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        自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的應用

        2020-10-21 15:24:33劉小帆
        大眾科學·上旬 2020年1期
        關鍵詞:自動化控制技術應用

        劉小帆

        摘 要:在20世紀,自動化控制技術引來發(fā)展的高潮,到了21世紀自動化控制技術已經(jīng)成為最重要的高科技技術之一,各個領域都存在自動化技術的應用。本文將著重論述煤礦通風系統(tǒng)中自動化技術的應用,首先對自動化控制技術的內(nèi)涵進行了闡述,其次對自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中應用的必要性分析,最后對自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的應用從三個方面進行了研究。

        關鍵詞:自動化控制技術;煤礦通風系統(tǒng);應用

        前言

        煤礦通風系統(tǒng)是通風方式和通風網(wǎng)絡的總稱,對于煤礦廠業(yè)的生產(chǎn)安全具有重要意義。煤礦通風系統(tǒng)可以給煤礦下開采人員提供充足的空氣,滿足人員對氧氣的需求;減少煤礦下的有害物質(zhì),比如有毒氣體和粉塵;調(diào)節(jié)煤礦下的氣候,為工作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境,保障人員的生命安全。自動化技術能大幅度提高煤礦通風系統(tǒng)的性能。它可以實現(xiàn)礦井環(huán)境的實時監(jiān)控,降低系統(tǒng)運行的成本,提高系統(tǒng)的應急能力。

        1.自動化控制技術內(nèi)涵

        自動化控制技術是當今重要高科技技術之一,它能夠在無人監(jiān)管、參與的情形下,利用自身的控制裝置,讓生產(chǎn)的機械自動遵照人們設計的規(guī)律運作,生產(chǎn)的機械及被控對象可以是一個也可以是多個。連接控制中樞和被控對象的是通信網(wǎng)絡,通信網(wǎng)絡系統(tǒng)擁有諸多的通信接口的執(zhí)行元件、控制設備、檢測元件。控制中樞即計算機系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一的自動化管理,實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的處理,生產(chǎn)情況的監(jiān)控、分析以及調(diào)度。現(xiàn)今自動化控制技術應用非常廣泛,技術、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個領域,都離不開自動控制技術自動化控制技術。

        2.自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中應用的必要性分析

        目前,我國煤礦通風系統(tǒng)的設計存在較多缺陷,自動化設備不夠先進完備,計算機不能收集有效的生產(chǎn)數(shù)據(jù),就無法實施智能化的統(tǒng)一管理,降低煤礦通風系統(tǒng)的安全性和可行性。自動化技術能大幅度提高煤礦通風系統(tǒng)的性能,對于提高煤礦產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益具有重要意義。煤礦是我國重要的能源物質(zhì),煤礦產(chǎn)業(yè)更是我國的支柱產(chǎn)業(yè),因此構建完善的煤礦通風自動化控制系統(tǒng),實現(xiàn)無人監(jiān)管、參與至關重要。自動化控制系統(tǒng)不僅可以減少不必要的人力物力,節(jié)約成本,還可以改善人員工作的環(huán)境,提高工作的安全性和效率。通風環(huán)節(jié)是煤礦通風系統(tǒng)中保障生產(chǎn)安全的關鍵。煤礦通風有兩種方式,自然通風和機械通風。自然通風是利用自然氣壓產(chǎn)生的通風動力,向礦井輸送新鮮的空氣,而機械通風則是利用扇風機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的通風動力。由于自然通風壓力小,不穩(wěn)定,礦井一般采用機械通風的方式。

        3.自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的應用

        煤礦通風系統(tǒng)中自動化控制技術由三部分組成:1.傳感器系統(tǒng),用來感受內(nèi)外環(huán)境的變化;2.通風系統(tǒng),為工作人員提供充足的空氣;3.中央控制系統(tǒng),煤礦通風系統(tǒng)的核心。

