林文偉

（百色百礦集團有限公司 廣西百色市 533000）

探究在煤礦通風中如何應用自動化技術(shù)

林文偉

（百色百礦集團有限公司 廣西百色市 533000）

隨著我國科學技術(shù)的快速發(fā)展，自動化控制技術(shù)已經(jīng)越來越多的被應用于各種生產(chǎn)活動中。將自動化技術(shù)應用于煤礦的通風系統(tǒng)中不僅可以提高采礦過程的安全性，而且還可以提高工作的的效率。本文主要從煤礦通風及自動化應用的重要性入手，對礦井自動化控制技術(shù)進行分析，并提出相應的優(yōu)化方案，以期為煤礦自動化的相關(guān)研究提供可靠、科學的參考依據(jù)。

煤礦通風；自動化技術(shù)；優(yōu)化方案

前言

對煤礦通風系統(tǒng)進行完善是保障煤礦安全化生產(chǎn)的基礎，將自動化控制技術(shù)大力應用在煤礦通風系統(tǒng)中，可對通過進行有效管理和控制，提升礦井的通風效果，防止瓦斯爆炸等安全事故的發(fā)生。因此，本文主要對煤礦通風系統(tǒng)中自動化技術(shù)的應用現(xiàn)狀進行分析，并對通風系統(tǒng)進行合理優(yōu)化和升級，從而促進煤礦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 煤礦通風及自動化應用的必要性

1.1 煤礦通風系統(tǒng)的必要性

煤礦通風系統(tǒng)的建設對煤礦開采的安全性有著重要的影響?？梢哉f，煤礦生產(chǎn)過程當中，為安全生產(chǎn)提供關(guān)鍵保障的就是通風環(huán)節(jié)。通風系統(tǒng)的主要功能就是聯(lián)通外界環(huán)境，以保證開采的工人呼吸時對于氧氣的需求。同時，通風系統(tǒng)的建設也可以將煤礦開采過程中的有毒有害氣體得到稀釋，進而與外界環(huán)節(jié)進行交換，排出這些有毒有害氣體，保證開采環(huán)境的安全。我們經(jīng)常聽到的一些煤礦事故就是由于通風系統(tǒng)出現(xiàn)問題，不能正常行使功能而造成的，比如，瓦斯爆炸。瓦斯爆炸的引發(fā)條件之一就是較高的瓦斯?jié)舛?，如果煤礦的通風系統(tǒng)建設的不合格就會導致瓦斯?jié)舛确e加，并且得不到稀釋和流通，最終與其他引發(fā)條件一起，引起爆炸。這樣的爆炸事件危害性極大，必須引起注意。

1.2 煤礦通風系統(tǒng)中應用自動化技術(shù)的必要性

自動化控制技術(shù)本身有效率高、控制精準等優(yōu)點，將其應用于煤礦的通風系統(tǒng)中，就可以使整個系統(tǒng)的設計更加高效精準，并且進一步提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，使整個煤礦的通風更加系統(tǒng)化，實現(xiàn)通風管理的自動化控制。但是目前來看，煤礦通風的自動化控制技術(shù)的應用沒有做到與技術(shù)的發(fā)展同步，就當前我國煤礦通風系統(tǒng)現(xiàn)狀來看，采用的是分散、獨立的自動化設備，這些設備不成系統(tǒng)，在設備功能的銜接上，缺乏自動化控制成分，過程相對復雜。同時這些設備維護量大、參數(shù)不全、可靠性不高、故障記錄不準確，缺乏自我診斷的能力和遙控手段?？傮w來看，目前自動化技術(shù)在煤礦通風中的應用的基本現(xiàn)狀就是沒有完全實現(xiàn)系統(tǒng)化的自動化控制，這也是我們以后工作的重點。

2 礦井自動化控制技術(shù)

為了準確獲取礦井下工作人員的定位信息，需要將目標移動特征作為主要基準，并構(gòu)建以該目標為中心的移動路線圖。針對現(xiàn)階段的GPS定位技術(shù)來說，難以對礦井下的工作人員進行實時定位和跟蹤，而無線傳感器在煤礦中的應用則能有效避免該問題。對無線傳感器所獲取的數(shù)據(jù)應進行合理的井下編排和查詢，準確獲取工作人員的位置信息，并對其移動路線及活動情況進行全面掌握，以便對其進行有效控制和管理，有利于預防和排除安全事故的發(fā)生。在使用無線傳感器時，主要采用多點定位網(wǎng)絡的形式對其分布方式進行優(yōu)化，對傳統(tǒng)單水平軸線網(wǎng)絡的布設方式進行改變，從而較好的適應煤礦的開采條件。除此之外，高精度算法設計是礦井自動化控制技術(shù)中的主要內(nèi)容之一，在無需信號源的情況下就可完成計算，在4m范圍內(nèi)，還可以防范干擾信號，這種高精度算法主要涉及了定位精度、盲區(qū)范圍等計算，隨著計算方式的不斷完善，自動化控制技術(shù)的應用規(guī)模將會逐漸擴大。

