压风机组恒压供风节能控制技术在煤矿中的应用

高美荣 淮北矿业集团临涣煤矿机电科，安徽 淮北 235136

压风机组恒压供风节能控制技术在煤矿中的应用

高美荣 淮北矿业集团临涣煤矿机电科，安徽 淮北 235136

压风机组恒压供风节能控制技术根据煤矿压风机系统工况的特点，采用可编程控制器、触摸屏、工业计算机、传感器等技术，实现压风系统的恒压供风、远程自动控制、远程可视控制功能，并有效保持了系统内空气压力稳定，调整了整体负载平衡，减少了排气放空，实现节能降耗，提高了监控系统全面有效性，真正实现了无人自动化操作。

压风机组；恒压供风；自动控制；节能降耗

pressurized air units; Constant pressure for the wind; Automatic control; Saving energy and reducing consumption

1 概述

临涣煤矿压风机房共有4台螺杆式压风机，正常用风情况下需两台机组同时运行，而在用风高峰则需运行三台，各机组现均独立操作运行。

长期以来，压风机向井下供风都是由人工来完成，这样难免造成供气压力的不稳定，而且各机组的开停机、运行时间的长短以及开停机的顺序等也都是由人工来完成，造成每台空压机运行的时间不均，同时部分空压机在空载状态下长期运行造成电能浪费及增加机器磨损。

另外，对于压风机房内各空压机的运行状态只能由人工去巡检，在巡检时间段以外，空压机出现预兆性的运行工况或故障报警信息若不能及时监测和反映，会影响到煤矿企业的压风供应以及生产。

根据以上现状，对压风机组进行恒压供风节能控制技术改造，此技术可以实现空压机机组（包括每台空压机后处理设备）连锁控制，根据总管压力和空压机运行状态智能地加卸载对应空压机，以保证管网供气稳定。

2 改造方案

压风机组恒压供风节能控制技术是根据煤矿压风机系统工作的特点，采用可编程控制器、触摸屏、工业计算机、传感器技术等技术来实现压风机系统的恒压供风、远程自动控制、远程可视控制。

本系统可以实时检测主供气管路的系统压力、控制空压机的启停、对空压机本身的运行状态、高压开关柜电压、电流信号、储气罐温度、车间温、湿度等实现不间断监视，使运行人员及时准确地掌握现场机器运行的工况，对压风稳定供应、提高设备的安全性指标具有重要的意义。

3 控制原理

压风机组恒压供风节能控制技术主要是检测压力变送器传输的压力信号，再根据设定压力范围来控制空压机的运行状态。空压机通过通讯电缆与集控柜控制系统中的通讯模块进行通讯，将其运行参数传输到集控柜控制系统进行显示和报警信息提示等，同时检测到的高压柜电压电流信号、储气罐温度等参数亦同步显示在集控柜控制系统上，集控柜控制系统通过转换模块处理后将相关控制和信息在上位机进行控制和显示。

压风机集中控制系统组成系统图如图1所示，包括上位工控机系统、微机控制柜系统、传感器等组成。

图1 集中控制系统框图

上位工控机系统由工业控制计算机、人机界面等组成，其主要完成压风机组远程参数的监控、运行参数设置、实时曲线、历史报表查询、及其他数据的处理等功能。

集控柜控制系统包括电源开关及熔断器、触摸显示屏、PLC控制器、输出继电器、24V直流电源、通讯转换模块、指示及报警装置等组成，PLC控制系统选用三菱Q系列可编程序控制器作为监控核心。充分利用可编程控制器能适应各种恶劣现场条件，现场抗干扰能力强的特点，且安装维护方便，其模块化结构，配置相应的通讯接口与各空压机的通讯模块进行通讯。

现场传感器实时采集现场物理量信号，并将其转换为标准电信号传送给CPU。本系统现场使用的传感器较多，如压力、温度、电流等。为减少传输误差，提高检测精度，均选用变送器，性能可靠，寿命长，输出标准信号4～20mA的传感器，直接采集现场信号，并配以二线制RVVP电缆单独传送，以进一步提高整套系统的可靠性。压力变送器主要用于测量气体、液体和蒸汽的压力、负压和绝对压力等参数，然后将其转换成4～20mA.DC信号输出，是一种经常运用的感应压力装置。

