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      礦井主通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的研究

      2021-07-28 05:45:12邱仲輝
      機(jī)械管理開(kāi)發(fā) 2021年6期
      關(guān)鍵詞:風(fēng)壓變頻變頻器

      邱仲輝

      (晉能控股集團(tuán)晉華宮大型設(shè)備科,山西 大同 037003)

      引言

      礦井主通風(fēng)機(jī)是煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的核心,其工作的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到煤礦井下的綜采安全性?,F(xiàn)有的通風(fēng)倒機(jī)控制方案操作程序復(fù)雜,一旦操作順序出錯(cuò),將導(dǎo)致倒機(jī)失效,影響通風(fēng)安全。井下電磁干擾源多,對(duì)變頻控制器會(huì)產(chǎn)生較大的干擾,影響對(duì)通風(fēng)機(jī)控制的穩(wěn)定性。這些普遍存在的問(wèn)題給井下的通風(fēng)穩(wěn)定性造成了極大的影響,因此設(shè)計(jì)一款新的礦井通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng),提升控制精度和穩(wěn)定性。

      1 引壓管防凍的設(shè)計(jì)方案

      我國(guó)煤礦一般分布在北方地區(qū),在不同的季節(jié)溫度差異性顯著,特別是在冬季時(shí),地面溫度會(huì)達(dá)到0℃以下。目前的通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,風(fēng)壓監(jiān)測(cè)傳感器裝置是位于監(jiān)控室內(nèi),在監(jiān)控室和指定的風(fēng)壓測(cè)量位置之間會(huì)有一定的間隔,兩地之間是利用引壓管進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳遞和交互,引壓管是和電纜一起鋪設(shè)在電纜溝內(nèi),因此引壓管在監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)控室之間實(shí)際上是呈“U”形的狀態(tài)存在。從地下管道內(nèi)吹出的風(fēng)含有大量的水蒸氣,當(dāng)?shù)孛鏈囟容^低時(shí)會(huì)產(chǎn)生凍結(jié),水蒸氣隨著引壓線集聚在“U”形的底部,引起管路堵塞,進(jìn)而導(dǎo)致影響風(fēng)壓測(cè)量精度,通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)失效。

      在對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)壓監(jiān)測(cè)失效分析的基礎(chǔ)上,本文提出了一種新的風(fēng)壓抗凍裝置,其結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

      由圖1可知,該系統(tǒng)將傳統(tǒng)的壓力變送傳輸模式升級(jí)為了電信號(hào)傳輸模式[2],降低了監(jiān)控室和風(fēng)壓測(cè)量點(diǎn)位之間的引壓管長(zhǎng)度,使整個(gè)引壓管保持了平直模式,避免了因彎折導(dǎo)致的積水結(jié)冰問(wèn)題,同時(shí)也顯著地提升了日常的故障維修排查便捷性。

      圖1 風(fēng)壓抗凍裝置結(jié)構(gòu)

      在新的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中,在風(fēng)機(jī)外殼指定位置設(shè)置一個(gè)接線盒,然后把管路一側(cè)和接線盒端口連接,并將另一側(cè)設(shè)置到壓力監(jiān)測(cè)裝置上,壓力監(jiān)測(cè)裝置和控制系統(tǒng)之間采用通信電纜連接。該新的接線模式不僅能夠有效地解決引壓管凍結(jié)問(wèn)題,而且相當(dāng)于在系統(tǒng)中增加了一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接站,能夠?qū)鬏斝盘?hào)進(jìn)行集中處理,提升了數(shù)據(jù)處理的速度和有效性。

      2 倒機(jī)控制的設(shè)置

      在礦井通風(fēng)的過(guò)程中,若出現(xiàn)緊急情況或者特殊情況,需要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行倒機(jī),滿足通風(fēng)控制安全性的需求,傳統(tǒng)控制模式中需要多步驟操作,對(duì)操作順序和時(shí)間都有一定的要求,控制流程繁瑣、操作周期長(zhǎng),因此難以滿足緊急情況下的控制需求。其倒機(jī)控制流程如下頁(yè)圖2所示。

