煤礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及智能通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、煤礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及智能通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦大生產(chǎn)系統(tǒng)中占有重要地位，主要為地下生產(chǎn)空間提供 新鮮空氣流量，有效解決地下災(zāi)害，如瓦斯爆炸堆積和高溫?zé)崞茐牡取Ｈ欢?，隨 著煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)延伸，通風(fēng)系統(tǒng)線路趨于復(fù)雜，通過(guò)風(fēng)阻增大，氣流分布不合理， 污染循環(huán)等。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控，以保證通風(fēng)系統(tǒng)的安全。關(guān)鍵詞：煤礦；智能通風(fēng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)刖言隨著十九大的成功召開(kāi)，中國(guó)已經(jīng)順利進(jìn)入社會(huì)主義建設(shè)的新時(shí)期。雖然中 國(guó)已經(jīng)進(jìn)入社會(huì)主義建設(shè)的新時(shí)期，但是煤礦產(chǎn)業(yè)在中國(guó)仍然處于高速發(fā)展階段。 就目前的形勢(shì)來(lái)看，中國(guó)的科技得到了飛速發(fā)展，煤礦技術(shù)也在不斷進(jìn)步與更新。 雖然中國(guó)的煤礦技術(shù)在科技的

2、帶動(dòng)下得到了高速發(fā)展，但是一系列煤礦事故仍然 頻繁發(fā)生。面對(duì)一系列煤礦事故的頻繁發(fā)生，比如瓦斯事故等，相關(guān)負(fù)責(zé)人只有 設(shè)置好礦井通風(fēng)系統(tǒng)，才能減少事故的發(fā)生。1煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化相關(guān)理論1.1轉(zhuǎn)變煤礦通風(fēng)方法在當(dāng)前煤礦礦井中，比較常見(jiàn)的通風(fēng)方法主要包括壓入式通風(fēng)、抽出式通風(fēng) 以及抽壓混合式通風(fēng)。通常情況下，煤礦中所選擇抽出式通風(fēng)方式，然而如果礦 區(qū)內(nèi)煤層較容易出現(xiàn)自燃情況，或者煤層深度比較小，則需要選擇壓入式通風(fēng)方 式。在選擇抽壓混合通風(fēng)方法情況下，通常所需通風(fēng)設(shè)備比較多，并且這種通風(fēng) 方式也會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)管理復(fù)雜性有所增加，因而在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中這種通風(fēng)方式應(yīng) 用比較少。1.2轉(zhuǎn)變煤礦通風(fēng)方式在煤礦

3、通風(fēng)系統(tǒng)中，為能夠?qū)侠硗L(fēng)方式進(jìn)行選擇，應(yīng)當(dāng)對(duì)以下幾個(gè)方面 條件進(jìn)行考慮：煤層自然傾向、井田面積以及煤礦內(nèi)部瓦斯程度與礦井實(shí)際地形 條件，并且還應(yīng)當(dāng)與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及安全要求等相關(guān)因素相結(jié)合進(jìn)行分析。若井田 面積比較小，則選擇中央并列式通風(fēng)方式，然而這種通風(fēng)方式也存在一定缺陷， 主要就是阻力比較大，通風(fēng)線路比較長(zhǎng)，并且容易出現(xiàn)漏風(fēng)情況，煤礦內(nèi)部風(fēng)壓 變化比較大。若井田面積比較大，則選擇中央邊界式通風(fēng)方式或者對(duì)角式通風(fēng)方 式。若礦區(qū)內(nèi)煤層比較深，且瓦斯量較大，則選擇混合式通風(fēng)方式。1.3礦井通風(fēng)量的合理分配對(duì)于煤礦通風(fēng)而言，其十分重要的一個(gè)目的就是對(duì)礦井下所存在有害氣體及 粉塵進(jìn)行稀釋或者將其排出

