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自動化控制在井下通風中的應用

文檔作者：潘晉文檔來源：同煤集團挖金灣煤業公司		點擊數：	更新時間： 2025年04月26日
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2017年第4期(總第139期)
銣；夏與芋釷
ENERGY AND ENERGY CoNSERVATl0N 2017年4月
自動化控制在井下通風中的應用
潘晉
(同煤集團挖金灣煤業公司，山西大同037000)
摘要：在系統性分析自動化控制系統運行原理與系統構成的基礎上，對其主要應用功能進行論述，希望能對自動化
控制在井下通風中的廣泛應用起到一定的推動效果。
關鍵詞：礦井；通風系統；自動化控制；應用
中圖分類號：TD724 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-0802一(2017)04—0046-02
Application of Automatic Control in the Underground Ventilation
PAN Jin
(Wajinwan Coal Industry Company，Datong Coal Mine Group，Datong 037000，Shanxi，China)
Abstract：Based on the systemic analysis of the operation principle and system structure of automatic control system,this paper di—
scussed its main application function，which played a promoting effect on the extensive use of automatic control in the underg—
round ventilation．
Key words：mine；ventilation system；automatic control；application
0引言
安全管理長期以來一直是煤炭企業日常工作的核
心要點，而通風系統作為井下安全的基礎保障，實現
對其13常運行狀態的高效、實時管控必將大幅提升井
下生產作業安全系數。但現階段，中國煤礦井下通風
系統的管理多依靠人工控制來實現，不能對通風系統
的運行進行實時動態調控，有鑒于此將自動化控制技
術引入井下通風系統管理中，必將顯著改善通風管理
質量，從而為井下生產安全開展提供更加堅實的基礎。
1 自動化控制系統概述
1．1工作原理分析
礦井通風系統自動控制化技術選用分散檢測、集
中管控的方法，在井下各區域布設若干監測站，對井
下風量、溫濕度及空氣組分等進行實時監i貝0，所得數
據則通過通訊系統傳輸至控制中心中央電腦上進行集
中分析處理，從而有效掌握整個礦井通風狀況，并依
據井下生產需求制定相應的風量調控方案，最后通過
指令傳輸與變頻控制系統實現對井下通風的自動化調
節。圖l所示即為通風自控系統構成原理圖。
1．2系統構成分析
井下通風自控系統整體可劃分為三大構成部分：
a)傳感器系統。傳感器系統對各類數據與指令的
接收通常通過兩種信號傳輸方式：(a)時分制。依據時
序的差異進行井下不同信號的傳輸；o))頻分制。依據
不同信號自身頻率的差異進行井下信號傳輸。其中頻
收稿日期：2017—01—03
作者簡介：潘晉，1987年生，男，河南固始人，2010年畢業于河
南理工大學安全工程專業，助理工程師。
·46·
煤礦通風
主站
==工==
監控分站
監督系統控制系統
風壓II¨風量ll有毒氣體II溫度Il其它¨風量調lI其它控
傳感器I|傳感器ll濃度傳感ll傳感器¨傳感器¨節單元||制單元
圖1通風自控系統構成原理圖
分制傳輸系統不僅結構簡單，且元件數量較少，在應
用中故障頻率較低，應用最為廣泛。在頻分制系統中，
信號傳輸與接收通過載頻器開展，借助500 V以下動力
傳輸線進行。此外，在傳感器系統中另一極為重要的
構成便是檢測元件，借助布設于各巷道中的檢測元件，
可對井下通風風量、環境溫濕度及氣體組分等進行精
準測定，從而為系統調控功能的實現提供指導【-1；
b)通風系統。通風系統對風量的調控主要借助兩
種方法：(a)借由對百葉窗與風門角度的調控對井下風量