3 煤礦通風系統(tǒng)中自動化控制技術(shù)的應用

3.1 傳感器系統(tǒng)設計

對于煤礦通風自動化控制系統(tǒng)而言，對各類信號進行有效的傳輸和接收處理是十分必要的，主要包括監(jiān)控數(shù)據(jù)和指令。多路信號的傳輸方式可分為分制和頻分制，其中頻分制主要根據(jù)不同的頻率，對各路信號進行有效發(fā)送和接收；時分制則是根據(jù)不同時間的順序，對各路信號進行依次傳送。由于頻分制具有電路結(jié)構(gòu)簡單、故障少的特點，因此，可選擇該形式作為傳輸電路信號的主要形式。在頻分制中，定型生產(chǎn)的載頻器可實現(xiàn)信息的發(fā)送和接收，并通過專用線或500V的動力線進行信號的傳遞，在此基礎上，將需要檢測的原件及時確定下來。在控制通風風量前，應對通風機的風量、礦井有毒有害氣體濃度、風壓及風量進行監(jiān)測。通過差壓變壓器對風壓進行測量；通過三倍電渦流式傳感器、恒溫風速儀等裝置對風速進行檢測；通過光譜法、光干涉、紅外線燈方式對井下鈷的濃度進行測量；通過紅外線輻射技術(shù)或熱敏原件對溫度進行監(jiān)測。

3.2 通風系統(tǒng)設計

在通風系統(tǒng)調(diào)節(jié)中，風量的調(diào)節(jié)方法主要有：①可對百葉窗的角度進行改變，來實現(xiàn)風量的調(diào)節(jié)和控制，通過頻率發(fā)送器將葉片或風門的狀態(tài)信號有效傳遞給地面控制室，根據(jù)所獲取的信號，地面控制室可對風門轉(zhuǎn)動或葉片轉(zhuǎn)動進行調(diào)節(jié)；②通過設置變頻裝置來實現(xiàn)通風機轉(zhuǎn)速的有效調(diào)節(jié)；③通過定時控制的方式，實現(xiàn)對井下通風機局部的自動化控制，并將爆破機關(guān)加設在定時器裝置上，從而在爆破后可自動進行通風。現(xiàn)階段，很多西方國家大多選擇元件對通風機局部轉(zhuǎn)速進行有效控制，將通風機在運行過程中空氣的溫度和氣體濃度作為主要依據(jù)，從而實現(xiàn)煤礦系統(tǒng)自動化控制的目標。

4 自動化控制通風系統(tǒng)優(yōu)化方案

4.1 計算通風性能

對通風量進行有效控制是通風系統(tǒng)的核心內(nèi)容，通過性能曲線可對通風機的功率、全壓及風機流量之間的關(guān)系進行全面掌握，并根據(jù)煤礦的實際生產(chǎn)情況，來選擇合適的風機類型。常用性能曲線數(shù)據(jù)的主要來源有：①通風機自身的數(shù)據(jù)；②在通風機運行過程中所獲得的實際數(shù)據(jù)（主要是通過相關(guān)試驗獲得的，并未形成一系列成熟的理論）。在計算風量時，應對通風機的自身特性進行考慮，在計算機網(wǎng)絡計算中有效引入自身特征的曲線分析表達形式，在對通風性能進行計算的過程中，應對聯(lián)合機之間的影響及外界不同的環(huán)境因素對風機造成的不穩(wěn)定性進行綜合考慮，因此，能夠給二段曲線擬合法對風機性能進行模擬。在實際運行過程中，通過系統(tǒng)中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)則會及時轉(zhuǎn)化為相應的曲線，和二次拋物線相接近，在對通風機自身的工作環(huán)境和特性進行綜合考慮后，在采用拉格朗日插值法時，需要進行風機曲線的二段曲線擬合，并從整體上對其進行測評。

4.2 對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化控制

在煤礦通風系統(tǒng)中難免會出現(xiàn)短暫聽停風的現(xiàn)象，而自動化控制技術(shù)則能有效克服該問題，即在每一個風道上安裝一個和百葉窗樣式相似的空風門，防止出現(xiàn)倒機現(xiàn)象，避免其對井下產(chǎn)量產(chǎn)生影響。在對煤礦通風系統(tǒng)進行優(yōu)化后，因PLC對外界的敏感度較低，即便在受到外界輻射、干擾等現(xiàn)象時仍可以正常運行，因此，自動化控制技術(shù)在較差的環(huán)境中仍能得到較好應用。

PLC功能的實現(xiàn)，主要包含了計時、邏輯運算、順序、模擬量和數(shù)字的輸入與輸出，其中也包含了記錄和自檢的功能。對于該方面設計，可實現(xiàn)一臺生產(chǎn)機械操控一個生產(chǎn)過程的模式。為了保證在倒機過程中井下通風的穩(wěn)定性，還需應用PLC控制軟件，從而保證系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

5 結(jié)語

煤礦通風系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)過程中具有重要作用，應保證通風系統(tǒng)始終都保持在安全運行的狀態(tài)，以此來滿足煤礦安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)、穩(wěn)定生產(chǎn)的相關(guān)要求，自動化控制技術(shù)在煤礦通風系統(tǒng)中的應用，有利于保障通風系統(tǒng)的高效運行。

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1004-7344（2016）23-0169-02

2016-8-2