阮夢潔

（晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)公司，山西 大同 037031）

引言

局部通風(fēng)機是煤礦重要通風(fēng)設(shè)備，巷道掘進過程中通過局部通風(fēng)機對巷道迎頭進行供風(fēng)，從而排除工作面有害氣體以及粉塵，以及提供新鮮風(fēng)流，礦用局部通風(fēng)機對巷道掘進安全起著重要作用；所以為了保證局部通風(fēng)安全穩(wěn)定運行，避免出現(xiàn)故障現(xiàn)象，在局部通風(fēng)機上安裝一套監(jiān)控系統(tǒng)，對風(fēng)機運行工況進行檢查，但是傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)無法對井下狀況進行監(jiān)控，同時局部通風(fēng)機出現(xiàn)異常時無法及時發(fā)出警報，造成預(yù)警系統(tǒng)延誤現(xiàn)象，很容易出現(xiàn)煤礦重大安全事故。

1 白洞礦局部通風(fēng)機應(yīng)用情況

晉能控股煤業(yè)集團白洞礦業(yè)公司井下目前回采301 盤區(qū)5 號煤層，該盤區(qū)共計布置1 個綜采工作面，2 個掘進工作面，掘進巷道掘進過程中主要采用FBD 型局部通風(fēng)機進行供風(fēng)，風(fēng)機功率為55 kW，風(fēng)筒直徑為1.0 m，供風(fēng)量為395 m3/min 局部通風(fēng)機配套設(shè)施主要由400 A 風(fēng)機開關(guān)一臺、兩臺專用變壓器（660 V）、風(fēng)機在線監(jiān)測系統(tǒng)以及附屬電纜等[1-2]；傳統(tǒng)風(fēng)機在線監(jiān)測系統(tǒng)主要分為監(jiān)測基站、風(fēng)筒傳感器、氣體傳感器等部分組成；傳統(tǒng)在線監(jiān)控系統(tǒng)主要對風(fēng)機運行情況以及工作面氣體濃度進行檢測；但是該系統(tǒng)監(jiān)測范圍有限，當(dāng)局部通風(fēng)機內(nèi)部出現(xiàn)故障如電機發(fā)熱、電機抖動無法實時畫面監(jiān)測，同時無法調(diào)節(jié)局部通風(fēng)機供風(fēng)風(fēng)量及風(fēng)壓；監(jiān)控系統(tǒng)自動化水平低、無法對局部通風(fēng)全方位進行監(jiān)測，制約著工作面安全高效掘進；對此，白洞礦通過技術(shù)研究，對原井下局部通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，安裝了一套可視化局部通風(fēng)機在線監(jiān)控系統(tǒng)。

2 風(fēng)機可視化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

2.1 可視化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

礦用局部通風(fēng)機可視化監(jiān)控系統(tǒng)主要由可視監(jiān)控裝置、在線數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置、報警裝置以及監(jiān)視器四大部分組成，如圖1 所示。

圖1 局部通風(fēng)機可視化監(jiān)控系統(tǒng)安裝示意圖

1）可視監(jiān)控裝置：該裝置主要由攝像頭、存儲器、無線信號接收發(fā)器等部分組成，攝像頭主要安裝在局部通風(fēng)內(nèi)部電機與風(fēng)機殼之間，主要檢測電機運行情況；存儲器主要對攝像頭監(jiān)測畫面數(shù)據(jù)上傳儲存，內(nèi)存為300 G，存儲時間為7 d；無線信號接收發(fā)器主要對收集數(shù)據(jù)無線傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)。

2）在線數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置：在線監(jiān)控裝置主要分為內(nèi)部和外部監(jiān)控裝置，內(nèi)部監(jiān)控裝置主要安裝通風(fēng)管道壁上，成環(huán)形結(jié)構(gòu)，主要由風(fēng)速傳感器、風(fēng)量傳感器以及風(fēng)壓傳感器等部分組成；外部監(jiān)控裝置通過螺栓安裝在管道外壁上，該裝置主要由甲烷傳感器、一氧化碳傳感器等部分組成。在線監(jiān)測裝置內(nèi)安裝無線數(shù)據(jù)接收模塊，主要由于數(shù)據(jù)接收以及傳送等[3]。

3）監(jiān)視器：監(jiān)視器由中控屏、操控平臺組成，中控屏主要對攝像頭采集的畫面以及傳感器接收的數(shù)據(jù)進行顯示，便于操作人員參閱；操控平臺主要便于操作人員對監(jiān)控裝置參數(shù)設(shè)定以及數(shù)據(jù)記錄查詢等。

4）報警裝置：報警裝置分別與可視化監(jiān)控裝置以及在線數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置連接，報警裝置一旦監(jiān)測到局部通風(fēng)機出現(xiàn)異常時，地面監(jiān)控系統(tǒng)以及井下監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出警報。

