煤矿风机智能远程监控系统的应用研究

訾美幸+++赵绪帅+++徐加恒

摘要：近年来，煤矿风机智能远程监控系统的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了通风机控制系统组成及硬件配置问题，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就风机故障状态控制逻辑设计展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：煤矿风机；智能远程监控；系统；应用

一、前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，煤矿风机智能远程监控系统的关键性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对煤矿风机智能远程监控系统的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

二、概述

根据智能化数字化矿山建设要求，煤矿主通风机作为煤矿的主要安全设备，实现其自动化和智能化监控是煤矿风机安全、可靠运行的必然选择。煤矿风机采用一主一备设计安装方式，备用风机处于停机冷备用状态。煤矿主要通风机在正常倒机风门切换的时间内，必然会有一段时间造成系统停风或微风，对于煤与瓦斯突出矿井容易造成瓦斯超限，威胁安全生产。另外，在风机正常运行过程中，如果出现故障，没有及时发现，再采用倒机的方法来进行处理事故时，若备用风机此时运转出现故障，也会造成风机倒机时间超出煤矿安全规程的上限，这样就意味着系统停风时间偏长，易发生井下瓦斯超限。所以，应研究风机故障状态下监控系统如何监测故障，并对一些故障采取相应的措施进行排除，保证风机的正常运行，从而保证高瓦斯和双突矿井安全生产。

三、通风机控制系统组成及硬件配置

目前，部分矿井的主通风机控制系统仍然采用传统的人工操作，或是人工加继电器进行简单的顺序控制的方法。系统仅有一些最基本的监测量，不能全面、详细地监视风机的运行参数，自动化程度低、可靠性差。这样就存在很大的安全隐患，不适应煤炭生产的需要和发展。

本文主要以煤矿动叶可调轴流式风机的控制系统进行说明。风机系统由电机、风机本体、液压站、润滑站、风门装置、冷却装置、叶片执行器、配电装置和各种传感器等组成。风机控制系统主要由PLC控制主站、各类信号传感器、信号变送器、中间继电器等组成。上位工控机完成系统的监控以及系统的操作、显示界面，安装在值班控制室的操作台上。控制主站的通讯模块的现场控制总线联网均使用RS-485通讯协议。风机房控制室设置的上位机，采用工业以太网通讯方式进行通讯。上位机完成系统的监控、操作、显示等功能。与矿井调度室或机电设备管理服务器进行通讯的监控系统是通过工业以太网完成数据共享交换，系统还可以接受矿调度室或机电管理部门的调度指令控制。

四、风机故障状态控制逻辑设计

（一）温度报警故障处理方法

在监控系统中，对风机轴承温升、液压站和润滑站油温和管温、以及电机两端轴承和定子温度的实时监测。因为当以上温度不正常时，会作用于风机的跳闸操作。所用对于以上的任何一个传感器采集来的温度都必须做到可靠、正确、稳定。监控系统为了能做到准确、可靠、稳定，分别从硬软件来进行设计：

1.在硬件上，对于每个测点，都设至少两个的传感器进行监测。这样避免因为某一个传感器出现故障，报出假信号，造成控制系统误动作，而造成事故。另外，就是严把传感器的质量关，不能出现因传感器质量问题造成的假信号。

2.在程序中，首先去除掉一些偏离实际可能出现的假值。比如对液压站油温和润滑站油温小于0℃和大于120℃的判断，只要出现这两个值，在程序中将其屏蔽，不让其参与控制。其次，对于象风机轴承温度和电机轴承温度作用于控制的信号，在程序中做到至少需要同块轴承上的两个温度同时达到跳闸温度时，才能作用于风机的跳闸。如当风机轴承温度值大于85℃时，监控系统开始有预警，由报警器报警灯仅发出红光报警。当轴承温度大于100℃时，监控系统开始有报警，由报警器发出有蜂鸣器报警音和报警灯的红光报警信号。

（二）瞬间失电故障处理方法

监控系统对风机如瞬时失电故障等一些故障作出判断后，能够自动将故障消除保证风机正常运行。

风机运行中当电网出现波动时，风机高压开关的失压保护将动作，使风机跳闸。当电网瞬间恢复后，只能靠操作人员把各部分开关恢复，才能启动风机。而风机低压配电为风机的叶片执行器、风门开合、风机系统的润滑、叶片角度调节的液压部分及冷却装置等供电。这些机构的正常工作都影响着风机的正常运行。所以，电网的稳定性对风机监控系统很重要。

从以下两方面来解決以上提出的问题：

1.在硬件上，主要问题是将各部分高、低压开关进行改造，使高、低压开关能达到电源有电即可自动上电的功能。

2.在软件上，要对风机各部分是否带电进行判断，然后，对短时间段内停电后又带电的情况下，对风机进行开启，从而在最短的时间内恢复矿井通风。这个时间可根据实际情况自己设定。

（三）风机角度调节控制方法

风机在运行中出现多次角度自动回零，因为出现风机叶片角度自动回零的现象，而值班人员没有及时发现，而造成全矿井停风的重大事故。

在程序中为了防止类似事故的出现，设定一个叶片执行器返回报警值“最小角度”，操作人员可以根据风机角度设定值的大小，设定一个叶片最小角度报警值。在风机运行中，监控系统根据叶片执行器返回值的大小来判断角度是否小于报警值。当返回值小于设定的最小角度报警值时，监控系统发出报警，提醒值班人员检查风机运行是否正常，采取相应的措施，不至于出现风机运行着，而叶片角度改变，造成井下停风的事故。

五、结束语

综上所述，加强对煤矿风机智能远程监控系统应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的煤矿风机智能远程监控系统应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

[1] 陈士纬，王家兵.矿井主通风机在线监测监控现状及展望[J].煤矿安全.2017（01）：115-116.

[2] 韩向峰，煤矿主通风机监控系统的研究[M]，安徽理工大学.2016（10）：60-62.

[3] 陈士纬，王家兵，矿井主通风机在线监测监控现状及展望[J].煤矿安全.2016（09）：88-89.endprint