開展控制，通過頻率發送裝置將信號傳輸至控制中心，
經中央電腦調控后再發送相應指令，以推動風門與葉
片的轉動；(b)借由對電動機頻率的調控實現對風量的
調節。電動機能裝配有變頻裝置，以便于調控通風機
轉速。此外，井下局部風機的自動化調控多是借由爆
破沖擊波開關進行實時控制；
C)中央控制系統。中央控制系統是借助微型計算
機實現對整個通風系統的調控，鑒于微型計算機接口
多且擴散能力較強，開展自動化控制不僅效率高且精
準度足，有效滿足了通風自動化系統的各項需求。該
系統的核心職能便是將井下收集的各通風相關數據進
萬方數據
2017年第4期潘晉：自動化控制在井下通風中的應用2017年4月
行匯總分析，并以此為基礎根據井下生產需求制定相
應的通風方案，并對其進行相應的調控。此外，中央
控制系統還兼具警報功能，可大致劃分為下述幾點：(a)
向監控站發出指令，實現對整個通風系統的動態管理；
(b)對監控站所采集信息進行匯總處理與修訂；(c)依據
實際需求制定相應的通風調節方案并發出指令，控制
執行機構動作；(d)發現井下異常狀況后，及時發出警
報并對區域進行定位，以保障井下作業安全性【2】。
2通風系統自動化控制優化分析
2．1通風性能計算
對井下通風量的調控一直是礦井通風系統管控的
核心要點，其性能曲線能有效反應井下風機運行時風
壓、功率及風量間的關聯性，進而指導井下風機運行
的方法。通常，較為常用的通風性能曲線有兩類：
a)通風機生產時自帶的；
b)根據風機運行時所測得數據計算得出的，兩者
由于均是通過實驗所得，并無相應的完整表達式。在
對井下風量開展計算時，必須兼顧考慮風機自身特性，
將其特征曲線融入通風網絡解算中，并考量外界其它
因素影響，通過二段曲線擬合的方式實現對風機性能
的有效模擬。從而獲得真實有效的風機性能測評結果。
2．2系統優化控制
針對井下通風系統運行時常見的短暫停風現象，
通過自動化控制系統可獲得有效彌補。首先，在每個
風道上布設百葉窗空風門1個，以確保倒機過程中不影
響井下風量的正常產生。圖2所示即為優化后通風系統
結構示意圖。
1號風道
2號風道
圖2優化后通風系統結構示意圖
優化后得系統再同PLC(可編程邏輯控制器)控制
系統相融合，由于PLC系統具有良好適應性，能有效應
用于較為惡劣的生產環境中，同時通過PLC系統所具備
的強大調節控制功能，便能在風機倒機的過程中確保
風量的穩定供給，避免發生短暫停風現象刪。
3通風系統自動化控制功能與應用分析
自動化控制系統在井下通風系統中的廣泛應用具
體可體現在下述幾點：
a)實時監控與危險預警。通過檢測元件，自動化
系統能對井下通風機運行狀況、巷道通風量、風壓、
氣體組分等進行動態實時監測，并將其匯總分析后比
對標準運行值，實現對井下通風系統的針對性調控，
以最大化發揮其工作效率。同時，當通風系統出現異
常狀況后，自動化系統會立即結束監測段所發出信息，
在立即發出警報的同時對故障區域進行定位，便于故
障維修人員及時趕赴事發點進行安全防護，從而大幅
提升井下作業安全系數；
b)數據匯總與編制。為便于井下作業人員能對通
風數據進行更加直觀的了解，自動化系統能將所采集
通風系統自行匯總編制成相應的多樣化報表，并依照
人員需求針對性打印其所需數據。此外，自動化系統
還能依據數據繪制相應的風機運行曲線、井下通風變
化曲線等各類圖表，一方面便于操作人員更加直觀地
了解相應情況，另一方面可將其同標準運行曲線進行
對比，更好地了解通風系統運行情況；
c)安全機制設置。自動化系統能分設不同的安全
等級，并對使用者進行權限管理。譬如安全分析員僅
能對警報信息與相應報表進行查看；系統管理技術人
員可對風機運行狀況及各類參數報表進行查看等。這
使得整個系統的管理更加嚴格和安全，能顯著提升其
運行的持久性與可靠性口_叼。
4結語
伴隨現代科技的不斷進步，煤礦生產中自動化技
術的使用日益廣泛。將這一技術運用到井下通風系統
管理中不僅能優化通風系統管理質量，更好地保障井
下生產作業安全性，同時還能降低礦井通風管理成本，
從而實現礦井經濟效益與安全效益的雙贏。有鑒于此，
礦井管理者必須及時組織專業力量，針對自身礦井實
際，構建相應的通風自控體系，從而為自身長久可持
續發展奠定良好根基。
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(責任編輯：高志鳳)

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