4、，因而應(yīng)當(dāng)對(duì)礦區(qū)內(nèi)各個(gè)地點(diǎn)通風(fēng)量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算， 在此基礎(chǔ)上依據(jù)不同地點(diǎn)具體需風(fēng)量，對(duì)風(fēng)量進(jìn)行合理分配，在此基礎(chǔ)上可使礦 井內(nèi)部各項(xiàng)生產(chǎn)工作得以正常開(kāi)展。然而應(yīng)當(dāng)注意，在煤礦開(kāi)采工作不斷實(shí)施情 況下，礦井需風(fēng)量也會(huì)不斷增加，在這種情況下可選擇將主風(fēng)機(jī)更換方式，在此 基礎(chǔ)上使礦井可持續(xù)生產(chǎn)得以較好實(shí)現(xiàn)。2現(xiàn)代礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)的重要性所謂“智能通風(fēng)系統(tǒng)”，即主要由科學(xué)技術(shù)驅(qū)動(dòng)的一套現(xiàn)代新型礦井智能通風(fēng) 系統(tǒng)。智能通風(fēng)系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)。智能通風(fēng)系統(tǒng)可以自動(dòng)感知瓦斯 濃度，智能調(diào)節(jié)礦井通風(fēng)的風(fēng)速，具有智能通風(fēng)、抽排瓦斯以及報(bào)警的功能?，F(xiàn) 代智能通風(fēng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)相比較，有許許多多的優(yōu)點(diǎn)

5、?，F(xiàn)代智能通風(fēng) 系統(tǒng)運(yùn)作方式是全自動(dòng)的，這種運(yùn)作方式十分節(jié)省人力，從而有利于工作效率的 提高。最重要的是，智能通風(fēng)系統(tǒng)可以減少瓦斯事故的發(fā)生，從而降低煤礦事故 的發(fā)生率，保障人身財(cái)產(chǎn)安全?，F(xiàn)代礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)之所以受到人們的青睞， 與它自身的優(yōu)點(diǎn)有著緊密的關(guān)系。隨著智能通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)逐漸被人們接受與喜 愛(ài)，它在現(xiàn)代礦井中被應(yīng)用得越來(lái)越廣泛，在現(xiàn)代礦井的通風(fēng)系統(tǒng)中所發(fā)揮的作 用也越來(lái)越大。雖然中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了社會(huì)主義新時(shí)期的建設(shè)階段，但是中國(guó)的煤 礦業(yè)仍然處于高速發(fā)展階段，尤其是從2012年一2017年以來(lái)，發(fā)展十分迅速。 隨著煤礦事業(yè)的高速發(fā)展，煤礦事故也層出不窮。比如，2012年吉林市吉煤集團(tuán)

6、 有限責(zé)任公司在一年之內(nèi)就發(fā)生了兩次瓦斯事故，造成了大量的人員傷亡以及巨 大的資金損失。此外，2013年山西省陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)也發(fā)生了一次較大的瓦斯事故， 同樣造成了多數(shù)人員傷亡以及巨大的資金損失。除了以上省份以外，貴州省、四 川省等省份也相繼發(fā)生了多次煤礦事故，不僅造成了人員傷亡，給煤礦公司造成 了巨大的損失，還給國(guó)家造成了巨大的損失，導(dǎo)致國(guó)民經(jīng)濟(jì)大幅度下跌。從以上 這些事例中我們看到了煤礦事故的可怕性。當(dāng)前，最重要的工作就是做好煤礦通 風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置，設(shè)置好現(xiàn)代煤礦智能通風(fēng)系統(tǒng)是遏制煤礦事故的一條行之有效的 新途徑。從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，現(xiàn)代礦井智能通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)減少煤礦事故具有重要的作 用。3 PLC通

