魏 敏，蔡瑞春

(1.淮南礦業(yè)集團(tuán)張集煤礦， 安徽淮南市 232174;2.國(guó)投新集能源股份有限公司劉莊煤礦， 安徽阜陽(yáng)市 236234)

利用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)瓦斯和風(fēng)的聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)研究

魏 敏1，蔡瑞春2

(1.淮南礦業(yè)集團(tuán)張集煤礦， 安徽淮南市 232174;2.國(guó)投新集能源股份有限公司劉莊煤礦， 安徽阜陽(yáng)市 236234)

在迎頭瓦斯涌出量變化不定的作業(yè)地點(diǎn)，特別是在有斷層等地質(zhì)異常區(qū)的掘進(jìn)巷道，瓦斯有可能瞬間大量涌出，從而引起瓦斯超限事故。通過(guò)對(duì)瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)監(jiān)控，利用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)瓦斯和局扇的聯(lián)動(dòng)控制，避免了多開(kāi)局扇造成礦井風(fēng)量和電費(fèi)的浪費(fèi)，防止了瓦斯瞬間大量涌出而導(dǎo)致的瓦斯超限事故。

瓦斯監(jiān)控;局扇;聯(lián)動(dòng)控制

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，局扇開(kāi)啟臺(tái)數(shù)往往根據(jù)進(jìn)尺、實(shí)際瓦斯涌出量、作業(yè)人數(shù)等情況來(lái)決定，而不是將已安裝的局扇都同時(shí)開(kāi)啟。但迎頭瓦斯涌出量卻時(shí)常變化不定，特別是在有斷層等地質(zhì)異常區(qū)的掘進(jìn)巷道，瓦斯瞬間就可能大量涌出，從而引起瓦斯超限事故。多開(kāi)局扇則浪費(fèi)礦井風(fēng)量和電費(fèi)，正常開(kāi)啟局扇，又可能因瓦斯突然涌出而造成超限。為了解決兩者之間的矛盾，利用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)局扇由瓦斯?jié)舛茸兓詣?dòng)開(kāi)啟，從而一舉解決了這一難題。

1 工作原理及實(shí)現(xiàn)方案［1～4］

1.1 局扇供風(fēng)情況一

工作面正常供風(fēng)時(shí)開(kāi)單機(jī)(1#電機(jī))，當(dāng)瓦斯?jié)舛却髸r(shí)，啟動(dòng)2#電機(jī)(見(jiàn)圖1)。

圖1 局扇供風(fēng)情況一

1.1.1 瓦斯自動(dòng)控制局扇啟動(dòng)方案

將監(jiān)控?cái)嚯娖鲀?nèi)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)接入局扇切換開(kāi)關(guān)專(zhuān)局側(cè)內(nèi)36 V控制回路中的9#線與KM2線圈之間，局扇設(shè)置為對(duì)旋空載方式。

當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到了啟動(dòng)設(shè)定值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)分站發(fā)出一控制命令給斷電器，使斷電器內(nèi)繼電器的該常開(kāi)觸點(diǎn)變成閉合態(tài)，KM2接觸器線圈得電，接觸器吸合，2#局扇電機(jī)(M2)啟動(dòng)。

專(zhuān)局2#電機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)瓦斯降到局扇的停止設(shè)定值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)分站發(fā)出一控制命令給斷電器，使斷電器內(nèi)繼電器的處于閉合態(tài)的常開(kāi)觸點(diǎn)又恢復(fù)成斷開(kāi)態(tài)，KM2接觸器線圈失電，接觸器斷開(kāi)，專(zhuān)局2#電機(jī)(M2)停止。

同理，備局也按照相同的方式實(shí)現(xiàn)控制。

1.1.2 風(fēng)電閉鎖功能實(shí)現(xiàn)方案

依據(jù)瓦斯?jié)舛茸詣?dòng)控制局扇的開(kāi)停后，則采用傳統(tǒng)風(fēng)電閉鎖方式難以實(shí)現(xiàn)被控局扇的風(fēng)電閉鎖功能。當(dāng)瓦斯?jié)舛雀哂趩?dòng)設(shè)定值，兩臺(tái)電機(jī)正常開(kāi)啟時(shí)，KM1、KM2接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)都成閉合態(tài)，串入風(fēng)電閉鎖線的A、B端輸出閉合點(diǎn)，迎頭動(dòng)力饋電開(kāi)關(guān)正常供電;當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀谕Ｖ乖O(shè)定值，開(kāi)單機(jī)時(shí)，KM1常開(kāi)觸點(diǎn)成閉合態(tài)、KM2常開(kāi)觸點(diǎn)仍為斷開(kāi)態(tài)，A、B端輸出斷開(kāi)點(diǎn)，迎頭動(dòng)力饋電開(kāi)關(guān)則被風(fēng)電閉鎖，無(wú)法正常供電，影響生產(chǎn)。

