煤矿制氮系统远程监控系统应用分析

陈智国

（晋能控股煤业集团大斗沟煤业公司，山西 大同 037031）

1 制氮系统组成及参数

大斗沟煤业公司同忻三盘区副立井井口制氮机房内安装了一套制氮系统，主要用于井下综采工作面采空区防灭火，该制氮系统主要包括制氮机、空压机、氮气增压机以及前置空气储罐等部分组成。

制氮机三套型号为DT-3000/98型，采用变压吸附式制氮方式，单套制氮机制氮产量为3 000 m3/h，制氮浓度大于98%，制氮出口压力大于0.6 MPa。KA355-8 螺杆式空压机共6 台，每套制氮机配2 台空压机，排气量为65 m3/min 以上，额定排气压力为0.8 MPa；氮气增压机型号为AED132A-T型螺杆式，压缩介质为氮气，吸气压力为0.5 MPa，排气压力为1.6 MPa。

2 制氮系统远程监控系统结构原理

2.1 远程监控系统结构

该系统主要由控制器、采集器、上传控制器以及显示存储器等四部分组成，如图1 所示。

图1 制氮装置远程监控系统结构示意图

1）控制器主要由PLC 下位机、触摸屏等部分组成，控制器可通过现场总线控制网络进行系统控制，并对系统进行技术要求以及设备参数进行编程。

2）采集器主要利用制氮系统的各类传感器将制氮系统运行过程中的压力、流量、温度、氮气含量、电动阀门工作状态等参数进行收集，并进行分析处理，并利用局域网路对空压机进行实时通讯，读取其数据并进行控制[1-2]。

3）上传控制器主要由网络交换机、工业以太网组成，该装置利用以太网以及交换机及时将收集的数据信号上传至显示存储器中。

4）显示存储器主要由上位机、服务器、移动终端、触摸屏等部分组成，数据上传至显示储存器后在服务器内进行储存，利用WEB 进行发布，并通过专用软件在显示器上直观显示制氮系统运行状态，便于工作人员进行实时查询。

2.2 系统工作原理

1）PLC 控制器是整个系统中核心部件，PLC 可实时收集制氮系统运行状态下各种参数，主要包括这温度、压力、流量、浓度等，并利用Modbus 协议与空压机进行实时通信，采集空压机的各种信息，PLC控制器将收集的各类参数上传至显示器内，达到制氮系统远程控制以及实时数据显示等目的。

2）监控系统主要有自动、半自动、手动等三种控制模式，PLC 将采集的数据信号进行处理变为电信号，然后利用工业以太网上传至网络交换机内，最后上传至操控室内的上位机系统内[3-4]。

3）系统中数据服务器主要用于制氮系统数据存储、管理，以及采用网络间服务器与多终端设备间的通讯，并检测数据上传状态，发现数据上传失效、断网时及时进行报警；多终端设备可对各类数据进行分析、打印便于操控人员参考分析。

3 制氮系统远程监控系统功能及优点

3.1 系统主要功能

1）报表功能：远程监控系统可以直观的将空压机、制氮机运行状态以及各类参数分别以数据数字、图形、曲线、动画等多种方式显示，便于工作人员进行分析。同时该系统可对空压机、制氮机的各类运行数据进行储存，并形成数据库，并通过终端设备打印各种报表以及曲线图。

2）数据交换处理功能：该系统中手动、自动以及远程控制制转换灵活，操作方便，同时系统中留有网络接口，可与工业以太网进行连接，实时进行数据传输、交换，并进行系统故障检测等。

3）参数修改校正功能：该系统可自动完善参数设置、报表处理以及数据查询等，根据工作人员需求可随时进行系统参数进行修改，并可实时查询系统运行数据，根据系统各类参数打印报表[5]。

4）远程控制功能：该系统利用PLC 控制器实现设备智能化、远程操控的目的，系统监测硬件以及控制组件保证了系统运行稳定性、动作保护灵敏性，实现了制氮系统无人值守。

3.2 系统优点

1）故障率低：该系统结构相对简单，通过各类传感器进行数据收集，采用PLC 控制器进行数据处理分析，采用以太网进行数据传输，整套系统机械设备相对较少，故障率低。

2）自动化水平高：该套系统可对制氮机、空压机运行过程中各类参数实时收集记录、并利用各类终端设备将设备运行参数以图形的形式直观地显示，自动化控制水平高，降低了系统监控劳动强度。

3）系统灵敏可靠：制氮系统远程监控系统在运行过程中可实时对设备进行监控，监控保护动作灵敏可靠；而且系统监控的设备运行参数通过工业以太网进行传送，与传统布线系统相比，减少布线繁琐环节，而且工业以太网进行数据传输时速度快、干扰性小。

4 结语

制氮系统是保证煤矿安全生产的重要设施，而进一步提高制氮系统自动化水平、降低系统故障率、提高制氮效率，对制氮系统实时监测具有必要性，大斗沟煤矿通过对同忻三盘区副立井井口制氮系统应用了一套远程监控系统后，实现了制氮系统无人值守、远程监控的目的，通过实际应用效果来看，该远程监控系统具有传输数据快、监测数据准确、自动化水平高等优点，大大提高了制氮系统远程监控自动化水平，保证了制氮系统安全稳定运行，取得了显著的实际应用效果。