义煤集团李沟矿业有限责任公司 河南宜阳 471600
摘要：随着社会的发展和生活水平的提高。为了实现对矿井局部通风机的稳定控制、安全有效地排放瓦斯、瓦斯浓度的实时监测等目标，结合机电控制技术、计算机技术、网络技术和信息技术等设计了一种矿井掘进通风智能控制系统，介绍了系统组成及功能。该系统已在岱庄煤矿实施，并取得了良好的效果，显著提高了矿井通风控制的智能化，大大降低了生产中的安全隐患。
关键词：智能化；通风控制系统；掘进工作面；应用
引言
由于掘进巷道在推进过程中局部通风系统会变化，当通风系统保持恒定不变，常常会造成巷道供风不够等情况。如果随着巷道的推进频繁更换风机，会造成资源及人力的浪费。
1智能化通风调节系统组成机结构特点
①局部通风机结构：智能化通风调节系统中局部通风机型号为FBD2×30kW，该风机与传统风机相比，主要是将风机的外壳与电机外壳合并，并去除散热片从而确保整个局部通风机整流帽、消声芯筒、电动机机座、后消声锥外径相同。②控制器：智能化通风调节系统以智能开关作为控制器，从而对传感器收集的信号进行收集计算，操作人员可以通过屏幕现场对设备的各项数据进行输入，同时系统的输出切换及闭锁开关量又通过网络交换机传递到地面指挥中心，地面指挥中心可以根据数据对现场风机做出调整。③变频器：目前煤矿使用的变频器主要通过空气进行冷却，但是由于受巷道内粉尘以及杂散电流等影响，空气冷却变频器散热效果差，不能满足生产需要；而该系统中变频器采用流道式设计，使变频器体积减小，非常适用于煤矿空间狭小的巷道使用。同时该变频器使用时产生的非线性电器元件整流谐波与输出端噪音，通过采用十二脉冲整流技术来消除变频器谐波，同时使用屏蔽、滤波、隔离、可靠接地的方法可有效阻断电磁辐射和电磁干扰传播途径。
2智能化通风控制系统在掘进工作面中应用
2.1高压喷雾旋转捕尘系统工作原理
①巷道污风经泡沫抑尘系统捕尘后，若风流中粉尘浓度高于55mg/m3时，高压喷雾旋转捕尘系统中粉尘浓度传感器及时将收集数据信号传递至PLC控制柜并进行分析处理。②PLC控制柜对数据信号处理后，将“开启”指令发送至联锁开关；联锁开关接收指令后及时打开电控液阀及5kW潜水泵。③潜水泵及电控液阀接通电源后及时对防尘水幕进行高压喷雾，并形成连续的防尘水帘；捕尘后污水经水幕底部过滤槽过滤后流入蓄水池。蓄水池内水源通过潜水泵循环对水幕高压供水。④当粉尘浓度低于55mg/m3时，经传感器信号传递、PLC控制柜处理，及时将“关闭”信号传递至联锁开关。联锁开关接收指令后切断潜水泵及电控液阀电源，高压喷雾旋转捕尘系统停止工作。
2.2智能化通风控制系统结构
①智能化通风控制系统主要由地面操控系统、智能化供风系统、PLC控制器、联锁开关（120A）、温度风速控制系统、降尘系统等部分组成。②地面操控系统主要包括地面网路交换站、工业千兆以太网、上位机控制系统；地面网路交换站主要利用以太网已井下交换站进行信息交换作用；上位机控制系统主要包括主机、显示器、打印机，主机内安装FameVice组态软件，可在利用显示器远程显示通风控制系统运行状态。③智能化供风系统主要包括多功能变频风机两台，功率为50kW，风机开关、温度控制器等部分组成，变频风机与PLC控制器连接，该风机可对频速进行自动调节，实现风速控制作用。④温度风速控制系统主要包括温度传感器、风速传感器、基站等部分组成，温度、风速传感器安装在掘进工作面迎头，基站与PLC控制器连接，通过PLC控制器可对温度、风速传感器保护值进行设定。⑤降尘系统主要包括粉尘浓度传感器、集控器、泡沫抑尘装置等部分组成，泡沫抑尘装置主要包括电控液阀、泡沫生成器、旋转高压喷头等部分组成；集控器分别与泡沫抑尘装置、PLC控制器、粉尘浓度传感器连接。