為了解決上述問(wèn)題，在2#電機(jī)常開(kāi)觸點(diǎn)上并聯(lián)一組監(jiān)控?cái)嚯娖鞒ｉ]觸點(diǎn)(見(jiàn)圖2)。

圖2 風(fēng)電閉鎖功能

當(dāng)瓦斯?jié)舛雀哂趩?dòng)設(shè)定值，兩臺(tái)電機(jī)正常開(kāi)啟時(shí)，KM1、KM2接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)成閉合態(tài)，監(jiān)控?cái)嚯娖鞯某ｉ]觸點(diǎn)則成斷開(kāi)態(tài)，A、B端輸出閉合點(diǎn)，迎頭動(dòng)力饋電開(kāi)關(guān)正常供電。當(dāng)1#電機(jī)或2#電機(jī)故障不能開(kāi)啟時(shí)，KM1或KM2常開(kāi)觸點(diǎn)不跳轉(zhuǎn)，仍為斷開(kāi)態(tài)，A、B端輸出開(kāi)斷點(diǎn)，迎頭動(dòng)力饋電開(kāi)關(guān)則被風(fēng)電閉鎖，無(wú)法供電，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電閉鎖功能。

當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀谕Ｖ乖O(shè)定值，開(kāi)單機(jī)時(shí)，KM1常開(kāi)觸點(diǎn)成閉合態(tài)、KM2常開(kāi)觸點(diǎn)不變化仍為斷開(kāi)態(tài)，監(jiān)控?cái)嚯娖鞒ｉ]觸點(diǎn)不變化也仍為閉合態(tài)，A、B端輸出閉合點(diǎn)，迎頭動(dòng)力饋電開(kāi)關(guān)正常供電。當(dāng)1#電機(jī)故障時(shí)，KM1常開(kāi)觸點(diǎn)不跳轉(zhuǎn)，仍為斷開(kāi)態(tài)，A、B端輸出開(kāi)斷點(diǎn)，迎頭動(dòng)力饋電開(kāi)關(guān)被風(fēng)電閉鎖，無(wú)法供電，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電閉鎖功能。

1.2 局扇供風(fēng)情況二

工作面4臺(tái)對(duì)旋局扇(2臺(tái)專(zhuān)局2臺(tái)備局)，兩路風(fēng)筒，平時(shí)一路風(fēng)筒1臺(tái)專(zhuān)局供風(fēng)(見(jiàn)圖3，后面說(shuō)明中默認(rèn)專(zhuān)局一開(kāi)啟，專(zhuān)局二為瓦斯自動(dòng)控制開(kāi)啟)。

圖3 局扇供同情況二

1.2.1 瓦斯自動(dòng)控制局扇啟動(dòng)方案

拆除專(zhuān)局二切換開(kāi)關(guān)專(zhuān)局側(cè)中間繼電器KA的輔助觸點(diǎn)KA1，將監(jiān)控?cái)嚯娖鲀?nèi)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)接到KA1位置上。

當(dāng)瓦斯達(dá)到啟動(dòng)設(shè)定值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)分站發(fā)出一控制命令給斷電器，使斷電器內(nèi)繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)成閉合態(tài)，KA線圈得電，輔助觸點(diǎn)KA2、KA3吸合，KM1、KM2線圈得電，KM1、KM2接觸器吸合，M1、M2電機(jī)啟動(dòng)，即專(zhuān)二開(kāi)啟。

專(zhuān)局二啟動(dòng)后，當(dāng)瓦斯?jié)舛冉档酵Ｖ箍刂浦禃r(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)分站發(fā)出一控制命令給斷電器，使斷電器內(nèi)繼電器的原閉合態(tài)的常開(kāi)觸點(diǎn)恢復(fù)成斷開(kāi)態(tài)，局扇控制回路斷開(kāi)，KM1、KM2線圈失電，KM1、KM2接觸器斷開(kāi)，M1、M2電機(jī)停止，即專(zhuān)二停止。

