李曉威

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司，山西 大同 037031）

引言

大斗溝煤業(yè)公司井下目前有兩條巷道處于掘進(jìn)期間，每條巷道安裝兩臺(tái)功率為55 kW的局部通風(fēng)機(jī)井下供風(fēng)，局部通風(fēng)機(jī)采用雙電源供電模式，雖然井下局部通風(fēng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)“三專兩閉鎖”，但是在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中因風(fēng)機(jī)故障、供電系統(tǒng)故障，很容易造成因局部通風(fēng)機(jī)停風(fēng)瓦斯超限現(xiàn)象，當(dāng)前煤礦局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)只能對(duì)通風(fēng)機(jī)開(kāi)停情況進(jìn)行井下監(jiān)測(cè)，但是無(wú)法對(duì)局部通風(fēng)機(jī)故障情況進(jìn)行分析排除，需人工現(xiàn)場(chǎng)排除及現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，遠(yuǎn)程自動(dòng)化水平相對(duì)較低[1-2]。為了進(jìn)一步提高煤礦局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，保證煤礦掘進(jìn)工作面通風(fēng)安全，大斗溝礦對(duì)井下4臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)安裝了一套智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及監(jiān)測(cè)

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

局部通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（地面上位機(jī)）、工業(yè)以太網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)交換站、開(kāi)關(guān)、電源、PLC控制器、各類傳感器、攝像儀等部分組成，如圖1所示。

圖1 局部通風(fēng)機(jī)智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1）工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：該系統(tǒng)安裝在地面操控室內(nèi)，主要在主機(jī)系統(tǒng)、打印機(jī)、主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)安裝專用組態(tài)軟件，上位機(jī)系統(tǒng)根據(jù)井下數(shù)據(jù)采集直觀顯示局部通風(fēng)運(yùn)行工況情況，主要包括局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)、故障情況、瓦斯?jié)舛取㈤_(kāi)關(guān)狀態(tài)、事件記錄、電壓、電流等，同時(shí)可通過(guò)組態(tài)軟件對(duì)井下局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行控制。

2）網(wǎng)絡(luò)交換站：網(wǎng)絡(luò)交換站安裝在掘進(jìn)巷道巷口、井底車場(chǎng)以及井口位置，網(wǎng)絡(luò)交換站主要對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，將井下數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至地面上位機(jī)系統(tǒng)內(nèi)[3]。

3）PLC控制器：每套系統(tǒng)安裝一臺(tái)PLC控制器，PLC控制器主要收集各類傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)，并對(duì)各類數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理，然后發(fā)送執(zhí)行指令；同時(shí)將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)上傳至地面。

4）各類傳感器：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)安裝的傳感器主要有溫度傳感器、瓦斯傳感器、風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)壓傳感器等，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括風(fēng)機(jī)電機(jī)溫度、工作面瓦斯?jié)舛?、風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)切換情況、風(fēng)速、風(fēng)壓等。

1.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

1）系統(tǒng)運(yùn)行前通過(guò)PLC控制器對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如風(fēng)壓、風(fēng)量、溫度等，風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)各類傳感器將參數(shù)上傳至PLC內(nèi)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后PLC發(fā)出執(zhí)行指令，并將收集數(shù)據(jù)上傳至地面上位系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)組態(tài)軟件直觀地顯示出來(lái)。

2）當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行異常時(shí)，如工作面內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)1.0%時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，并及時(shí)進(jìn)行瓦電閉鎖，切斷工作面內(nèi)所有動(dòng)力電源；當(dāng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速不足時(shí)，通過(guò)PLC控制器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，及時(shí)切換一二級(jí)開(kāi)啟模式[4]。

3）地面遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)井下局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程切換風(fēng)機(jī)，同時(shí)可監(jiān)控通風(fēng)機(jī)故障情況，從而可及時(shí)有效地進(jìn)行檢修維護(hù)。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

