探究在煤矿通风中如何应用自动化技术

2016-03-19林文伟

大科技 2016年23期

关键词：风量控制技术通风

林文伟

（百色百矿集团有限公司广西百色市 533000）

探究在煤矿通风中如何应用自动化技术

林文伟

（百色百矿集团有限公司广西百色市 533000）

随着我国科学技术的快速发展，自动化控制技术已经越来越多的被应用于各种生产活动中。将自动化技术应用于煤矿的通风系统中不仅可以提高采矿过程的安全性，而且还可以提高工作的的效率。本文主要从煤矿通风及自动化应用的重要性入手，对矿井自动化控制技术进行分析，并提出相应的优化方案，以期为煤矿自动化的相关研究提供可靠、科学的参考依据。

煤矿通风；自动化技术；优化方案

前言

对煤矿通风系统进行完善是保障煤矿安全化生产的基础，将自动化控制技术大力应用在煤矿通风系统中，可对通过进行有效管理和控制，提升矿井的通风效果，防止瓦斯爆炸等安全事故的发生。因此，本文主要对煤矿通风系统中自动化技术的应用现状进行分析，并对通风系统进行合理优化和升级，从而促进煤矿产业的持续发展。

1 煤矿通风及自动化应用的必要性

1.1 煤矿通风系统的必要性

煤矿通风系统的建设对煤矿开采的安全性有着重要的影响。可以说，煤矿生产过程当中，为安全生产提供关键保障的就是通风环节。通风系统的主要功能就是联通外界环境，以保证开采的工人呼吸时对于氧气的需求。同时，通风系统的建设也可以将煤矿开采过程中的有毒有害气体得到稀释，进而与外界环节进行交换，排出这些有毒有害气体，保证开采环境的安全。我们经常听到的一些煤矿事故就是由于通风系统出现问题，不能正常行使功能而造成的，比如，瓦斯爆炸。瓦斯爆炸的引发条件之一就是较高的瓦斯浓度，如果煤矿的通风系统建设的不合格就会导致瓦斯浓度积加，并且得不到稀释和流通，最终与其他引发条件一起，引起爆炸。这样的爆炸事件危害性极大，必须引起注意。

1.2 煤矿通风系统中应用自动化技术的必要性

自动化控制技术本身有效率高、控制精准等优点，将其应用于煤矿的通风系统中，就可以使整个系统的设计更加高效精准，并且进一步提高系统的安全性和可靠性，使整个煤矿的通风更加系统化，实现通风管理的自动化控制。但是目前来看，煤矿通风的自动化控制技术的应用没有做到与技术的发展同步，就当前我国煤矿通风系统现状来看，采用的是分散、独立的自动化设备，这些设备不成系统，在设备功能的衔接上，缺乏自动化控制成分，过程相对复杂。同时这些设备维护量大、参数不全、可靠性不高、故障记录不准确，缺乏自我诊断的能力和遥控手段。总体来看，目前自动化技术在煤矿通风中的应用的基本现状就是没有完全实现系统化的自动化控制，这也是我们以后工作的重点。

2 矿井自动化控制技术

为了准确获取矿井下工作人员的定位信息，需要将目标移动特征作为主要基准，并构建以该目标为中心的移动路线图。针对现阶段的GPS定位技术来说，难以对矿井下的工作人员进行实时定位和跟踪，而无线传感器在煤矿中的应用则能有效避免该问题。对无线传感器所获取的数据应进行合理的井下编排和查询，准确获取工作人员的位置信息，并对其移动路线及活动情况进行全面掌握，以便对其进行有效控制和管理，有利于预防和排除安全事故的发生。在使用无线传感器时，主要采用多点定位网络的形式对其分布方式进行优化，对传统单水平轴线网络的布设方式进行改变，从而较好的适应煤矿的开采条件。除此之外，高精度算法设计是矿井自动化控制技术中的主要内容之一，在无需信号源的情况下就可完成计算，在4m范围内，还可以防范干扰信号，这种高精度算法主要涉及了定位精度、盲区范围等计算，随着计算方式的不断完善，自动化控制技术的应用规模将会逐渐扩大。

