工控自动化技术文摘 矿井主通风机在线监控系统
何光建
摘 要：矿井的通风机是用来交换矿井中与矿井外空气的，并向矿井中输送新鲜的空气，排除有害的气体，这样矿井的安全生产才能得到保证。但是国内外的通风机都是靠人工对其进行监测，由于人工难免出现失误，所以研究如何把自动化的技术应用于通风机中是十分必要的。
关键词：矿井；主通风机；自动化；控制系统
1自动化控制技术原理
煤矿主通风机自动化控制系统主要由传感器系统、通风系统和中央控制系统三大部分组成。传感器系统包括风压传感器、风量传感器、温度传感器、有毒气体浓度传感器、分量调节单元等传感器组成，传感器在信号传输的过程中可以采用时分制和频分制两种不同的方式。在煤矿上可以通过改变风门的角度来调节通风机的风量，风门开度的大小通过地面控制室来控制。通风系统还可以通过变频器改变通风机电机的转速来实现矿井内风速和风量的自动调节。在国外还可以通过传感器对矿井内局部温度或者气体浓度的检测来控制局部通风机的运转。中央控制系统则是采用微型计算机完成对监控站的数据进行采集和整理，并根据矿井的需要动态控制通风量。计算机具有接口多，扩展能力强等一系列优点，在煤矿风机的自动化控制过程中具有反映速度快，控制精度高的特点。
2矿井主通风机工作原理
2.1轴流式通风机
一般是由流线体、扩散筒、叶轮、集流器、传动部件和机壳等部分组成，叶轮是风机的主要部件，叶片数目一般为2～24，均匀分布在轮毂上，叶片安装角通常控制在10°～45°，并随着叶片数量的增多风压逐渐升高；轴流式通风机采用钢板焊接或铆接，动力机驱动叶轮通常是在圆筒形机壳内不断旋转，从而使气体从集流器进入，叶轮能量一般是从速度和压力的提高中获得，最后沿轴向排出。
2.2离心式通风机
离心式通风机组成部分包括机壳、叶轮，小型通风机的叶轮一般会安装到电动机上，而对于中、大型通风机一般需要借助联轴器或皮带与电动机相连。通常情况下，离心式通风机一般单侧进气，选择单级叶轮子。如果流量比较大时，会选择双侧进气。离心式通风机的工作原理是借助传动装置来带动叶轮持续性旋转，叶片流道间的空气会在叶片旋转过程中获得离心力，然后通过叶端被抛出叶轮，最终进入机壳。在一定的压差作用下，进风口的风流自叶根流入叶道，在叶端流出，从而形成连续的流动。
3通风机主系统自动化控制的方式
3.1开关的相应指令
这种方式采用的是继电器节点与PLC连接在一起，从而获取运行状态。通过获得控制变频器进行活动的数据对电机的启停进行控制，同时变频器输出频率改变也是很重要的因素。同时因为变频器的输出频率事先就是设定好的，均为固定的数值，无法对异步电机进行控制，而这种方式仅仅适用于不需要电机进行连续变换速度的场合。
3.2模拟量的控制方式
变频器的输入信号是不相同的，分为数字信号以及模拟信号两种，并且模式信号可以通过A/D模块进行转换从而输出0～10V的电压或者是4～20mA的电流。将信号传输到变频器的输入端，再对控制器的频率控制使得其成为模拟数据的控制方式。这种方式也有它自身的缺点，它只能在PLC与变频器距离较近的情况之下使用，因而不适应矿井的通风系统的要求。
4系统具有的功能以及运行方式
4.1系统的功能
第一个功能是可以对通风机运行状态的特性以及运行过程中所产生的参数进行显示，同时应用监控模拟系统相应的工作的界面。第二个功能是当发生故障时要进行分辨是故障报警还是因为停电故障，同时发生指令，在警报故障之后还应该对故障进行记录，以便以后使用。第三个功能是有着现在的运行时的参数和历史的运行参数的相应的记录，并且提供打印的功能，在发生故障的时候可以自己自动地打印故障原因的记录。第四个功能是有两种方式对机器进行开关机的行为，即为可以手动也可以自动进行开关机，高压柜和励磁柜还能够被遥控。第五个功能是风道的风门在开机后可自动进行倒换的行为。第六个功能是在进行在线巡查的时候能正确显示各个倒机风门绞车、反风风门绞车的运行的情况。第七个功能是依靠自身判断励磁电流和励磁点烟是否準确，在出现开车指示的时候，可以进行手动或者是自动的开车行为。第八个功能是系统具有强大的自控功能，如果现在运行的风机出现了相应的故障，备用的风机能够在10s之内就启动起来。第九个功能是自动控制系统具有远程网络的接口，可以通过因特网直接连接到煤矿控制中心，远程监测以及控制功能就此实现。
4.2系统的运行方式
本系统可以采用的运行方式分为以下三种。第一种是就地控制方式，可以在现场利用触摸屏进行相应的操作，这种方式因为其具有很好的稳定性，所以它是最可靠的运行的方式。第二种是远程控制方式，这种方式可以在另外一个地方对电机进行遥控，但是这种方式受到线路的影响，在反应时间上比上一种方式要慢，但是系统稳定性好，若采用的电线是光缆的电线来进行信息的传递，是可以保证风机的正常运行的。第三种是自动控制方式，这种方式从本质上来说也是远程控制的一种，但是这种方式是在无人操作的情况之下，而且在PLC技术所监控的通风机是具有自动运行的能力的。在这种方式下，若是风机出现了故障，就能够自动对其发出停止的指令，并且启用备用的风机，是一种很方便的操作方式。
5结论
通风系统在煤矿生产中占有重要的地位，通风系统设计的好坏直接影响了矿井承受灾害的能力以及相应的经济效益。把自动化的技术应用到矿井通风系统中，可以对矿井的温度以及湿度和有毒的气体进行检测，调控通风机的风量与风的压强，实现了对于风的调控，从而保障了矿井安全。
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