矿井主通风机自动化控制技术的研究与应用

侯占友 张玉昆 王宝来

摘 要：针对矿井在扩产中出现的新问题，在充分满足矿井扩产需要的远景设计用风量的同时，应用自动化和变频节能技术对主通风系统进行了优化设计，取得了明显的节能效果，增强了通风机运转的可靠性与安全性，提高了主通风系统的自动化水平，为建设数字化绿色矿山奠定了坚实基础。

关键词：矿井：主通风机;自动化

1 概述

在现阶段的发展情况下，对于矿井的开发来说，主通风机的合理应用是非常重要的，并且是矿井开发中必不可少的设备。由于社会地快速以及高效发展，信息化的时代已经到来，所以在主通风机的控制工作中应合理地结合自动化技术，以提高主通风机的应用水平。目前，国内大部分矿井采用是恒转速的风机，井下所需的风量风压通常是利用调节闸门大小、改变叶片角度及数目等方式来完成的。由于风量风压控制工作的复杂性，就必须要建立一种有效的控制技术，例如自动化的控制技术，这可以提高控制过程地准确性和有效性。

2 总体设计

矿井主通风机自动化控制系统采用高压变频器+可编程逻辑控制器+远程监控方式自动控制矿井风机。使用高精度的差动和真空传感器，并依靠可编程逻辑控制器的高速数据处理功能来实现对风量的准确计算，同时增加一套操作及监控设备，完成必要的操作和上位机监控功能，改造现有风门控制，增加风门限位开关等。

主通风机自动化系统的主要作用如下：（1）可以控制和识别低压配电系统的开关状态，以实现对低压配电系统的电参数的检测。（2）使用电动机内置的振动传感器来实时监视电动机的运行参数，进而为快速處理系统的控制算法提供可靠的平台。（3）有效收集完整的以太网共享系统中的实时数据，并为远程监控系统提供实时数据。（4）检查减震器电动机的启动和停止，并在主通风机电动机上安装一个逻辑块，以避免故障。（5）可以远程监控系统提供以太网通信，以高效开展频率转换或输送空气量给逆变器的工作。（6）启动和停止主通风机时自动控制加速和减速过程。对主主通风机和备用主通风机进行自动更换，以便在地面起火时执行自动反冲动作，或者根据预设方案进行自动或手动反冲。

主通风机的启动/停止控制：根据检测到的主通风机参数，查看其是否正常运行，反之，则会发出相应的警告，并且主通风机无法正常启动。如果正常，需要启动主通风机以将其打开，将在闭路状态下调节风量。电网频率启动时将会使用直接启动方式。

监视运行参数：使用传感器和变送器，可以记录主通风机和电动机的运行参数，例如主通风机风量、轴温、振动、电动机温度、电流和速度，电源可以监视主通风机系统的运行状态并及时对其进行调整。

气体连接：为了更好地发挥主通风机的作用，将主通风机操作系统连接到天然气检测系统。当地铁中的瓦斯含量高且主通风机处于自动模式时，相应的程序会自动发送有关的指令，以增加变频器的输出频率，增加通风量，并可以达到安全生产以及减轻瓦斯浓度的目的。此过程也可以手动执行，即如果检测到有害气体含量过高，则会发出警报以通知监控人员，监控人员可以通过本地触摸屏或本地终端恢复空气量，并进行远程监控以提高通风量。

自动主通风机切换：如果监视系统在一组主通风机的运行参数中检测到错误，则主通风机故障系统会发出相应的警报消息，并自动切换到另一个等待的主通风机系统中，并完成对主通风机门的控制，加快主通风机的打开速度和风量设置，使得主通风机更换在4.7分钟内完成。

自动防风：严格控制主通风机的运行状态。如果发生地下大火，则需要进行风力发电。该系统提供两种防风运行模式。风不能在手动模式下操作，而必须在相应的控制模式下进行，并且必须与灭火器系统进行通信才能及时接收火势信息。另外一种是手动防风，这意味着当需要进行防风操作时，操作员可以使用本地触摸屏或远程监控终端发出防风命令，这时系统会自动停止正在运行的主通风机。

紧急情况的处理：这里所说的紧急状态是指可能损害主通风机的正常运行，并导致主通风机停止的状态。

在自动模式下，如果程序检测到主通风机不再工作或电压和电流波动过大，则会自动切换到另一个主通风机中，并发出警报信号，提示维护人员进行维护工作，而且在触摸屏配置界面中还提供了相应的错误信息。

3 结语

综上所述，通过技术改造，改变了传统的控制模式系统，使其运行更加稳定、可靠，还提高了主通风机的控制效率，降低了工作人员的工作强度，并且这一自动化的控制技术还具有广泛地推广和应用前景。

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作者简介：侯占友（1966-），内蒙赤峰人，硕士研究生，高级经济师，1989年7月毕业于山西矿业学院电气自动化专业，2009年6月毕业于中国矿业大学（北京）工商管理专业，现任开滦能源化工股份有限公司副总经理。