自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用

2018-04-10任恒军

现代工业经济和信息化 2018年1期

任恒军

（太原煤气化华胜煤业，山西　临汾　041000）

引言

煤炭通风系统对煤炭生产的安全非常重要，在煤矿生产中，通风系统会将有害气体排出，注入新鲜的空气，从而使煤矿生产具有安全的环境。传统的通风系统需要人工进行维护，既浪费人力，也不能保证系统的有效运行。而通风系统应用自动化技术，既能自动管理通风系统，又能对系统的状况进行实时监控、自我维护，保证通风系统的安全性，而且节约成本，提高管理效率。因此，探讨自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用非常有必要。

1　煤矿通风系统的重要性

1.1　保障作业人员的安全

煤炭是我国重要的能源之一，随着经济的不断发展，煤炭的开采量也在不断增加，然而我国的煤炭开采所投入的人工成本相对比较高，煤矿事故也频繁发生。对此，我国非常重视，并且针对煤矿的安全问题，专门出台了有关的规范措施。而引发煤矿安全问题的重要因素之一就是通风问题，要想使煤矿安全问题得到保障，就要保证煤矿通风系统的有效性。由于煤矿生产过程中，所处的地理环境非常特殊，因此对通风系统的设计要求也就相应提高。随着煤矿开采深度的增加，空气质量会越来越差，有毒气体的体积也会相应扩大。尤其在矿井深处，有害气体的浓度会更大，氧气的含量会更少，使矿井中作业人员的健康和安全受到了严重的威胁。所以，通风系统的设计就显得尤为重要。高效的煤矿通风系统能够保障煤矿开采工作的顺利完成。同时，保证了开采人员的健康与安全。科学合理的通风系统，能够将新鲜的空气通过通风机不断输送到矿井深处，降低矿井内有害气体的含量，并将矿井内的热量与水蒸气排出，改善了矿井内的环境，保证了矿井作业人员的人身安全。

1.2　降低瓦斯事故的发生

煤矿安全事故给矿井作业人员的人身安全造成了极大的威胁，也给煤矿造成了巨大的经济损失。瓦斯爆炸在煤矿安全事故中影响力最大、发生几率最高、破坏性最强。国家对煤矿瓦斯爆炸事故非常重视，出台了一系列的有关政策，降低瓦斯爆炸事故的发生。根据有关标准规定，矿井下空气中O2与CO2的含量浓度必须控制在一定范围内，在此基础上，要有效利用通风系统，使矿井下空气质量得到提高，降低矿井下有害气体的含量，这是有效降低瓦斯事故发生的主要途径。科学合理的通风系统能够使矿井下的卫生条件得以改善，并且提高矿井下的空气质量，还能有效调节矿井深处的温度、湿度等，有利于提高矿井下作业的安全性，有效防止瓦斯爆炸事故发生的同时，保证了煤矿开采工作的顺利开展。

2　煤矿通风系统应用自动化控制技术的作用

煤矿通风系统中自动化控制技术的应用，构建了一套较为完整的煤矿安全管理系统，对煤矿生产、运行等日常工作实施自动化监督与管理，节约了人工成本，提高了工作效率与质量。目前我国煤矿通风系统在设计上还存在着一些问题，有些煤矿的自动化设备已经老化、年久失修，控制技术也较为落后，无法保证煤矿通风系统的安全性与可靠性。而在煤矿通风系统应用自动化控制技术，能够使煤矿通风系统更加安全、可靠地运行，完善煤矿通风系统的安全管理，为构建煤矿自动化管理体系打下有利的基础。

3　自动化控制系统的构成

3.1　总控中心

总控中心的主要设备是计算机，计算机的主要特征是具有很多个数据接口，工作速度较快、精确度较高，并具有较强的扩展性。计算机的这些优点，能够保证其在完成通风系统的工作任务时，使整个自动控制与管理过程更加高效与完善，满足通风系统自动化控制的需求。总控中心的主要工作任务是，自动收集整理整个监控站的信息，同时根据具体情况对通风量进行有效控制。此外，整个系统的监控与报警工作都要由总控中心来完成，具体工作为：控制与管理整个监控设备；接收相关的数据信息，并采取有效措施进行针对性的处理；与接收的数据信息进行结合，对有关指令做出合理的调整；根据形成的控制方案，将指令发送给有关的执行设备；实时监控通风设备，一旦发现异常情况，会针对性地及时采取有效措施进行处理，或发出警报进行提醒。