本系统的上位机监控软件工作环境采用WIN XP操作系统，采用组态王组态软件。实现数据的传输、处理，并满足各种画面、曲线、报表打印、自动告警的功能要求。并在软件编程上采取相应的措施，进一步提高系统运行的可靠性。

4 技术创新点

压风机组恒压供风节能控制技术采用了可靠而稳定的总管压力检测控制技术，实现了稳定供应压缩空气、多台空压机组联动控制以及节能降耗的良好效果，能实时显示各设备运行参数，通过数据的分析可以对压力需求、空压机设备维护等提供良好的参照。

（1）显著的节能降耗效果：实现稳定的压力输出，减少传统的压力层叠系统造成的能源浪费，它将显著减少空压机卸载（空转运行）时间，节省能源浪费；

（2）稳定的压力输出：系统具有极高的压力控制精度，可以实现稳定的压力输出；

（3）系统集成能力：具有极强的系统集成能力，可以与绝大多数用户主控系统连接：DCS（集散控制系统），BMS（楼宇管理系统），PLC（可编程控制器）等；

（4）远程监控能力：可以控制空压机、对压缩空气系统压力、高压开关柜的电流电压信号、各设备运行机械故障状态等均能进行监视。

（5）真正无人值守：自动联控加上远程计算机监控，实现真正意义上的无人值守，全自动24小时稳定高效的运行。

5 使用效果分析

5.1 经济效益：

1、节能降耗。空压机组在联控运行状态下，实现自动停机、自动启动，可避免无为运行。根据现场四台压风机组计算，采用恒压供风，一年节电43.2万度，可节约21.6万元，节能效果明显。

2、维护量小，运行效率高。空压机组的自动联控运行，可以实现无人操作，减少操作人员9人，年可节约工资近27万元，维修费用可减少10余万元。

3、机组的联控运行杜绝了以往由于风量供应不足造成的耽误生产现象，由于供风质量和供风效率的提高，对于提高矿井掘进速度，实现矿井采掘平衡，更是具有重要的作用和意义。仅此一项即可每年为煤矿企业增加效益不低于40万元。

4、由于采用集中控制，实测减少噪声15分贝，减少噪声污染。

5、螺杆式压风机采用风冷，减少冷却水使用，达到低碳排放，每年可节约16万元。

经济效益合计：114.6万元/年

5.2 安全效益

机组运行安全、可靠，操作简便。压风机组能够根据实际用风负荷的变化，适时自动调整运行状态，能够保持恒压供风，提高了整个压风系统的安全可靠性。由于减少了人员的操作量，从而相应减少了人为因素所带来的安全隐患。

6 结论

本系统采用对主供气管路的系统压力进行实时监测、对空压机运行状态进行检测和报警，保证设备的正常运行，同时考虑到集控柜控制系统出现故障或停电后避免影响到空压机的运行，采用了独特的断电自动交权的运行控制技术，从而确保了可靠有效地提供压缩空气。

该系统具有良好的计算机界面，可显示空压机及储气罐的群模拟图、可显示高压柜电压及运行电流信号、可显示储气罐温度等参数，当空压机运行中出现异常，在集控柜和上位机上均会显示画面同时在集控柜上的事故报警音响和灯光发出，在上位机上可直接查看并能迅速看到出现事故的机台号，可以加快相应时间，提高处理问题的快速性和可靠性。

此项系统技术的成功运用对于稳定压力输出、减少无效能耗、减员增效等均具有良好的实际意义。

Application of pressurized air units constant pressure for wind energy control technology in coal mine

Gao Meirong
HuaiBei Mining (Group) Co.,Ltd., Huaibei 235136,China

The pressurized air units for wind energy saving a constant pressure control technology of coal mine pressure fan system according to the characteristics of working conditions, adopting PLC and touch screen, industrial computer, sensors, etc technology to realize pressure air system of constant pressure for wind, remote automatic control, remote video control function, and effectively keep the air inside the system pressure stable, adjusted the whole load balancing, reduce the exhaust vent, realize saving energy, improving the monitoring system overall effectiveness, to achieve a truly unmanned automation.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.065

高美荣（1981-），女，助理工程师。2006年毕业于安徽理工大学机械设计制造专业（学士学位），现在淮北矿业集团临涣煤矿从事现场控制及高压供电技术工作。