3 煤矿通风系统中自动化控制技术的应用

3.1 传感器系统设计

对于煤矿通风自动化控制系统而言，对各类信号进行有效的传输和接收处理是十分必要的，主要包括监控数据和指令。多路信号的传输方式可分为分制和频分制，其中频分制主要根据不同的频率，对各路信号进行有效发送和接收；时分制则是根据不同时间的顺序，对各路信号进行依次传送。由于频分制具有电路结构简单、故障少的特点，因此，可选择该形式作为传输电路信号的主要形式。在频分制中，定型生产的载频器可实现信息的发送和接收，并通过专用线或500V的动力线进行信号的传递，在此基础上，将需要检测的原件及时确定下来。在控制通风风量前，应对通风机的风量、矿井有毒有害气体浓度、风压及风量进行监测。通过差压变压器对风压进行测量；通过三倍电涡流式传感器、恒温风速仪等装置对风速进行检测；通过光谱法、光干涉、红外线灯方式对井下钴的浓度进行测量；通过红外线辐射技术或热敏原件对温度进行监测。

3.2 通风系统设计

在通风系统调节中，风量的调节方法主要有：①可对百叶窗的角度进行改变，来实现风量的调节和控制，通过频率发送器将叶片或风门的状态信号有效传递给地面控制室，根据所获取的信号，地面控制室可对风门转动或叶片转动进行调节；②通过设置变频装置来实现通风机转速的有效调节；③通过定时控制的方式，实现对井下通风机局部的自动化控制，并将爆破机关加设在定时器装置上，从而在爆破后可自动进行通风。现阶段，很多西方国家大多选择元件对通风机局部转速进行有效控制，将通风机在运行过程中空气的温度和气体浓度作为主要依据，从而实现煤矿系统自动化控制的目标。

4 自动化控制通风系统优化方案

4.1 计算通风性能

对通风量进行有效控制是通风系统的核心内容，通过性能曲线可对通风机的功率、全压及风机流量之间的关系进行全面掌握，并根据煤矿的实际生产情况，来选择合适的风机类型。常用性能曲线数据的主要来源有：①通风机自身的数据；②在通风机运行过程中所获得的实际数据（主要是通过相关试验获得的，并未形成一系列成熟的理论）。在计算风量时，应对通风机的自身特性进行考虑，在计算机网络计算中有效引入自身特征的曲线分析表达形式，在对通风性能进行计算的过程中，应对联合机之间的影响及外界不同的环境因素对风机造成的不稳定性进行综合考虑，因此，能够给二段曲线拟合法对风机性能进行模拟。在实际运行过程中，通过系统中所产生的数据则会及时转化为相应的曲线，和二次抛物线相接近，在对通风机自身的工作环境和特性进行综合考虑后，在采用拉格朗日插值法时，需要进行风机曲线的二段曲线拟合，并从整体上对其进行测评。

4.2 对通风系统进行优化控制

在煤矿通风系统中难免会出现短暂听停风的现象，而自动化控制技术则能有效克服该问题，即在每一个风道上安装一个和百叶窗样式相似的空风门，防止出现倒机现象，避免其对井下产量产生影响。在对煤矿通风系统进行优化后，因PLC对外界的敏感度较低，即便在受到外界辐射、干扰等现象时仍可以正常运行，因此，自动化控制技术在较差的环境中仍能得到较好应用。

PLC功能的实现，主要包含了计时、逻辑运算、顺序、模拟量和数字的输入与输出，其中也包含了记录和自检的功能。对于该方面设计，可实现一台生产机械操控一个生产过程的模式。为了保证在倒机过程中井下通风的稳定性，还需应用PLC控制软件，从而保证系统运行的安全性和可靠性。