3.2　通风系统

通风系统的主要作用是控制与调整矿井内的风量。具体内容如下：通过风门角度的变化或者借助百叶窗对风量进行管控，总控中心在接到传输系统传来的相应数据信息后，会根据信息发出指令，使其发生变化。先通过变频设备实现通风机电机转速的变化，然后再加以利用，从而对风量进行调整。使用定时控制的方式对矿井内通风机进行有效控制，在安装定时器的同时，增加爆破冲击波开关，从而能够在爆破后，进行自动通风。

3.3　传输系统

传输系统中的主要设备是指令发出设备，传输系统的工作任务是，负责整个自动控制系统中全部信号指令的接收和传输，包括控制指令、实时监测数据信息等。

4　自动化控制技术在煤矿通风系统中的作用

4.1　对系统中的数据信息进行实时监测

自动控制系统能够将所监控的、与各种设备有关的信息进行收集，并呈现在屏幕上，包括通风机的工作情况、风压变化、风量变化、矿井内空气的含量等，为有关工作人员提供准确的参考数据，以便采取相应的措施对相关事宜进行有效处理。如图1自动化系统工作原理。

图1　自动化系统工作原理

4.2　将数据信息以数学曲线的形式呈现

自动控制系统能够将监控设备中所收集到的数据信息以数学曲线的形式直观、形象地呈现出来，工作人员通过图像能够看到每个数据变化的方向，一种是实时曲线，一种是历史曲线。通过实时曲线，能够看到目前或某个时间段内数据信息的变化；通过历史曲线，能够了解某一时间段内有关数据信息的分析和统计情况。通过这些曲线，能够将整个通风系统内每个部分的运行情况进行直观地展现。由此，工作人员可以了解系统中各个部分的运行情况，便于工作人员及时发现系统中的缺陷与不足，以便采取针对性的措施进行有效的解决。

4.3　能够实时查询和打印相关数据报表

这种自控化系统能够进行随时查询和打印，为工作人员及时了解和掌握该系统内的运行情况提供了便利的条件，更加方便随时分享和传送有关的数据。在报表中的类别具有多种形式，包括年、月报表等，当技术人员进行查询时，会感到十分便利。

4.4　及时发现系统中的故障并做出相应处理

当通风机一旦发生故障，自动控制技术就会采取有效措施，以保证通风机正常工作。自动化系统能够在通风机出现问题时，马上开启备用风机继续工作，不仅保证其他风机安全稳定的运行，还能使其他风机增加通风量，这样就使矿井内的正常通风得到了保证。这源于总控中心发出的有关指令，马上关闭发生故障通风机的同时，启动备用通风机，继续工作或增加其他风机的工作量，以便及时排除故障。该系统的另一优点是能够自动检修出现故障的风机，如果没有发生任何故障，将会尝试让该风机继续工作，如果重新启动失败，则会记录下所有的故障信息，为技术人员接下来的维修工作提供有利的参考依据。

4.5　对相关故障进行判断或发出警报

自动控制技术可以自动控制整个通风系统，对系统运行状况进行管理和监控，并且在其发生故障时，能够进行报警。自动监控技术对系统中所有设备进行工作范围内的参数设置，一旦发生异常，系统就会发出警报，工作人员就能及时发现故障，并采取有效措施进行处理，预防煤矿安全事故的发生。该技术还可以将警报信息进行储存，以便日后进行安全分析时，将其作为参考的依据。

4.6　构建完整、系统的安全体系

自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用，能够建立较为完整的安全体系，并对使用该系统的工作人员设置一定的权限。例如，该系统会对不同的工作人员设置不同的密码，将拒绝没有权限操作的人，比如只有相关分析人员才可以查看系统内部日常工作与警报的数据信息，其他人员没有权限，从而保证了系统的安全性、稳定性，使整个系统安全可靠地运行。