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智能装备在矿井通风中的应用与研究

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：冯雄加保瑞

[导读] 摘要：随着科学技术的发展，智能矿井通风技术得到了广泛的应用，并已在智能设备和矿井通风等许多领域得到应用。

        陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司陕西神木 719300
        摘要：随着科学技术的发展，智能矿井通风技术得到了广泛的应用，并已在智能设备和矿井通风等许多领域得到应用。本文研究了智能设备在矿井通风中的应用和研究。
        关键词：智能装备；矿井通风；应用与研究
        矿井通风是保证矿井安全的重要技术手段之一。在矿山生产过程中，新鲜空气必须不断输送到井下工作场所，为工人提供呼吸的空气，各种有毒有害气体和粉尘必须进行稀释和清除。只有科学和可靠地控制我的气流，我们能有效地预防和控制创造一个良好的工作环境的气体，煤尘爆炸、冷却、防尘、消防和其他工作，我们可以确保卫生的地下工作者，劳动安全设备的正常运行。
        一、对矿井通风智能化重要性进行分析
        通风是保证矿山工作环境安全的重要手段。在整个生产过程中，必须将地面空气永久注入矿井，以使工人能够正常呼吸，同时稀释有害气体和井下粉尘。只有有效地控制矿井内的气流，才能防止瓦斯和煤尘的爆炸。矿井机械通风是指根据工作区域的湿度、温度和有毒气体浓度，向矿井内注入足够的空气，以满足工人的需要。在大型采矿系统中，通常有数百条隧道组成的通风系统。由于工作面环境、推进面及设备的变化，气流阻力和自然气流压力也发生了变化。国内外研究人员对矿井通风的理论、技术和应用进行了研究，不仅在矿井通风状态识别和自动调节方面取得了重要成果。人工或半人工工作方法仍在矿井通风系统中使用，因此必须安装在大型矿井中。在一些非常大的矿井中，很难获得完全有效的通风。上述矿山机械通风工作必然需要大量的人员和设备。矿井通风不及时，可能发生瓦斯事故。事故发生后，救援工作未能有效开展，造成重大经济损失和人员伤亡。随着科学技术的发展，“互联网+”和现代物联网技术在许多领域得到了推广和应用。在矿山的几个位置都安装了传感器，如环境监测、人员定位和故障诊断等。安装了传感器，管理人员就可以跟踪工作。到目前为止，已经建成了10兆瓦的工业以太网，并在地下安装了4G基站。然而，目前还没有开发出完整的智能通风系统。利用矿井物联网技术和智能设备实现矿井通风系统的智能化和自动化，可以大大提高矿井生产效率和职业安全。
        二、矿井通风智能化技术的研究现状
        在矿井通风智能技术中，研究主要集中在以下几个方面：网络计算；状态识别方法；通风；智能设备；漏风处理技术；通风系统优化。研究结果对矿山工作具有重要的指导意义。以下是对上述研究现状和发展的详细描述和分析。
        1.网络解决方案。为通风系统的优化、分析和调节提供了网络计算的依据。早在1936年，Cross h就发展了流体网络分析方法。此后，采用数值计算方法和图论方法解决了矿井自然通风问题。气流与反向高速气流可以混合，数值更接近真实值。同时给出了算法的收敛条件和定理。解决了风系统分布问题。
        2.优化通风系统。有各种研究方法。即固定风量法，线性计划法，非线性计划法，最大敬老法等。线性计划法和最大通道法简化了系统，计算结果是特定条件下的近似解释。风量法的本质是一种特殊的政解问题，用这种方法得到的风有很大的反面几率。非线性规划法。没有简化系统。在最好的调节过程中，如果轮作法不是最好的状态，那么空气压强因调整变数而产生的结果往往是不可能实现的。如果风压的调节器与风流方向不一致，就只能通过减少阻力的方式来完成调整。
