矿井采煤区照明系统节能与安全控制技术研究

2014-09-02魏星

机电信息 2014年36期

关键词：调光矿井电源

魏星

(山西晋煤集团泽州天安煤业有限公司机电管理部，山西晋城 048000)

矿井采煤区照明系统节能与安全控制技术研究

魏星

(山西晋煤集团泽州天安煤业有限公司机电管理部，山西晋城 048000)

主要分析了矿区照明系统的应用功能，总结了采煤区照明系统节能与安全控制技术，为现代化采煤生产模式建设提供可行性指导。

矿井采煤；照明系统；节能；安全

0 引言

矿井采煤实现了能源供应一体化模式，改变了早期露天采矿作业的诸多不足，推动社会能源供应方式的多样化发展。我国煤矿工程已经逐步走向“集群化”模式，多个矿井共同组成大型或超大型采煤区，满足了社会煤炭资源使用需求。另一方面，照明系统是采煤区不可缺少的辅助作业系统，为采煤人员创造了良好的工作环境，保障矿井内部生产持续进行。随着采煤规模不断扩大，照明系统承载的工作负荷也在增加，节能降耗是煤炭企业规划需要考虑的问题。优化矿井内部照明系统是采煤工程建设的基本要求，只有节能、安全、高效，才能促进产业的可持续发展。

1 矿区照明系统功能

为了满足社会发展对煤炭资源的使用需求，我国采煤生产已从早期露天采矿，逐渐转向矿井采煤，综合利用地下煤矿资源是生产趋势。由于矿井与地表面的垂直距离较大，浅层矿井在500 m深度，深层矿井可达1 000 m以上，设定智能照明系统(图1)是矿井作业的必要条件。从实际应用情况看，矿井照明功能表现为：改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，优化井内照明环境以加快生产；降低灯具和线路的工作温度，延长照明灯具的使用寿命。

图1 智能照明系统

2 节能型照明系统模块设计

现有照明系统能够为井内采煤提供良好的作业环境，尤其在设备、岩层等照明方面，系统体现出多方面的功能价值。随着采煤规模及数量不断扩大，照明系统出现了能耗高、故障多、成本高等问题，对煤炭企业经营造成诸多不便，阻碍了煤炭经济的集约化发展。因此，推广节能与安全技术是采煤区照明系统升级的必要条件，主要模块设计包括：

(1) 系统层。用于提供工作电源，源系统时钟及各种系统的接口如PC、以太网、电话等。电源是矿井采煤的基本条件，无论是采煤设备或灯具照明，都要有稳定的电源为基础，这是照明系统层的主要工作。系统层可根据矿井照明要求，实时调整工作电源大小，保证电源与设备工作电压相符合，提高采煤区照明作业水平。

(2) 输入层。主要功能是将外部控制信号换成网络上的传输信号，具体有开关、红外接收开关、红外遥控器、多功能控制板、传感器。智能化是矿区照明系统改造的趋势，利用人工智能技术辅助照明调控，减小了值班人员调控照明设备的难度。例如，输入层采用多功能感应器，由现场控制装置自行调节照明灯具。

(3) 输出层。智能系统的输出单元用于接收来自网络传输的信号，控制相应回路的输出以实现实时控制。节能与安全控制意味着高效调控，输出层对矿井照明信号快速感应，及时将数据传递给监控中心，第一时间内传达控制命令。基于节能思想，照明系统输出层结构相对简化，由主控制计算机及网络共同运行，形成相对稳定的信号方案。

3 采煤区照明系统节能与安全控制技术

智能照明系统融合了节能、安全、高效等多种特点，可以满足矿井采煤区生产的基本要求，进一步优化传统照明系统功能。新时期煤炭科技水平快速提升，信息科技是照明系统改造的核心支撑，智能照明系统是矿井工程建设的重点。节能与安全控制是利用先进的电磁调压及电子感应技术，对供电进行实时监控与跟踪，自动平滑地调节电路的电压和电流幅度。

(1) 开关调节。用于灯光照明控制时能对电灯进行单个独立的开、关、调光等功能控制，也能对多个电灯的组合进行分组控制。开关是控制电源电路工作的装置，设定开关自主化控制是新型照明系统的特点，利用传感器监测井内照明条件，保证系统功能的稳定性。例如，独立开关与并行开关的转换应用，可显著降低照明系统的电量消耗。

(2) 智能调光。随意进行个性化的灯光设置；电灯开启时光线由暗逐渐到亮，关闭时由亮逐渐到暗，直至关闭。国内矿井采煤基本保持着24 h工作状态，三班制生产对照明灯光要求不一，注重不同时间段照明控制方法是节能的关键。智能灯光调节可根据井内光线强度，适当地增强或减弱光度，进而减小照明系统的能耗量。如图2所示。

(3) 延时控制。考虑到采煤区作业的特殊性，智能照明系统添加了延时控制模块，可避免照明灯具关闭失效等问题产生的能耗。例如，在延时开关中只需要按一下“延时”键，采煤区停止作业后30 s，所有的灯具和电气设备都会自动关闭。同时，也能有效防范电源未及时关闭带来的安全隐患，确保井内无人时的安全状态，防范火灾、爆炸事故。