徐東 王明濤 吳琦

兗煤菏澤能化有限公司 山東菏澤 274000

礦井壓風(fēng)機是通過壓縮空氣后給煤礦井下供風(fēng)的重要機械設(shè)備，其運行時間、排氣溫度、排氣壓力等參數(shù)的控制直接關(guān)系著礦井供風(fēng)質(zhì)量。通過控制壓風(fēng)機的壓力、排氣量、噴油溫度、加載卸載等參數(shù)的精度，實現(xiàn)井下用風(fēng)的自動調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)安全，，通過研究發(fā)現(xiàn)，采用西門子S7-200PLCSMART壓風(fēng)機集中控制系統(tǒng)可實現(xiàn)監(jiān)測、監(jiān)視、自動化控制、故障報警及保護等功能，提高礦井供風(fēng)能力，確保礦井安全通風(fēng)。

1 礦井壓風(fēng)機應(yīng)用自動化控制的意義

傳統(tǒng)的礦井壓風(fēng)機都是操作者就地關(guān)閉或開啟控制運行，僅僅結(jié)合操作者手動記錄的參數(shù)向調(diào)度室傳輸，部門管理工作者難以及時查看壓風(fēng)機停止以及運行狀態(tài)之下的風(fēng)速、流量、風(fēng)壓、電機頻率等，傳統(tǒng)壓風(fēng)機需要實施人工維護模式，不但浪費大量的人力成本，而且難以實現(xiàn)理想的壓風(fēng)機運行效果。應(yīng)用過程中的壓風(fēng)機往往因為振動、壓力、溫度等要素的制約存在轉(zhuǎn)子軸磨損、滲漏等現(xiàn)象，工作者需要間隔1h即檢查1次運行狀況，并且每一周都需要進行維修工作，以確保礦井生產(chǎn)的正常開展。與此同時，在礦井存在意外的情況下，壓風(fēng)機可以將穩(wěn)定的風(fēng)源提供給礦井自救系統(tǒng)。壓風(fēng)機運行受到人為的操作影響，存在意外的情況下難以把握礦井中的風(fēng)速、濕度、溫度等，也不能提供有效的風(fēng)源，這不利于礦井生產(chǎn)的順利進行，甚至對煤礦工作者的人身安全形成影響[1]。倘若能夠自動化控制壓風(fēng)機，那么能夠確保礦井工作要求的風(fēng)動設(shè)備和工具具備足夠的動力，避免風(fēng)動機停止運行情況下而制約礦井的生產(chǎn)進度，以及在發(fā)生意外的情況下，提供的風(fēng)源能夠確保礦井生產(chǎn)的順利進行和工作者的人身安全。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計與實施

（1）現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)選用西門子S7-系列可編程序控制器作為監(jiān)控核心?？删幊绦蚩刂破髂苓m應(yīng)各種惡劣現(xiàn)場條件，現(xiàn)場抗干擾能力強的特點，且安裝維護方便，其模塊化結(jié)構(gòu)，配置相應(yīng)的通訊接口與各壓風(fēng)機控制器通訊；與上位計算機進行通訊可以采用Profibus或工業(yè)以太網(wǎng)；系統(tǒng)配置合理，技術(shù)可行，完全可以滿足現(xiàn)場使用要求[2]。（2）在儲氣罐上加裝壓力變送器、溫度傳感器，實現(xiàn)風(fēng)包壓力、風(fēng)包溫度的實時采集。（3）在輸氣管道上安裝流量傳感器、溫度傳感器、壓力變送器實現(xiàn)排氣管路流量、溫度、壓力監(jiān)測。（4）在電機配電設(shè)施上加裝電流變送器、電壓變送器實現(xiàn)電機電流、電壓等參數(shù)監(jiān)測。（5）現(xiàn)場增加2臺500萬像素高速球型攝像儀，具備定點巡航、巡航軌跡設(shè)定等功能，實現(xiàn)壓風(fēng)機房內(nèi)外的視頻實時采集，保證在無人值守時，防止人員惡意破壞系統(tǒng)，索采集的圖像通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸及錄像存儲，存儲時間不少于二個月，滿足事故追溯要求。（6）壓風(fēng)機及管道的閥門改成電動閥門，遠程控制時通過上位機或系統(tǒng)自動打開、關(guān)閉閥門，實現(xiàn)系統(tǒng)自動恒壓供風(fēng)。（7）現(xiàn)場配置的PLC控制柜，還配置有觸摸屏顯示屏，用于現(xiàn)場顯示工況等，滿足現(xiàn)場檢修需求，PLC的I/O接口預(yù)留20%以上的備用量，滿足系統(tǒng)擴容及維修需求。（8）儲氣罐（風(fēng)包）放水閥門改為自動閥門，確保系統(tǒng)能夠根據(jù)需要實現(xiàn)定時排污。