2.2 可視化監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

1）可視化監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用過程中首先將可視化監(jiān)控裝置、數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置、報警裝置分別安裝在風(fēng)機電機以及通風(fēng)管道處，將監(jiān)視器通過數(shù)據(jù)電纜與地面監(jiān)控中心監(jiān)視器連接。

2）正常運行過程中通過監(jiān)控裝置中的攝像頭對風(fēng)機運行情況進行監(jiān)控，操作人員根據(jù)監(jiān)控的畫面判斷風(fēng)機運行狀況，由于井下光線昏暗，為了提高監(jiān)控畫面質(zhì)量，攝像頭自帶調(diào)節(jié)照明燈，根據(jù)攝像地面光線情況，自動調(diào)節(jié)照明燈亮度。

3）通過在線監(jiān)測裝置可實時監(jiān)測局部通風(fēng)供風(fēng)情況，如供風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓等，以及通風(fēng)區(qū)域內(nèi)甲烷、一氧化碳等氣體濃度情況，一旦局部通風(fēng)機發(fā)生異常時，監(jiān)測系統(tǒng)中報警裝置可及時發(fā)出警報。

3 實際應(yīng)用效果分析及系統(tǒng)優(yōu)點

3.1 應(yīng)用效果分析

截至2021 年7 月通過4 個月實際應(yīng)用并與2204 巷進行對比分析發(fā)現(xiàn)，2204 巷在掘進過程中共計發(fā)生3 起通風(fēng)機故障，1 起為風(fēng)機電機軸承斷裂故障，2 起為風(fēng)量過大導(dǎo)致風(fēng)筒撕裂故障，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)未達到有效監(jiān)控的作用并未及時發(fā)出警報，導(dǎo)致故障17 min 后才安排工作面撤人，造成工作面內(nèi)瓦斯?jié)舛雀哌_2.1%；而5201 巷在后期掘進過程中發(fā)生兩起故障，一起為風(fēng)機切換失效，另一起為風(fēng)機電機溫度高，兩起故障發(fā)生后2 min 內(nèi)，可視化監(jiān)控系統(tǒng)及時將故障源反饋至地面，并發(fā)出警報，10 min內(nèi)檢修人員及時到達現(xiàn)場并處理故障，保證工作面正常通風(fēng)，工作面內(nèi)未出現(xiàn)因風(fēng)機故障出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)點

1）提高自動化水平：局部通風(fēng)機可視化監(jiān)控系統(tǒng)通過可視化監(jiān)控裝置實時將局部通風(fēng)機運行工況以視頻畫面的形式上傳地面控制時內(nèi)，便于操作人員直觀地分析風(fēng)機內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障情況，從而提高了檢修效率；同時利用在線數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置實時將局部通風(fēng)機運行參數(shù)、風(fēng)量、風(fēng)壓以及有害氣體濃度等上傳至地面，大大提高了局部通風(fēng)機監(jiān)控自動化水平，實現(xiàn)了對局部通風(fēng)機的全面監(jiān)控的目的。

2）提高風(fēng)機監(jiān)控效果：可視化監(jiān)控系統(tǒng)通過可視化監(jiān)控裝置提供局部通風(fēng)運行視頻畫面，通過數(shù)據(jù)監(jiān)控裝置提供風(fēng)機運行參數(shù)，通過報警裝置對風(fēng)機故障實時報警，從而大大提高了局部通風(fēng)機監(jiān)控效果，降低了因風(fēng)機故障導(dǎo)致工作面有害氣體超限現(xiàn)象。

3）報警動作靈敏：該系統(tǒng)中安裝了多個報警裝置，主要對風(fēng)機故障、瓦斯等有害氣體超限等進行報警，可及時提醒工作面檢修人員及時排除故障，解決了因巷道延伸長，風(fēng)機出現(xiàn)故障后不能及時告知作業(yè)人員、作業(yè)人員不能及時撤出工作面等技術(shù)難題。

4 結(jié)論

1）可視化監(jiān)控系統(tǒng)可準(zhǔn)確地對井下局部通風(fēng)實時運行參數(shù)進行采集，對風(fēng)機運行過程中發(fā)生故障及時警報，并對故障信號間收集、分析、處理以及上傳等。

2）可視化在線監(jiān)控系統(tǒng)功能齊全、保護動作靈敏可靠且各項監(jiān)控性能安全穩(wěn)定，與傳統(tǒng)監(jiān)控自動相比自動化水平高，大大提高了風(fēng)機監(jiān)控效果，實現(xiàn)了對局部通風(fēng)機全方位、多項目監(jiān)控，降低了風(fēng)機故障率。

3）局部通風(fēng)機安裝可視化監(jiān)控系統(tǒng)后，為局部通風(fēng)機檢修維護、配件更換以及潤滑緊固等作業(yè)提供了有力得數(shù)據(jù)依據(jù)，從而大大提高了局部通風(fēng)機維護效率及檢修質(zhì)量。