        3.1傳感器系統(tǒng)設計

        傳感器系統(tǒng)是用來感受內(nèi)外環(huán)境的變化信號的系統(tǒng),它包括傳感器信號調(diào)理器、信號處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡傳感器系統(tǒng)、單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和16通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。設計傳感器系統(tǒng)是發(fā)生器是首先要考慮的裝置。煤礦通風自動化控制系統(tǒng)中連接控制中樞和被控對象的是通信網(wǎng)絡,通信網(wǎng)絡系統(tǒng)擁有諸多的通信接口的執(zhí)行元件、控制設備、檢測元件。通信系統(tǒng)利用這些設備實現(xiàn)信號的輸入與輸出。多路信號的傳輸一般有兩種方式,時分制和頻分制。時分制的傳輸標準是時間次序,按照各路信號接收的時間順序,依次進行傳輸。頻分制的傳輸標準是頻率,按照各路信號的頻率分門別類進行傳輸。由于頻分制穩(wěn)定度高、設計簡單,實際操作一般選用頻分制。頻分制系統(tǒng)一般都要進行二重調(diào)制或三重調(diào)制。調(diào)頻制抗干擾性能好,遙測精度也容易得到保證。在設計時一方面應考慮盡量減少路際干擾,用增大頻偏來提高信噪比;另一方面又要考慮在保證傳輸精度的條件下滿足測量路數(shù)的要求。除此之外。煤礦的內(nèi)外環(huán)境、風量等都會影響通風風量的控制。

        3.2通風系統(tǒng)設計

        煤礦通風有兩種方式,自然通風和機械通風。自然通風是利用自然氣壓產(chǎn)生的通風動力,向礦井輸送新鮮的空氣,而機械通風則是利用扇風機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的通風動力。由于自然通風壓力小,不穩(wěn)定,礦井一般采用機械通風的方式。風量的調(diào)節(jié)也有兩種方式:1.通過改變風門或調(diào)節(jié)百葉窗角度 風門和葉片的運行狀態(tài)可以由頻率接收器接收,輸送到系統(tǒng)的控制中樞,控制中樞識別信號,根據(jù)實際情況和風門、葉片的狀態(tài),調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)動;2.調(diào)節(jié)通風機的電機轉(zhuǎn)速 通過調(diào)節(jié)通風機的電機轉(zhuǎn)速,找到適合的頻率。煤礦通風系統(tǒng)的自動化控制還可以通過定時裝置實現(xiàn),設置爆破的時間,實現(xiàn)自動通風。國外發(fā)達國家用檢測元件實現(xiàn)通風機的轉(zhuǎn)數(shù)控制,控制標準為礦井環(huán)境,比如空氣的溫度、某種氣體的含量等。我國目前還不具備這一技術,仍在探索中。

        3.3中央控制系統(tǒng)設計

        中央控制系統(tǒng)是煤礦通風系統(tǒng)的核心,它的主體就是應用微型計算機。應用微型計算機是一種能夠自動、高速、精確地處理信息的現(xiàn)代化電子設備,它具有強大的運算能力和邏輯思維能力,通過預先設計好的程序?qū)?shù)據(jù)進行自動化處理。應用微型計算機具有準確度高、運行速度快等優(yōu)點,基本滿足煤礦通風自動化控制系統(tǒng)的所有要求。收集、處理傳感器輸送回來的數(shù)據(jù)是中央控制系統(tǒng)的主要任務之一,計算機分析數(shù)據(jù)后再對通風量進行調(diào)整。此外,中央控制系統(tǒng)也負責把控系統(tǒng)的安全??偠灾?,中央控制系統(tǒng)通過對聲、光、電等各種設備的集中控制實現(xiàn)信息的處理、環(huán)境的監(jiān)控、執(zhí)行信號的傳輸、通風量的調(diào)節(jié)。

        4.小結

        煤礦是我國重要的能源物質(zhì),煤礦產(chǎn)業(yè)更是我國的支柱產(chǎn)業(yè)。煤礦通風系統(tǒng)是通風方式和通風網(wǎng)絡的總稱,對于煤礦廠業(yè)的生產(chǎn)安全具有重要意義。自動化控制技術能夠在無人監(jiān)管、參與的情形下,利用自身的控制裝置,讓生產(chǎn)的機械自動遵照人們設計的規(guī)律運作,減少煤炭開采的成本,提高安全性和工作效率。

        參考文獻

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