自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用

2021-05-10

当代化工研究 2021年8期

（神达晋保煤业有限公司山西 036600）

1.自动化控制技术的原理

煤矿通风系统中，自动化控制技术的使用主要是将其用在主站和分站中，分站则主要是对煤矿内部的风压或者是气体进行控制，能够实现监控的功能，而主站在使用风量计算模型计算完成监控信息之后，需要在此基础上制定通风机的工作方案，之后再将该方案传输至分站，再由自动控制设备调控通风机的运行状况，以此来实现将通风系统的运行状态控制在稳定范围内的目的，如图1所示。

图1 自动化控制系统图

从图中的内容可以得知，在风量、风压以及温度等各项参数指标的控制上，自动化技术的使用具有非常重要的意义，同时，还能够完成对其他单元的控制，为通风系统的安全稳定运行提供了可靠的保障。我国快速发展的科学技术，使得自动化技术也越来越成熟，该项技术在通风系统中的使用效果明显。

2.自动化控制煤矿通风系统的重要性

(1)保障煤矿井下通风系统的灵活控制

对于煤矿井下有毒气体、温度和压力数值的监测，使用自动化控制技术就能够得以实现，并且还能够将收集到的数据信息传递至DSP模糊处理模板，对其进行融合处理之后，再与不同阶段的警戒值进行对比，从而为确保风机的正常稳定运行提供可靠的保障。

众所周知，井下的双风机在闭锁的状态下，通常在生产和运行的过程中是主扇运行的状态，副扇则处于停止状态。在主扇发生故障后，副扇就能够发挥出相应的作用。因此，为了能够给煤矿通风系统的有效运行提供可靠的环境，就需要改进控制系统的各项功能，保障控制系统中各个部件的灵敏度，为其最大限度提升控制效率奠定良好的基础。将专用的调节驱动电路应用于系统中，能够完成信息的高效传输和共享。在此基础之上结合DSP控制芯片，可以对信息进行模糊化处理，同时还能够以此为处理输出信号的依据，将风机的运行控制在正常的范围内，为煤矿井下通风系统各项功能的发挥提供便利。

(2)及时对故障进行检测诊断

在使用自动化系统控制风量的时候，还应该做好一系列的保养工作，将风机能的最大功效充分发挥出来。因此，一旦在煤矿系统中出现故障，就需要将自动化技术作为首选技术，自动化技术的使用能够根据煤矿系统的故障自动发出报警信号，相关人员在接受到信号之后就能够及时对故障进行处理，以免故障问题进一步扩大。

(3)有效的对信息进行探测与存储

在煤矿通风系统中，将自动化控制技术的功能充分发挥出来，在有效排除故障，对煤矿中的异常位置实现全面探测，该功能即信息探测功能。

3.在煤矿通风系统中应用自动化控制技术的具体体现

(1)数据信息监测

自动化技术在煤矿通风系统中的应用，需要以大量的信息数据为支撑。同时，各项数据的采集需要重视信息的有效性，因此，这就需要强化对数据信息监测设备的管理工作，使用信息数据来完成全方位的技术处理工作，从而提供正确的处理反应，以此来强化通风系统的执行能力。并且应该结合实际情况，开展针对性的调控处理工作，结合监测信息数据，将各项有效数据传递到传感器元件中，强化与煤矿矿井中各个区域之间数据的监测联系，从而形成统一的整体。将数据应用于通风系统中，对于数据的处理也应该做到及时准确。

目前在采集数据的过程中，实时监测工作的开展需要充分考虑到矿井中的空气变化，空气成分，矿井中的风压风速以及矿井中温度等方面的因素。为了能够有效提升通风系统的运行效率，就需要强化监测系统的及时性，以便在遇到问题的时候能够及时反馈到主机，并且针对具体问题提出解决方案，使整个通风系统处于稳定的运行状态。

(2)传感器系统

传感器的组成部分有检测元件和发生器。首先，信号发生器发挥着传输不同信号的作用，常见的两种信号传输方式主要为时分制和频分制。通过对这两种传输方法进行对比，其中，频分制能够起到降低故障出现几率的作用，并且其电路也相对简单，该方法的使用范围也相对较广。检测元件主要是能够实时对矿井的应用情况进行测量，但是，检测元件的使用需要将传感器安装在不同的巷道中。

检测元件的指标类型比较多，其中包含温度和风量等。对于风量的遥测需要用到风速检测元件来进行，通常情况下，常用的风速检测元件主要有热式风速仪、恒温风速仪以及恒流风速仪。要想在远距离测量风压，就需要用到差压变速器，在此过程中主要用到的是定电位电解法以及红外线吸收法等等。

(3)用于分析数据并发现安全隐患

对于系统数据的采集，通过实现数据的图形转换，能够更加清楚地找出存在于数据中的问题。通过对比数据信息，可以在一定程度上针对问题进行探讨，目前，如果在煤矿作业的大环境下风速相对较低，就会因空气流动性太差而使井下的温度不断上升，通过分析相关数据表明，需要做好井下空气质量的实施监测工作。一旦温度超出合理范围，就会及时进行报警，并且工作人员也会做出决策采取紧急措施。在此过程中，工作人员需要严格按照设备异常情况下的参数变化以及正常运转参数变化，推断存在于通风系统中的问题，之后采取针对性的措施予以处理。

(4)通风系统

该系统的主要作用是实现对风量的控制，在实际使用通风系统的过程中，应该改变百叶窗的角度，并且要借助风门来实现控制风量的效果。面对风门和百叶窗的运转状态，应该根据矿井对风量的需要使用频率发送器来对其风量控制情况进行检测，之后再将测得的信号传送至中央控制台，使其根据需要来调节叶片或者风门的具体角度，或者改变其运行状态，最终对风量进行合理控制。

同时，可以改变通风机电机的转速，以此来控制风量，要想实现上述功能，变频装置必不可少，应该将其安装在通风机的电机中，同时，还需要在定时器的协助下来对风机中的风量进行严格把控。

(5)中央控制系统

在各监控站中中央控制系统比较常见，监控站通过整合处理接收到的信息，将监控数据作为主要依据，以此来修改系统中的控制指令，通过控制执行机构来达到所需效果。同时，还需要实施对通风系统设备的工作状态进行监控，以便为解决异常状况提供可靠的依据。计算机作为中央控制系统中的核心内容，计算机存在着很多接口，并且其扩展能力也相对较强，具有较快的运算速度以及较高的精确度，能够实现整个自动控制过程的优化。

(6)查询及打印数据报表

在使用自动化技术对煤矿通风系统进行处理的过程中，需要基于不同时期的数据，在主机上的各个区域以及固定的时间段调取信息。在此过程中，专业人员要想分析出现的问题，就需要结合实际数据来查看，对于检查过程中报表中的查询数据也可以进行打印。历史数据和实时数据都能够随时调用，这样一来就能够在一定程度上提升工作效率，尽可能减少不必要的麻烦，确保具体问题的分析有据可依。