3 操作自動化控制系統(tǒng)

3.1 監(jiān)測功能

系統(tǒng)可以實時監(jiān)測環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境溢水、環(huán)境煙霧情況等環(huán)境參數(shù)?？梢詫猴L(fēng)機運行參數(shù)實時曲線以圖形形式顯示，便于監(jiān)視一小時內(nèi)各種不同參數(shù)的變換趨勢?？梢詫猴L(fēng)機現(xiàn)有參數(shù)設(shè)定功能各項數(shù)據(jù)進行遠程設(shè)定，可以完成對壓風(fēng)機出風(fēng)壓力、空氣儲氣罐壓力、空氣分氣缸壓力、空氣儲氣罐溫度的連續(xù)在線監(jiān)測功能。

3.2 故障報警及保護功能

集中控制系統(tǒng)具有故障顯示、故障報警和保護功能，實時顯示壓風(fēng)機運行狀態(tài)。集控系統(tǒng)能夠識別故障類型和自動診斷故障程度，一旦出現(xiàn)故障，集控中心立即發(fā)出報警指令，執(zhí)行元件執(zhí)行安全保護動作，報警燈閃爍提示，并實現(xiàn)停機保護，自動開啟備用壓風(fēng)機。待故障消除后，集控中心命令設(shè)備安全復(fù)位，繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

3.3 設(shè)計參數(shù)

（1）可以設(shè)置壓風(fēng)機的順序，僅僅可以在1～6間設(shè)置次序數(shù)字，在相同次序中不可以重復(fù)一樣的主備機數(shù)字，不然次序的設(shè)定無效，并且將對話框彈出；（2）可以輪換次序，能夠根據(jù)切換次序的時間有效地設(shè)定輪換問題，也能夠在切換中通過按鈕“切換至下一次序”進行；（3）設(shè)定目標(biāo)壓力的下限以及上限值；（4）設(shè)定時間間隔問題，在壓力高于上限或低于下限的情況下，聯(lián)控系統(tǒng)對下臺機器加載間隔時間；（5）輪換次序的時間，聯(lián)控系統(tǒng)需要對下個次序進行間隔的時間予以執(zhí)行；（6）加載卸載的時間，控制系統(tǒng)由卸載至停機的延時以及由啟動到加載間的延時；（7）在選擇開關(guān)處，在非聯(lián)控狀態(tài)或壓風(fēng)機處在報警狀態(tài)情況下，自動系統(tǒng)程序當(dāng)中處理此壓風(fēng)機的狀態(tài)為屏蔽狀態(tài)，也就是自動啟停情況下繞過此壓風(fēng)機[3]。

4 結(jié)語

對壓風(fēng)機房進行有效地自動化改造及其應(yīng)用之后，增加檢測數(shù)據(jù)，風(fēng)機的安全性得以提升，能夠結(jié)合管網(wǎng)總壓力對空氣壓縮機的電機頻率予以有效地調(diào)整，結(jié)合培訓(xùn)人員和實現(xiàn)遠程遙控，以及能夠在接入視頻圖像的前提條件之下，實現(xiàn)壓風(fēng)機無人值守的監(jiān)控功能，進而能夠?qū)崿F(xiàn)整體礦井自動化全面管理。