过Matlab平台进行了建模和仿真。建立的模块框图如图4所示:

图4中:是基本模糊控制器的误差、误差变化率的量化因子和输出的比例因子。通过调节这些参数, 可以改变控制器的效果。其中为调整的模糊控制器的误差、误差变化率的量化因子及输出的比例因子。调整这些参数, 可改变调整结果。电动机模块[7], 仿真图形如图5所示:

由图5可知, 采用模糊控制算法对常规模糊控制算法进行优化后, 系统的响应速度快, 超调量小, 控制性能显著改善。

煤矿通风系统在煤矿生产中占有极其重要的地位, 因此保持通风系统的正常工作是十分必要的。本文在自动控制技术的基础上, 设计并验证了一套基于模糊控制的通风控制系统, 可以为煤矿生产安全提供有力保障。

摘要：本文介绍了通风系统对于煤矿生产安全的重要性, 分析了煤矿通风安全的影响因素, 并阐述了自动控制技术在煤矿通风系统中的应用价值和作用, 设计了基于模糊控制的煤矿通风系统, 并基于Matlab平台进行了仿真, 可以为煤矿通风系统的实践应用提供借鉴与支持。

关键词：煤矿,模糊控制,通风系统,自动化控制技术

参考文献

[1]池电厂.煤矿通风系统中对自动化控制技术的应用[J].电子世界, 2013, (19) :161.

[2]熊廷伟.煤矿瓦斯爆炸预警技术研究[D].重庆:重庆大学, 2005.

[3]高俊祥, 高孝亮.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].煤矿安全, 2013, 42 (10) :522.

[4]孙永奎.集中精力治理瓦斯促进煤矿长治久安[C]//2006年“安全发展”高层论坛, 2006.