2.3回风流降尘系统工作原理
①通过PLC控制器将粉尘浓度传感器保护动作值设定在15~50mg/m3，降尘系统每隔200m安装一套，系统中旋转高压喷头安装在距顶板0.8m处。②当巷道回风流中粉尘浓度超过50mg/m3时，集控器及时将传感器收集数据传递至PLC控制器，控制器接收信号后将“开启”指令发送至联锁开关，联锁开关及时打开泡沫抑尘装置电控液压电源，泡沫抑尘装置进行高压喷沫降尘。③当回风流中粉尘浓度低于20mg/m3时，集控器及时将传感器收集数据传递至PLC控制器，控制器接收信号后将“关闭”指令发送至联锁开关，联锁开关及时关闭泡沫抑尘装置电控液压电源，泡沫抑尘装置停止工作。
2.4泡沫抑尘系统工作原理
①泡沫抑尘系统安装在距工作面150m处，系统中粉尘浓度传感器安装在旋转高压喷头前方5.0m处。当施工巷道进行掘进机割煤时，通过联锁作用泡沫抑尘系统中粉尘浓度传感器及时接通电源，进行巷道粉尘浓度监测。②当巷道内粉尘浓度达到120mg/m3时，传感器及时进行动作保护并将监测数据上传至PLC控制柜，控制柜接收数据信号后进行分析处理，并对80A联锁开关发出“开启”指令。③联锁开关接收指令后及时对电控液阀供电，泡沫生成器进行工作，并通过螺旋高压喷头将高浓度泡沫喷出进行泡沫抑尘。④当粉尘浓度低于60mg/m3时，传感器再次将数据信号传递至PLC控制柜，通过控制柜信号处理后及时将“关闭”指令传送至联锁开关。联锁开关接收指令后切断电控液阀电源，泡沫抑尘系统停止工作。
2.5井下通风系统运行模式
通过智能通风系统的应用，煤矿企业可以在井下建立起合理、科学的通风系统运行模式。通风系统的运行首先必须符合国家及行业的相关规定，其次还要结合矿井自身的作业特点进行进一步的调整。进行作业人员需要将矿井作业过程中的相关数据及时反馈给管理人员，便于管理人员进行管理方式的调整。
2.6系统主要功能
①风电闭锁功能：当风机由于发生故障停止运行时，系统会将断开输出信号传递给相应的高压开关，高压开关在得到信号后切断该巷道的动力电源来实现风电闭锁。②保护功能：当变频器发生漏电、短路、接地、缺相等故障后，智能开关会及时显示故障类型并切断电源，待故障排除后可以通过复位使系统恢复正常。③主、副风机自动切换：巷道正常情况下主、副风机都会通电。当巷道主风机发生故障停止工作时，副风机在监测到信号15s后自动启动。当主风机故障排除后，可人工将副风机切换到主风机。④系统自动调节风速功能：当巷道设备出现电气故障或瓦斯浓度、风尘浓度超过标准值后，系统传感器首先会通过声光的方式自动报警同时将信号传递到控制器，控制器对信号处理后及时对局部通风机进行风速控制，从而保证工作面风量充足。⑤人工调节风速：工作人员可以通过屏幕显示界面手动对变频器及启动器的各项参数进行调整，修改变频器的输出功率可以手动调节风速来控制瓦斯浓度。⑥瓦斯超限闭锁：当巷道工作面供电正常时，工作面瓦斯浓度低于闭锁值时，瓦斯传感器收集数据但不报警，工作面正常生产。此时副风机出现备用状态，磁力启动器的断路器处于断开位置。当工作面瓦斯浓度高于闭锁值时，巷道主风机的磁力启动器断路器断开，同时所带巷道的高压开关接到信号断开巷道生产电源，此时备用风机的磁力启动器节点接通，备用风机开始工作，巷道实现瓦斯超限闭锁。
结语
掘进工作面通风智能控制系统，以其显著的脉动通风特性、柔性的变频风量调节、无极调速特性、操作简单、节能效果明显、运行可靠等优点领先于国内其他系统，智能控制系统不但使矿井通风系统的安全运行得到有效保障，而且实现了人性化风量调节的目标，节能降耗的目的，可以取得显著的社会效益和经济效益。
参考文献：
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