局部通风机智能控制系统的设计

当今煤矿开采的发展趋势。 本文主要文章主要是探讨 了一种兼顾煤尘浓度和 瓦斯浓度的局部通风机智能控制系统的设计， 该系统能够根据工作面
瓦斯 和 煤 尘 浓度 的 变化 而进 行 智能控 制 该 智能控 制 系统 会根 据 爆 炸性 气体 的 浓度 变化 ， 实现 连 续 、 自动 、 智能、 实 时地对 局部 通 风机 进行 调 速 。 关键 词： 局 部通 风机 智能 系统 设计 中图 分类 号： Ｔ Ｄ ６ ３ ５ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ － ０ ０ ０ １ ． ０ ２
尘浓度传感器 和瓦斯浓度传感器所监测的值 比较 ， 得到相对应的浓 调整 ， 使之处于最 佳值 ， 最终确保通风 机处于最优化 的运 行模式 。
度偏 差 ， 从 而控 制 系统 中 发 出相 应 的操 作 指 令 ， 实现 对 井 下 空气 质 Ｐ Ｉ Ｄ 参 数 模 糊 自整 定 的 原理 是 通 过 找 出Ｐ Ｉ Ｄ中ｋ ｉ 、 ｋ ｐ 以及ｋ ｄ 这３ 个 参 量 的控 制 。 其 中， 控 制 模 块 是 整 个通 风 系 统 的 中枢 ， 是 通 风 机 不 可或 数 、 误 差 变 化 率Ｅ Ｃ以及 误 差Ｅ 之 间 的模 糊 关系 ， 同时 ， 在 运 行 中模 糊
值 量 化 为 矿 用 隔爆 变 频器 允 许 的 约 ０ ～１ ０ Ｖ的 电压 信 ， 从 而 实 现 对 并具 有 良好 的 互 动 。 隔爆变频器输出的控制 ， 进而调整通风机的转速 ， 降 低 井 下 作 业 空 ３ ． ２瓦 斯 与 煤 尘 的 关 系
间的有害气体和粉尘 浓度 。 以图１ 为通 风机控 制系统构 。
缺的重要组成部分 。 控制模块主要由煤尘浓度模糊控制器和瓦斯浓 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 器 不 断检 Ｎ Ｅ 和Ｅ Ｃ 值， 然 后进 行 在 线 修 改 ， 以从 而 使 之 满 足 度模糊控 制器两部分， 工作过程 中 ， 控制模 块将模糊控制器 的输出 不 同Ｅ 和Ｅ Ｃ 对控制参数的实时要求 ， 确保整个被控对象性 能稳定，
一
安全 ， 因而 ， 这就要求相关人员必须重视对局部通风机 的设计 ， 确保 进 行 。 井下作业 的安全 、 有 序进行。 同时， 随着 我国经济 的飞速 发展 ， 人们 的挑 战。 传统 的局部通风机 效率低、 能耗高 、 可靠性 低 ， 对 于存在 瓦
～ … 一 ～ … … … … … 一 … … …
：
一
Ｊ ． ． ． ． Ｊ 【 ． ． ． ． ．
ｒ
１ 局 部通 风 机 智 能控制 系统 的组成
依据 我国近年来所出台的《 煤矿安全规程 》 ， 第一百二十八条 的 要求 ， 对于低瓦斯 矿井 中的高瓦斯区、 高瓦斯矿井等 ， 除不仅仅要安 置确保 井下正 常工作的局部通风机外 ， 还必须配备安装同等能力 的 备用通风机 。 从而实现两 台通风机工作 中的互相切换 ， 并要求取 自
பைடு நூலகம்◎
数控 技 术
表 １ 瓦 斯 浓 度 与 煤尘 爆 炸 下 限 浓 度 关 系
＿ ＿ 十 Ｉ １ 数 ＿ ＿ 字 技 术
度传感器 以及瓦斯浓度传感器等 。 其工作原理是 ， 事先设定好通风 际情况 ， 并采用二维模糊Ｐ Ｉ Ｄ 控制器对 局部通风机进行控 制 ， 由于
系统 中的煤尘 浓度和瓦斯浓度的值， 然后使所设定的数值分别与煤 模糊Ｐ Ｉ Ｄ控制器具有参数 自整定 功能 ， 能够 自动实现对Ｐ Ｉ Ｄ参数的
在矿井开采过程中， 局部通 风机是其不可或缺的的重要设施之 不 同的电源 。 因此 ， 在 日常工作中 ， 要求工作风机运转 ， 而备用风机
一
，
其 性 能 的可 靠 、 稳 定 在 很 大 程 度 上 关 系 到 煤 矿 生 产 质 量 和 人 身 则带 电热备 ， 同时监控工作风机 的运行状态 ， 确保井下作业 的正常
根据我 国（ （ 煤炭安全规程 的规定 ， 井下作业的瓦斯浓度与煤尘 图ｌ 中： ｅ ｌ 表示瓦斯浓度偏差 ； ｅ ２ 表示煤尘浓度偏差 ； ｄ ｅ ｌ ／ ｄ ｔ 表 爆炸下限浓度有 一定关系 ， 因此， 在矿产开采过程 中要 求相 关人 员 在设计局 部通风机智能控制系统时 ， 必须充分考虑到该关系 ， 进行 最优化设计。 如 果 在 工 作 中检 测 到 瓦 斯 浓 度 突 然 升 高 时 ， 根 据 瓦 斯 浓度模糊控制器 的要求 ， 通风机的转速会升高 ， 确保井下作业的安
旦 ～ Ｉ麓薹［广
Ｉ
ｐ
ｌ
｝
图 ３ 风 量 调 节 控 制 系统
ｌ
ｌ － ・・ … …
ｌ
图 ４ 瓦斯 自动 排放 系统
图 ２ 手 动 控 制 系 统 结构
图 １风机控 制系统构
作 者简介： 霍英杰（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 吉林德 惠人， 漳 州理 工职 业学院电子与机械工程 系副主任， 助教， 研 究方向为智能控制。
般情况 下， 局部通风机智 能控制系统的组成部分主要包括 ：
对 矿 井 安 全 生 产 提 出了 更高 的要 求 ， 局 部 通 风 机 的设 计 将 面 临 着 新 防爆磁力启动器、 控制模块 、 局部通风机、 矿用 隔爆变频器 、 煤尘浓
斯浓度变化 以及巷 道长度较长的矿井， 已经很难保 障井下作业的安
全。 而 采用变频调速技术 ， 实现局部通风机系统 的智能化控制， 根据
外界环境 的变化 ， 调整风机的转速和风量 ， 切实地提高井下作业 的
Ｉ
—
一
— — — — ． —
ｊ
巍 》 ¨Ｌ — 一 ； 币 ；
ｆ ｌ Ｔ
安全性 已经成为井下局 部通风机智 能控 制系统设计的发展 方向。
｛ 瓣
！ 静
’ Ｉ． ｑＪ ａ ｒ ． １ ￣
数 控 技 术
局部通风机智能控制系统的设计
霍英杰
（ 漳州理工职业学院电子与机械工程 系 福建漳州 ３ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 近 些年 来， 煤矿 开采 的安全 性的要 求越 来越 高 。 传 统的 矿 井局 部 通风机 变频控 制 系统仅 随 瓦斯浓 度调 节风量 而存 在许 多 问题 ， 难 以适应