2.1 監(jiān)控顯示功能

該系統(tǒng)能夠?qū)戮植客L(fēng)機(jī)風(fēng)速、溫度、風(fēng)壓以及工作面瓦斯?jié)舛葘?shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)局部通風(fēng)機(jī)供電開(kāi)關(guān)及進(jìn)線開(kāi)關(guān)進(jìn)行監(jiān)控，以及供電電壓、電流、功率實(shí)時(shí)顯示功能，具有帶時(shí)標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)、工作記錄、故障記錄顯示功能，同時(shí)該系統(tǒng)具有故障報(bào)警以及自動(dòng)診斷功能[5]。

2.2 控制功能

智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)局部通風(fēng)機(jī)控制方式主要包括：遠(yuǎn)程控制、就地自動(dòng)控制和手動(dòng)控制三種模式。

1）遠(yuǎn)程控制主要通過(guò)地面操控室主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操控局部通風(fēng)機(jī)啟停，當(dāng)發(fā)出遠(yuǎn)程控制指令時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)診斷故障源，在診斷無(wú)停機(jī)故障時(shí)遠(yuǎn)程開(kāi)啟局部通風(fēng)機(jī)。遠(yuǎn)程控制時(shí)系統(tǒng)具有風(fēng)機(jī)故障切換、閉鎖等功能，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)報(bào)警，并顯示故障源。

2）就地自動(dòng)控制主要由操控人員在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)監(jiān)控分站的開(kāi)停按鈕對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，該控制方式保持了風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換以及閉鎖等功能。

3）就地手動(dòng)控制操作人員通過(guò)監(jiān)控分站上單臺(tái)風(fēng)機(jī)控制按鈕控制風(fēng)機(jī)開(kāi)停，但是該控制方式不具有風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換功能，但具有閉鎖功能，該控制方式主要用于風(fēng)機(jī)檢修維護(hù)。

2.3 系統(tǒng)保護(hù)功能

1）瓦斯報(bào)警功能：當(dāng)工作面內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)1.0%時(shí)，系統(tǒng)對(duì)傳感器上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，及時(shí)閉鎖工作面內(nèi)所有動(dòng)力電源，并發(fā)出警報(bào)，當(dāng)工作面內(nèi)瓦斯?jié)舛冉档椭?.8%以下時(shí)閉鎖解除；同時(shí)當(dāng)風(fēng)機(jī)附近5.0 m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)0.5%時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)切斷風(fēng)機(jī)電源并發(fā)出警報(bào)，瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程控制界面重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī)。

2）信息儲(chǔ)存功能：當(dāng)局部通風(fēng)機(jī)因故障或檢修停機(jī)后，重新開(kāi)啟風(fēng)機(jī)時(shí)原風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)通過(guò)系統(tǒng)保留，并重新進(jìn)行校準(zhǔn)。

3）自動(dòng)切換功能：通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)可設(shè)置風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換時(shí)間，并定時(shí)切換，地面主機(jī)系統(tǒng)對(duì)每天風(fēng)機(jī)切換時(shí)間、切換時(shí)長(zhǎng)、各風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控顯示。

4）故障報(bào)警功能：當(dāng)風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)風(fēng)機(jī)高溫、開(kāi)關(guān)故障時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)并自動(dòng)切換風(fēng)機(jī)；當(dāng)風(fēng)筒風(fēng)壓不足或風(fēng)量不足時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)但不自動(dòng)切換風(fēng)機(jī)。

2.4 系統(tǒng)安全管理功能

通過(guò)該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)掌握井下局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況、安全性能以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等，提高了局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全及可靠性，該系統(tǒng)具有查詢、儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能，通過(guò)系統(tǒng)可以對(duì)每月、每季度單臺(tái)風(fēng)機(jī)故障次數(shù)、故障源等情況進(jìn)行查詢，從而協(xié)助管理人員及時(shí)對(duì)局部通風(fēng)機(jī)可能存在的隱患風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評(píng)估，從而進(jìn)行處理。

3 結(jié)語(yǔ)

大斗溝煤礦在井下局部通風(fēng)機(jī)安裝了智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，該系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)監(jiān)控保護(hù)動(dòng)作靈敏可靠，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)故障，解決了傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化水平低、風(fēng)機(jī)監(jiān)控效果差等技術(shù)難題，有效保證了煤礦井下局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，取得了顯著的應(yīng)用成效。