自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

文/李海軍

煤炭通風(fēng)對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)有十分重要的影響，在煤炭生產(chǎn)過程中，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)將有害的氣體排出并將新鮮的空氣吸入，從而保證煤礦生產(chǎn)要求的氣體環(huán)境。傳統(tǒng)的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)工作效率低，還需要人工經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)，而應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)后，不僅能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，還能自動(dòng)維護(hù)，實(shí)施監(jiān)督。本文介紹了煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀和煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性，對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，重點(diǎn)分析了自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

1 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的主要目的便是實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的有效控制，風(fēng)機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，得到了非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)主要是靠鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)來進(jìn)行的，雖然可以通過簡(jiǎn)單的操作運(yùn)用擋風(fēng)板來實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，但是也耗用了非常多的能源，能耗問題十分嚴(yán)重。近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)得以發(fā)展并應(yīng)用于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能改造之中，變頻調(diào)速電機(jī)的出現(xiàn)，不僅能夠使風(fēng)量的控制更加智能化，而且能夠做到大幅度節(jié)能，有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性

通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于煤礦的安全管理有十分重要的意義，對(duì)于煤礦的安全生產(chǎn)也有非常大的影響。

2.1 降低瓦斯事故發(fā)生的概率

瓦斯爆炸是煤礦安全事故中發(fā)生幾率最大、影響力最大、破壞力也最大的事故之一，給煤礦工作人員造成了極大地人身安全威脅。因此，國家對(duì)于瓦斯事故給予高度重視，制定出臺(tái)了一系列相關(guān)規(guī)章制度，從而一定幾率上降低瓦斯事故發(fā)生的可能。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，煤礦作業(yè)環(huán)境中的二氧化碳和氧氣的濃度要保持在一定范圍以內(nèi)，這時(shí)，就需要有效的利用煤礦通風(fēng)系統(tǒng)，從而保證作業(yè)環(huán)境空氣的質(zhì)量達(dá)標(biāo)，降低瓦斯事故的發(fā)生概率?？茖W(xué)合理的利用通風(fēng)系統(tǒng)，還能夠改善地下礦井的作業(yè)環(huán)境，調(diào)節(jié)作業(yè)環(huán)境的溫度、濕度，提高空氣質(zhì)量，這有效的保障了煤礦作業(yè)的安全性。

2.2 保障煤礦作業(yè)人員的安全

隨著我國社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)于煤礦的需求不斷上升，國家在煤礦生產(chǎn)中投入越來越高的人力成本的同時(shí)，煤礦的安全問題也在頻繁出現(xiàn)。針對(duì)此，國家高度重視，并且出臺(tái)了許多與煤礦作業(yè)安全相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。煤礦安全問題出現(xiàn)的一大原因便是通風(fēng)不達(dá)標(biāo)，因此保障通風(fēng)系統(tǒng)的有效性是保障煤礦作業(yè)安全的重要保障。由于煤礦開采的特殊性，其所處的自然環(huán)境尤其是地理環(huán)境十分特殊，這就對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。而且隨著煤礦開采深度的不斷增加，地下的空氣質(zhì)量、溫度、濕度等條件也越來越惡劣，有毒氣體所占的比例會(huì)越來越大，這些因素都嚴(yán)重威脅了地下礦井作業(yè)人員的身心和健康的安全。因此，為了保障煤礦作業(yè)人員的安全，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝就非常重要。高效合理的通風(fēng)系統(tǒng)不僅能夠保障煤礦開采工作的順利進(jìn)行，還能將新鮮的空氣不斷輸入作業(yè)環(huán)境之中，改善作業(yè)環(huán)境，切實(shí)保障作業(yè)人員的安全。

3 自動(dòng)化控制技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是總控中心、通風(fēng)系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)。

總控中心，其最主要的設(shè)備便是計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)有多個(gè)數(shù)據(jù)接口，而且計(jì)算速度極快，精確度也很高，這使得其控制系統(tǒng)完成通風(fēng)系統(tǒng)控制時(shí)能夠更加的高效和完善?？偪刂行牡闹饕饔帽闶撬鸭砻總€(gè)監(jiān)控站的信息，對(duì)信息進(jìn)行整合和分析，從而根據(jù)具體情況調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)施更加有效全面的控制。除此之外，總控中心還要負(fù)責(zé)完成整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的監(jiān)控和報(bào)警工作。

通風(fēng)系統(tǒng)，其最主要的作用便是調(diào)控整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量。通風(fēng)系統(tǒng)可以根據(jù)風(fēng)門角度的變化或者借助百葉窗的作用來感知井內(nèi)風(fēng)量的變化，向總控中心發(fā)送感應(yīng)到的信息，這時(shí)總控中心會(huì)結(jié)合信息發(fā)出指令，就可以對(duì)風(fēng)量進(jìn)行控制。對(duì)于風(fēng)量的調(diào)整，主要用到的是變頻設(shè)備，通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來利用調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小。