備局的控制原理、接線與專(zhuān)局相同。

1.2.2 風(fēng)電閉鎖實(shí)現(xiàn)方案(見(jiàn)圖4)

圖4 風(fēng)電閉鎖方案

風(fēng)電閉鎖控制原理與第一種方式相同，不再?gòu)?fù)述。

2 軟件的選擇設(shè)置［5］

(1)利用監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。利用目前的監(jiān)控系統(tǒng)軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)瓦斯達(dá)到(或超過(guò))啟動(dòng)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟某臺(tái)局扇(或電機(jī))，當(dāng)瓦斯低于停止設(shè)定值時(shí)關(guān)閉該臺(tái)已開(kāi)啟的局扇(或電機(jī))。為了避免出現(xiàn)被控局扇(或電機(jī))頻繁的開(kāi)啟和關(guān)閉的現(xiàn)象，一般將停止設(shè)定值設(shè)置得很低。所有瓦斯探頭都能根據(jù)設(shè)定的啟動(dòng)設(shè)定值自動(dòng)開(kāi)啟某掘進(jìn)面的該臺(tái)具有自動(dòng)控制功能的局扇(或電機(jī))。該功能的實(shí)現(xiàn)不影響原監(jiān)控軟件系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，投入低，使用的設(shè)備都是原監(jiān)控設(shè)備，也不用進(jìn)行軟件的升級(jí)改造。

(2)利用監(jiān)控系統(tǒng)新開(kāi)發(fā)的瓦斯預(yù)警軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。礦山與北京廠家共同開(kāi)發(fā)了一種瓦斯預(yù)警和局扇控制軟件，該軟件直接從監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)比較及預(yù)警、控制功能。當(dāng)設(shè)置成斷電控制開(kāi)啟局扇(或電機(jī))時(shí)，則當(dāng)該軟件出現(xiàn)報(bào)警時(shí)也同時(shí)控制斷電器開(kāi)啟相應(yīng)的局扇(或電機(jī));還可設(shè)置開(kāi)啟局扇的最短時(shí)間長(zhǎng)度，以避免出現(xiàn)被控局扇(或電機(jī))頻繁的開(kāi)啟和關(guān)閉的現(xiàn)象。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

由于313隊(duì)施工的西二7－1軌道下山巷道前方存在斷層，距離8煤、6煤也較近，易出現(xiàn)瓦斯涌出異?，F(xiàn)象。該掘進(jìn)面供風(fēng)方式為一路風(fēng)筒1臺(tái)對(duì)旋、一路風(fēng)筒1臺(tái)單機(jī)往迎頭供風(fēng)。故對(duì)專(zhuān)局二(即開(kāi)單機(jī))進(jìn)行了瓦斯自動(dòng)控制局扇開(kāi)停改造，目前使用正常，效果良好，每天可節(jié)約電量700 kWh。

4 結(jié)論

該控制方式能通過(guò)迎頭瓦斯?jié)舛燃白兓闆r，由監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)備用的局扇自動(dòng)開(kāi)停，具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)有效解決了因瓦斯突然變化，迎頭風(fēng)量不足可能引起的瓦斯超限事故，為礦井安全生產(chǎn)提供了安全保障。

(2)瓦斯?jié)舛鹊蜁r(shí)，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)，節(jié)省了電費(fèi)和礦井風(fēng)量。

［1］ 孫繼平.煤礦監(jiān)控系統(tǒng)［M］.北京:煤炭工業(yè)出版社，2006.

［2］ 王衍生，尹經(jīng)梅，劉 平.監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在礦井瓦斯管理中的應(yīng)用［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2000，(S1):71－72.

［3］ 李樹(shù)剛.安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)［M］.西安:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.

［4］ 孫繼平.煤礦安全監(jiān)控技術(shù)與系統(tǒng)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38(10):1－4.

［5］ 江 銳.礦井瓦斯災(zāi)害自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的研究［D］.武漢:武漢理工大學(xué)，2007.

2011－05－11)

魏 敏(1982－)，女，安徽泗縣人，主要從事安全監(jiān)控專(zhuān)業(yè)，Email:158849445@qq.com。