        3.阻力测试与测量差距。在优化系统，分辨率和风险控制中，要决定一些系统的参数。参数不正确就不需要得到正确的结果。为了提高仪器的精确度，一直依靠测量仪器和测量方法，但通风系统的配置更加复杂，无法确定。因此，偶然误差是不可避免的。详细记述了换气系统的敏感性和可靠性研究。确定可靠性的方法是以网络要素的可靠性理论和可靠性学为基础的。结合已知的灵活计算方法，提出以故障状况，灵敏度及相关模型为基础的可靠性计算方法。现实中，稳定性的优化直接影响系统的运行状况。
        三、案例分析
        某煤矿的年生产能力为2000万吨，以现代开采概念、现代管理方法、现代设备制造而闻名。它是我国煤窑的典型实例，在生产作业中容易造成瓦斯超限，易形成安全隐患，影响煤矿井下安全高效的开采。目前，现有当地的天然气防治安全设备相对滞后。特别是在排放大型气体的情况下，原有的鼓风机设备不能自动增加风，造成了气体的限制，使作坊停工，形成气体严重制约煤矿的正常生产。针对上述问题，我开发了全面智能的局部风设备，实现了与空气供应有关的天然气需求。相关气体与其他设备相比，确保了自动排列模式的稳定运行。有效解决这一问题的地方在井下瓦斯治理。
        1.主要原理和组成。（1）设备原理。它是一种回速控制装置，由煤矿的鼓风机和局部鼓风机的防爆转换器组成。控制装置以PLC和调频对排气扇的频率进行实时调试，实现“实时预警，双控，根据需要实现风供给，节能减排”。该装置的关键是点调试和一个智能控制开关。（2）主要要求。矿山用局部增压耐爆式送风机。QJZ系列矿山的电子振动表演动机。BPB由煤矿送风机的防爆变速器组成。光电FBDY型耐爆型局部排气扇的特点：以排气扇结构为主的发电机的笼屉和内部通风机与同类产品相比，发动机温度上升幅度融为一体，提高发动机使用寿命。结构严谨，保证风压，高效，低噪声，小流量稳当运行，保证排气扇体内循环高度，提高排气效率3%-5%。优化电子产品的电子设计，选择好的材料，提高电子产品效率1%~2%。运用B型螺旋叶片技术，在实践中通过合理的空气动力学要求和结构性系数，有效地控制鼓风机的空气噪声，提高效率。主要鼓风机消音器是一种板式消音器，便于交换，安装和清洗。噪音的密度从16公斤/m3上升到60公斤/m3，与噪音开始时的噪音相比，总噪音下降了20分贝以上。
        2.经济效益和社会性。矿山智能的国副产品综合设备的设计和实现，是矿山机械由自动化半自动化向智能化发展的必然趋势。高技术应用取得了高产高利和良好的社会经济成果（1）社会效益。可进行综合控制和自动控制的智能型局部通风设备具备气体浓度“根据需要送风”功能、气排水自动化功能、空气锁装置、双电源开关等功能，从源头上控制气体过剩。该设备的安全运行减少了井下作业人员的数量，逐步减少了井下观测和气体排放的工作时间。（2）经济效益。例如，对于装有bpb-75/660f变频器的2×30kW旋风分离器，计算条件如下：P=54kW输出功率，n 1=0，92发动机效率；n2=0.83风机效率，齿轮比为h3=0.8，h4=0.875变频电机为。P1变频前发动机输入功率：

计算变频后电机实际输出功率P2：

        风机节约功率：ΔP=P1-P2=58.70-32.78=25.92kW每度电费按0.7元/千瓦时计算，则每年节约电费：25.92kW/h×365天24小时/天×年×0.7元/年×1=15.89万kW/h元。
        新技术的实施有效降低了工人的劳动强度，提高了矿山机械的自动化程度。采用滴灌风机和智能开关对现有的常规矿用风机进行升级，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，节约了大量成本。
        参考文献：
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        [2]张理.矿井智能局部通风成套装备的研究及应用［J］．应用数学学报，2018，4（2）：175－189．
        [3]黄义军.矿井按需分风双树解算法［J］．煤炭学报，2018，8（4）：1－11．