煤矿主通风机自动化控制技术研究与应用

阳亿

摘 要 通风机作为煤矿井下作业中不可或缺的设备，作用在于保证生产的安全性与稳定性。而对于煤矿主通风机的控制需要结合井下瓦斯浓度值及巷道管网阻力值对风量做出调控，從而有效疏散煤矿井下的有害气体。随着自动化控制技术的发展，本来由人工对主通风机的控制也逐渐演变为自动化控制系统，对于煤矿发展起到一定的推动作用。

关键词 煤矿;主通风机;自动化控制技术;应用

煤矿的通风系统主要发挥交换井下井上空气的作用，能够在井下作业时向内部输送新鲜空气与排散有害气体，并且对井下的温湿度进行有效调控，保证煤矿生产安全稳定。而从实际运行情况来看，主通风机工作中电流与电压都非常高，并且环境较为恶劣，所以事故发生率也偏高。再加上多数煤矿对于主通风机的管理采取人工控制的做法，所以难以做到实时监控与调度，无法全面发挥主通风机的作用。而随着自动化控制技术的发展与广泛应用，自动化的通风系统便能实现对环境质量与通风状况的自动化检测，进而对设备进行自动化控制，达到提高了煤矿生产通风效率与安全性，文章便对这一技术展开简要研究。

1自动化控制技术在煤矿主通风机中的应用原理

在煤矿主通风机的通风系统中应用自动化控制技术，主要由以下三个部分构成：①传感器系统。该系统包含风压、风量、温度、湿度、有害气体浓度等方面的传感器，这些传感器的信号传输方式主要有时分制与频分制两种[1]。而从煤矿井下作业实际情况来看，对主通风机的风量的调控主要通过改变风门角度实现，而风门角度的大小控制则由地面控制室操作;②通风系统。借助变频器去调节主通风机的电机转速，达到自动化调节井下通风机风速与风量的目的。大部分煤矿会借助传感器采集的井下局部温度、气体浓度等数据去调节通风机的转动;③中央控制系统。该系统主要利用微型计算机去采集与整理监控站得到的数据，并且结合煤矿生产需求去动态化调控通风量。凭借着计算机接口丰富、扩展能力强等优势，煤矿主通风机的自动化控制也能体现出精度高、速度快的优点，从而赋予中央控制系统监控、报警等功能。

2煤矿主通风机自动化控制技术的应用方式

对于煤矿主通风机系统而言，要想提升系统的自动化程度，在自动化控制技术的应用下应当将可编程控制器与变频器进行结合，从而让异步电机能够实现变频调速控制的目的。一般来讲，可编程控制器可采取以下几种应用方式去调节变频器，从而实现对主通风机的自动化控制。

2.1 开关指令

这一控制方式主要是将继电器节点与可编程控制器相互连接，从而直接获取到运行状态数据。在变频器的控制之下便能自动改变主通风机电机的启停与输出频率。而变频器的输出频率通常都是事先设定好的，并且数据基本固定不变，所以采取这一控制方式异步电机无法实现无级变速，因此只能够用在不需要电机的连续调速场景中。

2.2 模拟量控制

变频器的输入信号分为数字量与模拟量两种类型，而模拟量信号在A/D模块转换之后，会输出0～10V的电压或是4～20mA的电流。将信号输入变频器模拟量的输入端，此时控制变频器输出电源频率的方式便会转变为模拟量控制方式，而这一控制方式作用下变频器与可编程控制器不能有过长距离，这一点与煤矿井下生产实际情况不太相符，所以在主通风机系统当中无法达到控制要求。

2.3 RS-485

可编程控制器通过RS-485的方式去控制变频器，在现阶段有着广泛应用，并且体现出了抗干扰能力强、传输速度快、传输距离远等优势[2]。目前大部分的变频器均有RS-485接口，所以能够采取通信的方式对相关设备的启停、正反转、速度调节进行控制，还能够对变频器的参数进行调整。因此，在煤矿主通风机系统中能够满足要求，可得到有效应用。

3自动化控制技术在煤矿主通风机中的应用效果

通过合理应用自动化控制技术，对主通风机系统分级控制软件及硬件电路做出有效设计，使得继电器、接触器等传统元器件的设计得到全面优化，也让较为复杂的接线控制形式得到改善，系统运行稳定性更高。基于可编程控制器的自动化控制系统，能够让主通风机在手动变频、自动变频的状态中自由切换，在自动变频状态中，主通风机便能通过传感器所或得到的有害气体浓度、风压值等数据，经过科学分析，进行合理变频调速。

具体来讲，自动化控制技术在煤矿主通风机中的应用，其效果体现在以下几个层面：①数据实时监测。主通风机自动化控制系统中要用到大量传感器，目的在于对煤矿生产中的相关参数进行监测，比如主通风机运行状况、风量大小、风压高低等等，这些参数都能可视化呈现[3];②故障检测与排除。主通风机发生故障时，自动化控制系统便会得到指令，自动对主通风机电源执行关闭操作，同时会无缝启动备用通风机或是提高其他通风机的风量，保证井下整体风量不变，做出最合理的故障处理操作。此外，主通风机系统在运行时，自动化控制系统还会对其运行参数进行动态检测，故障解除后便会自动重启通风机;③故障报警与诊断。自动化控制技术的应用，不仅能够对主通风机的运转进行控制，还可以提前预设主通风机参数的报警条件数值，进而有助于技术人员对通风机故障进行排查，降低安全事故发生概率。此外，自动化控制系统还能够对大量故障进行数据存储而形成专家数据库，在日后发生相同故障时，便能高效给出诊断结果与相应操作。

4结束语

综上所述，在煤矿生产中，通风系统属于关键性构成部分，该部分的设计质量与运行质量会直接影响煤矿的生产安全性与稳定性。在煤矿主通风机的通风系统设计中应用自动化控制技术，能够实时且精准地对井下温湿度、有害气体等进行监测，同时自动化调控主通风机的风量与风压，有效节约了电能消耗，从而提高煤矿生产经营效益。

参考文献

[1] 郑俊杰.煤矿通风系统中自动化控制技术的应用[J].当代化工研究，2020（6）：98-99.

[2] 任强.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].石化技术，2020，27（2）：169-170.

[3] 陈达，王红强，叶淑娟，等.煤矿主通风机自动化控制技术研究与应用[J].中国高新技术企业，2013（30）：98-99.