7、風(fēng)系統(tǒng)工作原理及其優(yōu)越性在使用PLC控制技術(shù)以前，多采用繼電器控制井下通風(fēng)設(shè)備，即通過(guò)并聯(lián)或 串聯(lián)的方式將設(shè)備聯(lián)結(jié)在一起，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行控制。但存在明顯不足，主要表現(xiàn) 在兩個(gè)方面：以繼電器控制為主的通風(fēng)系統(tǒng)，需要使用大量連線將井下通風(fēng)設(shè) 備串聯(lián)或并聯(lián)在一起，從而導(dǎo)致線路復(fù)雜、接觸點(diǎn)繁多、線路穩(wěn)定性較差；繼 電器控制系統(tǒng)一旦形成，改變或調(diào)試較困難，不利于通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化。PLC控制系 統(tǒng)在通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用將彌補(bǔ)上述不足，它主要由數(shù)據(jù)采集/AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)分析 與處理、調(diào)控執(zhí)行3大模塊組成。其主要工作原理：通過(guò)傳感器收集巷道中風(fēng) 壓、風(fēng)速、瓦斯?jié)舛?、風(fēng)機(jī)狀態(tài)等基本數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)EM235模塊編輯、AD系統(tǒng)數(shù)

8、值轉(zhuǎn)換、PLC存儲(chǔ)過(guò)程后，最終輸送至下位機(jī)處理器；數(shù)據(jù)信息通過(guò)RS485接 口傳送到上位機(jī)內(nèi)置Fameview軟件，通過(guò)控制計(jì)算對(duì)井巷狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)， 將響應(yīng)結(jié)果發(fā)送到下位機(jī)處理器；調(diào)控執(zhí)行模塊根據(jù)動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果，通過(guò)PLC 發(fā)出命令，對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)、通風(fēng)構(gòu)筑物等運(yùn)行調(diào)節(jié)，保障正常通風(fēng)。4基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的智能通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)上述PLC通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)狀與不足，提出一套基于總線技術(shù)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計(jì)方案。該通風(fēng)系統(tǒng)有數(shù)據(jù)采集、操作執(zhí)行、險(xiǎn)情報(bào)警、冗余設(shè)計(jì)4個(gè)獨(dú)立模 塊，通過(guò)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、CAN總線調(diào)控。其主要工作原理：收集井下設(shè)備運(yùn) 轉(zhuǎn)、作業(yè)環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)，發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，進(jìn)而遞到遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)

9、； 遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算器智能分析井下設(shè)備、環(huán)境狀況，做出合理決策，通過(guò)以太網(wǎng)將 決策命令傳遞至現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)器；現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)將決策發(fā)送至下位各CAN節(jié)點(diǎn)， 各CAN節(jié)點(diǎn)分析處理決策命令，做出合理決策以控制設(shè)備運(yùn)行狀況，并監(jiān)測(cè)設(shè)備 運(yùn)行狀態(tài)。相對(duì)比傳統(tǒng)PLC通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)，其具有以下情況進(jìn)行考察。試驗(yàn)開(kāi)始 前，AB相線電壓為6.26kV，BC相線電壓為6.20kV，CA相線電壓為6.23kV。切換 裝置發(fā)出合630母聯(lián)命令開(kāi)始，計(jì)時(shí)起始值為0，檢測(cè)AB相線電壓為6.27kV， BC相線電壓為6.21kV，CA相線電壓為6.24kV。母聯(lián)630開(kāi)關(guān)合閘完成后，計(jì)時(shí) 結(jié)束，為39ms，此時(shí)AB相線電壓U為5.79kV，BC相線電壓U為5.75kV，CA相 線電壓U為5.77kV。整個(gè)電源切換用時(shí)39ms，電壓下降約7%，沒(méi)有到達(dá)井下電 壓欠壓保護(hù)啟動(dòng)定值，井下和地面的電動(dòng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等大型設(shè)備沒(méi)有停機(jī)等異常 狀況。5結(jié)論分析PLC控制系統(tǒng)工作原理與不足，在礦井延伸過(guò)程中，主要表現(xiàn)為數(shù) 據(jù)采集不足、分析失準(zhǔn)，系統(tǒng)響應(yīng)緩慢、無(wú)法聯(lián)動(dòng)，無(wú)法快速調(diào)節(jié)。提出一種基于總線技術(shù)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包含數(shù)據(jù)采集、操作執(zhí)行、險(xiǎn) 情報(bào)警、冗余設(shè)計(jì)4個(gè)獨(dú)立模塊，該系統(tǒng)具有可靠性高、快速反應(yīng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的 特點(diǎn)。參考文獻(xiàn)聶文艷，