矿山井下通风自动化的改造
时间：2022-11-13 来源：博通范文网 本文已影响 人 
摘要：煤矿通风系统主要是保证井下空气清新并及时排出有害气体、热量等，以保证井下工作环境的安全性。井下通风控制工作主要以瓦斯含量的控制为主，通过控制风量，预防瓦斯含量升高和突然涌现。目前，我国许多煤矿都是由人工管理煤矿通风系统，因此，难以保证其安全、稳定性，所以，需要通过自动化控制技术提高其安全、稳定性。
关键词：矿山采矿；井下通风；自动化控制系统；改造
引言
煤矿井下通风状况关系到矿井的生产全，采用自动调节和控制的技术，加强矿井通风技术，提高安全生产能力，将矿井通风过程中的自动控制和调节的技术加以提升，是当前防止矿井安全事故、达到矿井通风自动化运行的重要技术手段。对于减轻事故发生的危害程度，提高矿井的安全系数，具有关键作用。
1煤矿通风系统自动化控制
进行煤矿通风系统的自动化安装和运行，主要是为了保持井下空气状况的安全和稳定，通过通风巷道，将井上和井下的空气加以交换，给工人提供较为舒适的工作环境，保持矿井内部的空气的新鲜，将井下的有害气体以及热量、水蒸气等加以排出，得到适合安全生产的矿井工作条件。检测的内容包括瓦斯的含量的监控，系统通风量的及时调整，瓦斯含量如果发生了异常的升高或者涌出，应该警惕是否有安全事故或者隐患存在。目前采用的人工管理的方法，对于监控和调度的自动化程度来说，不足以维护煤矿安全运行。自动化控制水平高的煤矿通风系统，能够控制风量计算模型，运用科学合理的通风系统的管理来保证系统运行的安全可靠。
2通风监控系统现状及存在的问题
世界上对煤矿井下通风控制系统的研究工作起步于上世纪九十年代，当时国外一些国家采用了一体化设计方案，通过在线检测通风系统的各项参数，能够对通风系统进行有效控制，同时，当通风系统出现故障之后自动化监控系统还能自我诊断和保护，基本保证了煤矿通风系统的安全运行。在欧美国家，通风系统主风机通常采用轴流式风机，随着对节能要求越来越重视，开始采用叶片角度可变的液压式通风机，其效率可达到85%。
我国对煤矿矿井通风机的研究起步较晚，最早主要以引进前苏联的设备为主，同时矿井风量调节工作是由人工控制的，因此在风量控制与调节方面存在一些不合理之处，无法实现实时、连续调节，同时风量控制不科学，往往是根据工作人员的经验进行工作。
目前，国内大多数煤矿都实现了通风监控系统在线监测功能，但是在自动化调节和异常情况诊断方面还有待提高，并且自动化通风管理系统的可靠性和稳定性也需要进一步改善。
2自动化控制系统整体设计
2.1自动化系统控制模式
自动化系统采用的是集中控制和分散检测的方式，建立了动态检测煤矿的监控分站，对煤矿内部的气体、风压、温度等状况进行检测，由煤矿通风总站将数据加以传输，得到了关于监控分站的各种数据的汇总，然后采用推算的算法，得到了煤矿风量的分布的情况，将风量控制方案，反馈给变频装置等监控分站中的重要位置，达到通风系统的自动化控制的目的。
2.2自动系统的原理
自动化系统是以煤矿通风主站、分站，进行检测和控制，通过风压、风量、气体、温度的传感器将系统的数据加以传输、汇总、分析和运行。自动系统包含了通风系统、中央控制以及传感器系统等内容。传感器系统包含了信号发生器等，将不同的信号加以传输和接受，得到了监控的指令和数据。信号经过传输分为频分制和时分制度，按照计划将各路信号按照频率进行接收和发送。频分制的电路较为简单，故障较少，频率的接收和发送使用载频器进行定型生产，吸纳后通过动力线传递线进行传输，并对元件进行检测。矿井的环境状况等通过风量的控制得到精确的测量，测量到的数据包括风量、风压和温度以及有毒的气体，巷道中被放置了很多传感器，如风速检测元件可以对风量进行精确的遥测。这些元件包括了恒流式风速仪、恒温风速仪、三杯电涡流式传感器、光耦感应器传感器等。采用热敏元件的温度遥测可归为红外线辐射技术，风压的遥测可以采用差压变送器进行。而红外线吸收可以使用光谱法或者定点位电解法进行CO气体浓度的遥测。
2.3通风系统的自动化设置
通风自动化系統采用风门和百叶窗的方式加以风量的控制和调节。频率发送器将风门和叶片的状态发送，最终传送到地面控制室。地面控制室根据叶片和风门转动状态，通过改变通风机的转速而产生变频信号，可以实现井下局部通风机的定时控制效果。另外，在定时器装置的外部安装防爆破冲击装置，可以实现自动通风，采用工作面作业机器运行的方式，引发气体浓度或者空气的温度的变化，最终对工作面的作业机器元件进行控制，保证其良性运转。
3煤矿通风系统自动化控制技术应用的优化方案
3.1严格控制通风的性能
目前，我国性能曲线数据主要是从两个方面获得。一方面是通风机自身的数据，一方面是通风机在运行过程中产生的数据。这两类数据都需要通过相应的试验才能得出来，所以目前为止并不是以理论的形式呈现的。因此，为了确保风量数据的准确性，必须要从通风机的自身特性入手，将最终的数据与通风机自身的数据信息综合起来。计算机网络计算则需要结合曲线的分析表达式，并且要考虑联合机的影响作用。另外关于外界环境因素对于通风机的稳定性影响这一内容也要考虑在内。具体实践当中，则需要从通风系统运行时产生的数据信息入手，曲线一般都会接近于二次抛物线。为了能够让最终的数据满足实践应用，从通风机自身的工作环境以及通风机的整体状况这两个方面开始展开调查，利用拉格朗日插值法可以得出最终数据。
3.2优化通风系统
煤矿通风系统自动控制优化之后需要考虑PLC这一因素，因为PLC本身对于外界的敏感程度不高，所以在受到辐射以及干扰的时候常常会出现瞬间断电的情况，但是这并不会影响其正常工作。而且在一些条件比较特殊的环境当中，仍然具有使用价值。
针对PLC的功能实现，需要从计时、逻辑运算以及顺序等三个方面进行，细致一点将也会包括模拟量和数字这两者的输入以及输出，同时也会具备记录以及自检这样两个功能。如果在实践当中，能够增强通风系统的优化效果，各个方面的目标能够得以实现。从国际经验来看，应用PLC自动控制软件的意义和作用较为显著，能够保障煤矿通风系统的安全性以及可靠性，提高系统的运行效率。针对煤矿矿井之下工作人员的定位以及其他相关物体的定位，矿机自动化控制技术均可以实现。煤矿矿井自动化控制技术当中，合理应用高精度设计方法可以增强通风系统的效率。从目前煤矿通风系统中自动化控制技术的应用现状可以看出，如果在实践中不断完善计算方式，能够提高自动化控制技术的应用价值，使其更加广泛被应用。
结语
在煤矿的生产环节中，煤矿通风系统是其中重要作用，通过对PLC可编程控制器为核心的煤矿通风监控系统的研究，大大提高了煤矿生产自动化水平，变频器的引入也提高了设备的使用寿命，降低了使用维护成本，使风机调速更加平稳、可靠，具有较高的经济效益。
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