      由圖2可知,主通風(fēng)機(jī)根據(jù)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的不同,其倒機(jī)控制流程也不一致,在進(jìn)行關(guān)閉時(shí)必須遵循逐次關(guān)閉的原則,否則會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)風(fēng)壓急劇增加,影響通風(fēng)安全性[3]。在該新的監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)控制程序和流程進(jìn)行了升級(jí),根據(jù)倒機(jī)控制流程和要求,設(shè)計(jì)了一鍵倒機(jī)控制,當(dāng)給出啟動(dòng)控制信號(hào)后系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的邏輯控制程序和時(shí)間,自動(dòng)進(jìn)行順序控制,從而消除了因人工控制失效導(dǎo)致的通風(fēng)安全問(wèn)題,極大地提升了倒機(jī)控制的一致性和有效性。

      圖2 風(fēng)機(jī)倒機(jī)控制流程

      3 變頻控制器控制優(yōu)化

      煤礦井下各類機(jī)械設(shè)備多、電磁信號(hào)復(fù)雜,極易對(duì)變頻控制器的運(yùn)行產(chǎn)生干擾,影響其控制穩(wěn)定性,進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)通風(fēng)機(jī)的變頻控制調(diào)節(jié)失效,影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)這種問(wèn)題,在新的控制系統(tǒng)中加入了變頻器抗干擾設(shè)計(jì)和變頻器運(yùn)行監(jiān)測(cè)模塊,實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻控制器運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和報(bào)警。

      由于變頻器輸出的控制電壓為矩形電壓,波形寬度不一致,因此在傳輸過(guò)程中會(huì)形成電磁感應(yīng)干擾,影響正常信號(hào)的傳輸,因此在變頻器的輸入端和輸出端各加入了一個(gè)濾波電路[4],對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行濾波處理減少數(shù)據(jù)信號(hào)的干擾,同時(shí)各傳輸線路均采用具有抗干擾能力的雙層屏蔽線路,減少外界電磁信號(hào)對(duì)傳輸過(guò)程的影響。

      為了提高對(duì)變頻器輸出信號(hào)穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè),在系統(tǒng)中增加了一個(gè)變頻控制器監(jiān)測(cè)模塊,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

      圖3 變頻器監(jiān)控模塊示意圖

      通過(guò)該變頻監(jiān)控模塊,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變頻器控制信息的實(shí)時(shí)顯示,將各類關(guān)鍵數(shù)據(jù)以圖表、曲線的模式顯示在控制端,便于監(jiān)測(cè)人員的及時(shí)觀測(cè),同時(shí)系統(tǒng)中還具有數(shù)據(jù)報(bào)警功能,當(dāng)變頻器的輸出數(shù)據(jù)超過(guò)正常范圍后系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警并指示故障原因和位置,便于工作人員及時(shí)檢修,提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

      4 結(jié)論

      1)在風(fēng)機(jī)上增加一個(gè)接線盒,采用電信號(hào)傳輸模式,不僅能夠有效地解決引壓管凍結(jié)問(wèn)題,而且相當(dāng)于在系統(tǒng)中增加了一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接站,能夠?qū)鬏斝盘?hào)進(jìn)行集中的處理,提升了數(shù)據(jù)處理的速度和有效性;

      2)一鍵倒機(jī)控制,能夠消除了因人工控制失效導(dǎo)致的通風(fēng)安全問(wèn)題,極大地提升了倒機(jī)控制的一致性和有效性;

      3)在系統(tǒng)中加入濾波電路并采用屏蔽電纜,解決了變頻器易受干擾的難題,在系統(tǒng)中增加變頻器監(jiān)控模塊,能夠自動(dòng)對(duì)變頻器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警,提升了運(yùn)行穩(wěn)定性。

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