矿用局部通风机远程智能控制系统应用

李强强，李云飞

（山西柳林兴无煤矿有限责任公司，山西 吕梁 033300）

1 概述

山西柳林兴无煤矿有限责任公司井下掘进工作面主要采用FBD型局部通风机进行供风，通风机配套两台400A隔爆型开关进行供电，采用柔性风筒将风流引入工作面内，在风筒出风口对面帮安装传感器对工作面有害气体进行监测；风筒上安装传感器监测风筒风量情况，采用联锁开关实现风机风电闭锁、瓦电闭锁以及故障闭锁等。

但是传统局部通风机自动化水平相对较低，在使用过程中还存在一些问题，主要表现在以下几方面：①传统局部通风机自动化水平低，无法实现了远程监控的目的；②传统局部通风机故障率高，且出现故障后无法实现自检；③传统局部通风机在运行过程中风量、风速以及局部通风各类运行参数无法实时提供，不利于局部通风机检修维护等；针对以上技术难题，为了进一步提高掘进工作面局部通风机运行稳定性，降低故障率，决定兴无煤矿决定对局部通风机采用一套远程智能控制系统。

2 远程智能控制系统结构原理

2.1 系统结构

局部通风机远程控制系统主要由以下部分组成：集控中心、工业以太网传输、井下局部通风机监控设备，如图1所示。

（1）集控中心设置在通风队和调度室，配置2 台操作站，操作站选用高性能工控机，通过操控站对局部通风机相关设备进行集控和监视。其中硬件设备包括工业控制计算机、显示器、鼠标、键盘、音响或声光报警器等。主机系统内安装具有监测、控制功能的组态软件，通过该软件可将井下局部通风机运行状态及参数直观显示在显示器上。

（2）系统利用现有的工业以太网，通过工业以太网与集控中心工控机进行数据通讯，每台风机配置1台矿用隔爆兼本安型PLC 控制装置，通过内置光端机使用阻燃光缆连接分支交换机，分支交换机使用阻燃光缆连接井下工业环网交换机，通过千兆工业以太环网传输到地面集控中心。

（3）矿用隔爆兼本安型可编程控制箱负责局部通风机的控制、数据通信、现场传感器的采集和数据上传，设备具备传输距离远、维护方便等优点。将提供485 转光信号功能的矿用本安型网络光端机设备集成至矿用隔爆兼本安型可编程控制箱中，减少系统维护节点。

2.2 工作原理

（1）局部通风机电机振动、电机温度等参数及其开关附近10m 内的风速、风量、噪声传感器状态，当检测的相关参数异常时，系统会发出就地和远程告警信号。

（2）局部通风机在开机前远程监控系统自带的预警装置可发出报警信号，当局部通风在运行过程中主风机隔爆开关断电或主风机切换时，系统会发出警报并将信号传送至地面监控室内。

（3）局部通风机运行过程中当传感器监测到风机附近10m范围内瓦斯浓度达0.5%时，系统通过PLC控制装置可对风机启动功能井下闭锁，当瓦斯浓度低于0.5%时，闭锁自动解除。

（4）局部通风在运行过程中同系统内各类传感器对风机运行状态、供风量、故障源等各类参数进行监控，并通过PLC控制装置进行分析，然后利用工业以太网传送至地面监控室，在通过组态软件将各类参数直观地显示在显示器上。

3 远程智能控制系统主要功能

（1）显示功能：控制软件实时显示局部通风机的运行状态及电流、电压、电机温度、电机振动及设备操作开停记录等。电机温度取风机预埋电机温度传感器信号，如果没有预埋探头则监测风机外部温度。

（2）智能控制功能：系统具备局部通风机的远程、就地控制；可根据瓦斯浓度或者掘进进度自动调节变频器频率。

（3）报警功能：系统软件实时显示报警状态，同时可以查询历史故障信息。

（4）历史曲线查询对于重要的系统参数，可适时显示和绘制电压曲线、电流曲线、温度曲线等可做成历史数据进行保存，以供需要时及时查询。

（5）报表打印功能：该系统具有报表、打印等功能，根据管理需要系统可对各设备运行状况、故障情况以及设备操作报告以报表的形式进行打印。

（6）通讯功能：该系统利用工业以太网对设备监测参数、运行状态、设备故障等信息及时进行上传，并通过地面监控中心对各类信息进行储存、处理，并进行显示，便于操控人员进行管理。

（7）可靠性高：由于井下大型机电设备较多，如变压器、隔爆开关等，机电设备在运行过程中会产生高强度的电磁谐波，而该系统在井下主要利用工业以太网进行数据传输，为了避免高次谐波对系统影响，系统内安装了防电磁干扰装置，从而保证监测数据高效传输。

4 结束语

2020 年6 月兴无煤矿对井下3 套局部通风机安装了智能化远程监控系统，截止12 月通过6 个月实际应用效果来看，局部通风机安装该系统后运行更加稳定，降低了局部通风机人工检修作业强度，解决了传统局部通风机在使用过程自动化水平低、故障率高、故障检测难度大等技术难题，大大提高了掘进工作面通风稳定性，取得了显著应用成效。