自动化技术在煤矿通风中的应用分析.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research U /2020 10 技术应用与研究 自 动化技术在煤矿通风中的应用0析 *王晓芳 （山西阳煤集团矿山救护大队山西045008） 摘耍煤矿资源一宜以来都是我国工业生产以及社会经济发展的主要能源，尤其是煤矿开采的效率以及妥全性特点直接关系到国民经济 的发展与进步，同时也与开采工人的生命安全息息相关。在煤矿开采的过程中，通风系统是一个非常重要的方面，也是保证煤矿开采安全 和高效率开采的一个重要屏障，但是就目前的应用现状来看，大多数煤矿企业的通风设计依然是以人工维护方式为主。在自动化技术与智 能化技术日益普及的今夭，提升自动化技术在煤矿通风设计中的应用是十分具有长远意义的，本研究也将从这个主题入手，对煤矿通风中 的自动化技术进行重点的分析。 关键词自动化技术；煤矿；通风系统；应用 中阖分类号TD72 文献标识码B Application Analysis of Automation Technology in Coal Mine Ventilation Wa n g Xia o fa n g Min e Re sc ue Te a m o f Sh a n xi Ya n gme i Gr o up, Sh a n xi, 045008 Abstracts Coal resources have always been the main energy sources of industrial production and social and economic development in China, especially the efficiency and safety characteristics of coal mining are directly related to the development and progress of national economy, but also closely related to the le safety of mining workers. In the process of coal mining, ventilation system is a very important aspect, and also an important barrier to ensure the safety and high efficiency of coal mining. However, in terms of current application status, most of the ventilation design of coal mining enterprises is still based on manual maintenance. Today, with the increasing popularity of automation technology and intelligent technology, it is of great significance to enhance the application of automation technology in the design of coal mine ventilation. Our study will also start with this theme, andfocus on the analysis of automation technology in coal mine ventilation. Key words automation technology coal mine； ； ventilation system\ application 1. 引言 煤矿资源是推动我国经济社会发展的重要资源，是各类 工业生产正常开展的前提与保证。煤矿的安全、高效生产直 接关系到整个煤矿企业的整体运行，同时对国民经济的提升 也有着非常大的影响作用。在煤矿生产过程中，通风系统是 煤矿安全生产的重要系统之一，但是在目前的运营过程中， 大多数煤矿企业依然还是采用人工的方式来进行通风系统的 维护，在自动化技术日益普及的今天，在煤矿通风系统中融 入自动化技术能够显著地降低通风的成本，且能够提高煤矿 通风的适应能力，有效地减少安全事故的发生。 2. 自动化技术在煤矿通风中的应用 ⑴案例分析 四川省龙滩煤矿矿井在发展和生产的过程中进行了自 动化技术的改造与优化，该矿井的预计年生产能力为150万 吨，2010年4月正式投产。自动化通风条线的设置与应用使 得川煤集团的先进技术以及管理理念得到了推广，并且将自 动化、机械化、智能化等技术充分体现在通风系统中，实现 了无人值守、整个矿井生产的信息化和自动化的特点，尤其 是通风系统的自动化设置为整个煤矿的生产提供了先进的经 验，在近些年的发展过程中，龙滩矿井按照数字化、自动化 的发展模式对配套设备进行了进一步的改造，并且在全矿井 范围内建立了电力监控、束管监控、安全监控、生产监控等 一体化的自动条线，达到了川煤集团一级数字化矿井的相关 标准，无论是生产效率还是安全防护工作都得到了业界内的 高度认可。 ⑵自动化技术的应用细节分析 ①TCP/IP协议下的通风自动化应用 图1通风自动化设计示意图 在TCP/IP协议下的通风自动化设置是遵循“分层、冗 余”等设计理念来进行总体架构的设置以及硬件的配备的， 在设置的过程中工程师还需要根据以太环形的网络技术、光 纤的传输技术等内容来增强系统运行的可靠性，从而保证煤 矿的通风系统设计更加具有人性化、适用性的特点。从其特 点来看，TCP/IP协议的通风设计有以下几个方面的强大优 势；第一，具有现场的手动操纵功能，这样可以在紧急的情 况下人工可以通过外部干扰来控制外部硬件，这样可以起到 通风机系统的启动、停止和暂停。第二，自动化功能显著， 自动化功能主要指的是经过现场采集来对煤矿通风机的运行 信息进行分站，最终可以实现通风机的自动化暂停、启动和 停止，减少了人工分站过程中的时间消耗，对于煤矿开采效 技术应用与研究 2020 10 伍乂 当代化工研究 UO MoAem Chemiad Research 率的提升具有积极意义。第三，该系统设置还具有“三遥” 的功能，首先是遥测功能，通过自动化的设置可以使得整个 监控台能够对煤矿通风机的风压、风量以及瓦斯的浓度进行 准确地监控，并且将这些方面的数据信息传输给自动化控制 的总机；其次是遥控功能，该功能能够具有智能化的特点， 能够在远程系统中实现对主机的操控；最后是遥信功能，该 功能强调的是信息采集功能，可以对通风机的各项参数信 息、运行状态等内容进行远程化的采集，并将这些数据传输 给总台控制人员。 ②DCS技术背景下的通风系统自动化设计 DCS技术主要是通过多级分层的计算机控制系统来实现 的，也就是说在设计的过程中一直贯穿始终的是控制与危险 相分散的设计理念，除此之外，DCS技术还具有操作灵活、 易扩展的内容，可以在短时间内实现各级信息的相互交换， 其具体控制原理如下图2所示。 图2 DCS技术下的煤矿通风自动化设计 在DCS技术下的煤矿通风自动化控制系统设置可以利用 传感设备对巷道以及工作面等内容进行实时监控，这样可以 将有毒气体的含量、粉尘的含量、压力大小、瓦斯的浓度等 内容充分地展现出来，并且利用光纤网络把这些数据信号传 输到数据采集站中，然后系统可以将采集到的数据与临界值 进行比较，如果发现采集到的实际数值大于临界值，那么系 统就会发生预警，供风系统就会增加总体或者重点部位的供 风量，从而使得各项超标的指标开始降低，当各类数据压降 到合理范围内之后，系统就会继续采集数据然后对通风设备 进行科学性的调节，从而使得通风量和所消耗的能量控制在 合理的范围之内，从而降低煤矿开釆的主要成本，大量的应 用实践结果表明，DCS技术下的通风自动化技术应用不但能 够准确地判断矿井下各项指标的含量，而且还能够实现节能 降耗的目的，是非常适合当前经济背景下的发展目标的。 ③通风系统的变频设计 从目前国内的煤矿通风设计情况来看，大多数的煤矿通 风设计依然还是效率比较低的通风机，虽然在一些超大型的 煤矿企业中，通风机的数量已经超过了万台，但是其运行效 率是非常低的，仅仅有少数的通风机能够使得运行效率达到 70,而大多数的通风机工作效率一般都是维持在40左右， 在这种局面下应用和推动变频设计非常具有实用性。在对煤 矿企业的通风设备进行变频化的改造时，必须对原有的设备 进行改造，首先需要将原有的控制柜和现在的变频控制柜连 接起来，然后利用变频控制开关来控制通风机。接着可以使 用一拖二、一用一备的方式来操纵主通风机，这样可以实现 工频与变频的来回切换。其中需要注意的是，远程通信系统 的控制与分布式集中控制系统的接口应当实现联网，这样可 以对煤矿的通风系统实施更好的控制，这样便可以通过微机 的监控来实现对主通风机的操作。而且煤矿通风系统的变频 化自动改造过程中，变频柜应当设置两种风量的调控，也就 是说应当具备手动和自动两档设置。而且在风量的自动调节 过程中，可以设定一定的风量值来使得变频器自动调控，实 现闭环化的操作。此外，在对传统的通风系统自动化变频设 计之后，应当使其具备以下几个方面的内容，它能够实现电 源、过压、过流、过载的自动报警和切断功能，并且将相关 的参数及时地显现出来，并且做好控制作用。 图3变频式通风机变频器设计示意图 3.结束语 纵观目前国内的煤矿生产情况来看，各种安全问题和能 源效果过量问题受到了社会各界人士的关注，煤矿开采成本 的过高严重影响着煤矿企业的可持续发展。随着自动化技术 以及人工智能技术的推广，煤矿通风系统的自动化设计也开 始逐渐应用起来，并且取得了不错的成就，不但提高了生产 效率而且降低了安全事故的发生概率，本研究从这一课题入 手，对自动化的设计应用细节进行了重点的研究与分析，希 望能够为煤矿企业的生产发展提供一些新的意见。 【参考文献】 [1]郑万波，胡千庭，吴燕清,夏云霓，王晓波,王洪来，甘林.煤 矿安全生产机电事故风险管理体系在东林煤矿的应用[J ].能源与环 保, 2018, 40 01 1-8. ⑵代文博，王吕会,张燕滨，王钮 煤炭生产机械设备中电气自 动化技术的运用[J ].山东工业技术,2018 06 85. ⑶马召伟，罗森.自动化技术在矿井通风系统中的应用[J ]. 内蒙古煤炭经济,2018 11 4355. [4]杨佳鑫，贾瑞堂，骆弟华，胡雍军*煤矿辅助系统自动化智能 化建设与管理实践[J ].煤矿机械,2018, 39 10 175-177. ⑸邢志刚，赵永诚简析煤矿通风安全管理及通风事故的防范 措施[J ].南方农机,2018, 49 19 160167. 【作者简介】 王晓芳 1982-,男，山西阳煤集团矿山救护大队；研究方 向矿山救护技术。