傳輸系統(tǒng)，顧名思義，該系統(tǒng)主要就是傳輸設(shè)備發(fā)出的指令，傳輸系統(tǒng)的工作任務(wù)，是整個(gè)系統(tǒng)中信息的中轉(zhuǎn)站，也是信息傳遞的載體。

4 自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

4.1 自動(dòng)化程序集中化控制

自動(dòng)化控制中心主要可以分為兩個(gè)部分，分別是監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，這兩個(gè)是整個(gè)自動(dòng)化控制程序的主要命令中心。它們兩個(gè)之下又設(shè)有風(fēng)量傳感器、溫度傳感器、風(fēng)量調(diào)節(jié)單元等其他單獨(dú)的控制中心。自動(dòng)化控制中心的每一個(gè)獨(dú)立的控制中心都分別執(zhí)行各自的SQL命令，但是總的情況下，還是先受兩大命令中心的控制，使用不同的語句對(duì)不同的控制單元進(jìn)行控制，是各個(gè)單元既各司其職又統(tǒng)一合作，極大地提高了通風(fēng)系統(tǒng)的工作效率，與傳統(tǒng)的人工控制相比較，該控制體系運(yùn)用更短的時(shí)間達(dá)到了更好的通風(fēng)效果。

4.2 傳感器系統(tǒng)信息傳導(dǎo)

自動(dòng)化控制技術(shù)的順利運(yùn)行，各個(gè)部分的獨(dú)立控制是保障，是確定集中化控制順利進(jìn)行的前提，因此各個(gè)部分傳感器的信息傳導(dǎo)是確保通風(fēng)系統(tǒng)高效運(yùn)行的重要保障。傳感器主要分為兩種，分別是顯性傳感器和隱性傳感器。其中，風(fēng)量傳感器、風(fēng)向傳感器、有毒氣體濃度傳感器等檢測(cè)空氣形同的傳感器是顯性傳感器，它為整個(gè)通氣系統(tǒng)的檢測(cè)提供具體的如風(fēng)量、濃度等信息。而隱性傳感器一般適用于輔助，比如說風(fēng)量調(diào)節(jié)單元，它是系統(tǒng)的一部分，但是只是起著部分調(diào)節(jié)輔助的作用。傳感器的信息傳導(dǎo)是自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用中的特有機(jī)制，在以前傳統(tǒng)的人工通風(fēng)的情況下，每一個(gè)環(huán)節(jié)的信息是無法做到“命令式”傳播的，這就需要耗費(fèi)非常多的時(shí)間和能源來做到信息盡可能及時(shí)準(zhǔn)確的傳達(dá)。而在自動(dòng)化控制中，傳感器系統(tǒng)的信息傳導(dǎo)是同步性的，每個(gè)系統(tǒng)的消息可以同時(shí)的進(jìn)行對(duì)應(yīng)的傳遞，既提高了信息傳遞的效率，還節(jié)約了大量人力物力成本。

4.3 排風(fēng)程序通風(fēng)運(yùn)行

整個(gè)控制技術(shù)的集中化命令控制中心的核心操作便是排風(fēng)程序順利有效的通風(fēng)運(yùn)行，自動(dòng)化控制技術(shù)能使通風(fēng)系統(tǒng)周期性的按照一定頻率運(yùn)作，也能在排氣程序運(yùn)作時(shí)將各個(gè)部分的信息進(jìn)行傳導(dǎo)，使排氣系統(tǒng)對(duì)氣體進(jìn)行有針對(duì)性的處理從而實(shí)現(xiàn)每一部分的同步工作。

4.4 安全控制程序調(diào)節(jié)

在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)中安全控制程序的自動(dòng)調(diào)節(jié)。自動(dòng)化的控制檢測(cè)不僅可以實(shí)現(xiàn)煤礦環(huán)境的自動(dòng)化調(diào)整，還能進(jìn)行自動(dòng)化的安全監(jiān)控。如果通風(fēng)環(huán)境出現(xiàn)問題，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)的給出警告，還會(huì)按照集中控制中心的命令，自動(dòng)的采取對(duì)應(yīng)措施。這給煤礦作業(yè)的安全又加一層保障，有效的降低了煤礦生產(chǎn)所面臨的安全隱患，是現(xiàn)代煤礦行業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步的重要體現(xiàn)。

5 總結(jié)

綜上所述，自動(dòng)化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠有效的提高管理效率，節(jié)約管理成本，因此，探究其在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用是十分有必要的，這是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。只有運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷追求滿足社會(huì)與時(shí)代發(fā)展的需求，才能保障煤礦開采工作能夠持續(xù)的進(jìn)行，不斷促進(jìn)現(xiàn)代煤礦排風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化更新，引導(dǎo)煤礦系統(tǒng)技術(shù)的全方位升級(jí)，進(jìn)而推動(dòng)我國煤礦生產(chǎn)工作的順利發(fā)展。