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        礦井通風(fēng)機自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

        2021-09-21 11:59:08
        機械管理開發(fā) 2021年8期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)量礦井調(diào)節(jié)

        孫 婧

        (山西省煤炭職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校,山西 太原 030006)

        引言

        隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,通風(fēng)機的運行效率有了較大的提高,對煤礦環(huán)境的改善起到了重要的作用。但由于井下工作環(huán)境的復(fù)雜惡劣,造成通風(fēng)機實際的運行狀態(tài)及使用特性不能按照理想狀態(tài)進行,且礦井生產(chǎn)的不同階段,對于通風(fēng)機的性能也具有不同的要求。針對實際的應(yīng)用需求,建立通風(fēng)機自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng),對通風(fēng)機進行實時的監(jiān)測,并能依據(jù)生產(chǎn)過程的不同需求進行通風(fēng)機自動化的調(diào)節(jié),使得通風(fēng)機的運行狀態(tài)與實際的工況相符合,保證煤礦的井下通風(fēng)安全,降低通風(fēng)機的能耗,提高煤礦的經(jīng)濟效益[1-2]。

        1 通風(fēng)機自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的整體設(shè)計

        通風(fēng)機的風(fēng)量和壓力是通風(fēng)機運行的重要參數(shù),對風(fēng)量和壓力的監(jiān)測可采用相應(yīng)的傳感器進行數(shù)據(jù)的采集及傳輸,同時需對礦井內(nèi)部的大氣壓力、溫度、濕度等參數(shù)進行采集,從而形成外部環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)[3]。通風(fēng)機的風(fēng)量和壓力取決于通風(fēng)機的安裝角度,可通過調(diào)節(jié)葉片的安裝角度來實現(xiàn)風(fēng)量和壓力的調(diào)節(jié)。采用GAF 風(fēng)機可在工作狀態(tài)下依據(jù)相關(guān)指令通過液壓的方式實現(xiàn)對葉片安裝角度的調(diào)節(jié),保證了風(fēng)機的運行及安裝角度的一致性。同時,監(jiān)控系統(tǒng)要采集葉片的安裝角度,采用固定在液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)上的直線位移傳感器進行葉片安裝角度的采集。

        通風(fēng)機自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式控制技術(shù),進行集中管理和分散控制,由此可以保證監(jiān)控系統(tǒng)的危險分散和監(jiān)控分散。自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)組成如圖1 所示。在系統(tǒng)中,需要監(jiān)測的不同參數(shù)通過傳感器進行數(shù)據(jù)采集,經(jīng)過放大、濾波后進入各輸入模塊,輸入模塊與計算機之間采用485 通訊的形式[4],計算機作為系統(tǒng)的服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的接收、存儲及處理,依據(jù)處理的數(shù)據(jù)進行信號的輸出或報警,報警信號經(jīng)過聲光報警器的動作實現(xiàn)報警,其余輸出的信號經(jīng)輸出模塊轉(zhuǎn)化成可執(zhí)行的模擬信號,帶動液壓系統(tǒng)的工作,實現(xiàn)對葉片安裝角度的調(diào)節(jié)。

        圖1 自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

        2 自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

        2.1 自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計

        依據(jù)礦井的不同工況進行風(fēng)量和壓力的調(diào)節(jié),對于采集的壓力和風(fēng)量數(shù)據(jù)要盡量準確,從而保證系統(tǒng)調(diào)節(jié)的有效性。由于風(fēng)機運行過程中從井下抽取的風(fēng)中含有大量的煤塵及水汽等污染物,不利于傳感器數(shù)據(jù)的采集。在通風(fēng)機的入口處設(shè)置引壓裝置如圖2 所示,在風(fēng)機的入口距離相近處設(shè)置不同的斷面I、II,在兩端面之間設(shè)置不同的測量點[5]。通過引壓裝置能夠避免大量的積水進入到儀表中,避免儀表的損壞并防止引壓管的堵塞,影響系統(tǒng)的運行。

        圖2 通風(fēng)機引壓裝置

        對于風(fēng)壓和風(fēng)量的監(jiān)測如下頁圖3 所示,經(jīng)過引壓后的氣體,通過安全閥及干燥器的作用,通過手動的控制閥進入到傳感器中進行數(shù)據(jù)的采集,當通風(fēng)機進行反風(fēng)工作時,要手動將控制閥進行切換。傳感器的安裝,保證了數(shù)據(jù)采集的準確性,通過局域網(wǎng)將系統(tǒng)中的變送器、輸入輸出模塊及控制計算機進行連接,這樣就組成了自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。

        圖3 礦井風(fēng)壓、風(fēng)量監(jiān)測系統(tǒng)

        2.2 自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

        依據(jù)系統(tǒng)的功能要求,采用VB6.0 作為系統(tǒng)的開發(fā)工具,提供了集成化的開發(fā)環(huán)境,可以進行程序的快速開發(fā)[6]。系統(tǒng)軟件部分的主要功能依據(jù)不同的模塊進行開發(fā),如圖4 所示。

        圖4 系統(tǒng)軟件部分主要功能模塊

        在軟件系統(tǒng)中,通訊模塊對采集的數(shù)據(jù)進行傳輸,實現(xiàn)主計算機和各傳感器及執(zhí)行結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)絡(luò),從而實現(xiàn)實時監(jiān)控控制的功能。數(shù)據(jù)處理模塊對采集的信號數(shù)據(jù)進行加工處理以滿足計算機及控制器對數(shù)據(jù)的要求,保證數(shù)據(jù)信號的有效性。顯示模塊用于對采集的數(shù)據(jù)以圖形化的形式進行顯示,以便更好地進行數(shù)據(jù)的觀測及指令的下發(fā)。查詢模塊用于對歷史數(shù)據(jù)的查詢及數(shù)據(jù)的分析,從而更好地對當前的工況進行分析。報警控制模塊依據(jù)系統(tǒng)指令實現(xiàn)系統(tǒng)的報警功能,提醒工作人員,避免發(fā)生礦井危險。網(wǎng)絡(luò)通訊模塊用于對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遠程通訊,可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程監(jiān)控及控制。

        3 結(jié)論

        礦井通風(fēng)機是保證礦井通風(fēng)安全的重要設(shè)備,由于井下環(huán)境較為惡劣,為保證通風(fēng)機的正常工作,設(shè)計并應(yīng)用了礦井通風(fēng)機自動調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用液壓裝置調(diào)節(jié)通風(fēng)機,采用加裝安全閥的引壓裝置進行數(shù)據(jù)的采集,通過局域網(wǎng)連接不同的硬件設(shè)施,并通過模塊化的軟件設(shè)計,實現(xiàn)對通風(fēng)機的自動調(diào)節(jié)監(jiān)控。礦井內(nèi)部的工況變化時,可以依據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)處理后,采取相應(yīng)的措施,實現(xiàn)通風(fēng)機自動調(diào)節(jié)滿足現(xiàn)場工況的需求,保證了礦井的安全。

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