矿井主通风机自动化控制技术的研究与应用

矿用局部通风机的变频调速监控系统的优化设计摘要：矿井局部风机为掘进面提供新鲜风流，在通风供氧与环境净化方面发挥着重要作用。

传统掘进巷通风系统中掘进巷风量常由“四算一校核”确定。

而掘进过程中巷道变长，巷道风阻会随之增大，局部风机工况点会实时变化。

所以，采用恒定电源频率供电的风机难以满足工况点变化后的风量需求，需要经常调节风量，极易造成事故发生。

目前，利用PID风量闭环调控技术进行变频通风被认为是有效的控制方法。

单一利用温度监测结果，设计基于PID闭环调控技术的自适应通风系统，证明PID通风控制方法对风量调节的有效性。

以西门子S7-1200系列PLC设备作为主要控制单元，建立了矿井下通风控制系统。

但相比于调节风门，实时监测作业环境、远程控制风机运行频率更为重要。

对于井下掘进巷道需风量由于受多种环境参数的影响而实时变化的情况，需要探究多环境参数影响下的需风量并设计与之匹配的变频通风控制系统。

基于此，本篇文章对矿用局部通风机的变频调速监控系统的优化设计进行研究，以供参考。

关键词：矿用局部通风机；变频调速监控系统；优化设计引言近年来，我国能源结构呈现“富煤、贫油、少气”的现象，预计到2030年我国依然以煤炭为主要能源。

随着我国煤炭行业机械化水平不断提高，煤矿采掘深度逐步延伸。

对于煤矿安全稳定来说，通风系统是煤矿生产6大系统中至关重要的一部分。

然而煤矿巷道掘进过程中，瓦斯的不断涌出严重影响着井下的工作环境，井下局部通风机不具备风量的自动实时调节功能，实际运行效率和预设目标之间存在显著差异，造成了资源、能源的严重浪费。

国内外专家学者对矿井局部通风智能调控进行了大量的研究。

美国、英国等较早将微机控制技术应用到矿井当中，提高了通风系统的自动化水平，并取得了一定成果。

在国内没有变频技术时，一般只能通过人工作业改变通风机供风量。

随着信息技术的发展，矿井局部风量调节方式目前主要采用自动控制方式，包括进口导向器调节和变频调速调节。

井下水仓全风压独立通风技术的研究与实践邓宁宁【摘要】随着矿井开采深度的增加,很多矿井逐渐变成高瓦斯矿井或者突出矿井,瓦斯等有毒有害气体的溢出量逐渐增加,而传统的设计理念未考虑水仓的独立通风问题,为水仓的检查、清污、管理等工作的安全带来了一定的安全隐患.本文以山西某矿5号煤层2采区水泵房、吸(配)水、水仓等构造物的基本构筑情况为基础,通过在水井与水仓之间布置通风通道,实现了水仓的独立通风,杜绝了水仓顶部有毒有害气体聚集,解决了水仓检修、清淤等工作环节中的通风问题,本工作实践具有一定的推广及借鉴价值.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】2页(P75-76)【关键词】独立通风;水仓;矿井安全【作者】邓宁宁【作者单位】山西焦煤汾西矿业正旺煤业有限公司山西 032300【正文语种】中文【中图分类】T矿井通风是保证井下工作人员安全生产的基础，由于传统的水仓一般采用封闭式方式进行设计，井下水泵房一般是通过吸（配）水井与井下的水仓进行联通，未考虑井下水仓的独立通风问题。

近些年来，由于矿井开采深度的不断增加，很多矿井从低瓦斯矿井变成了高瓦斯或者煤与瓦斯突出矿井，矿井瓦斯等有毒有害气体的溢出量增加。

由于传统设计理念水仓采用密闭方式进行设计，在对水仓进行清理时往往需要利用局部通风机进行通风，水仓中淤积着各种煤泥有害气体，环境恶劣，且局部通风存在通风管理困难等问题，若井下水仓出现某些隐患，局部通风的费用较为昂贵，更为重要的是每次进行水仓检查时都需要再安设局部通风机，给井下水仓的检查工作带来极大的不便。

1.矿井概况山西某矿是一个具有60年开采历史的老矿，矿井设计生产能力为300万t/a，矿井主采煤层为1号煤层及5号煤层。

矿井浅层1号煤层基本开采完毕，于2013年开始开拓开采5号煤层2采区，5号煤层平均厚度为3m。

2采区的水泵房位于5号煤层顶板中，围岩为细砂岩，粉砂岩，配水井以及配水巷局部地段为煤岩互层，采区水泵房的设计5台MD600-55*2的水泵，其中2台是工作泵，2台为备用泵，一台为检查泵，泵房的设计依据采区正常用出水650m3/h，最大涌水量1300m3/h进行设计。

南京冶山矿业有限公司井下风机控制系统远程控制改造————基于PLC的风机远程控制江苏安华电气自动化有限公司二0一二年八月二十三日目录概况 (1)1集控系统的方案 (1)1.1通风机的远程控制要求 (1)1.1.1通风系统的组成 (2)1.1.2 矿井风机的供电方案 (3)1.2系统硬件构成及各部分功能 (3)1.2.1 PLC可编程控制器部分 (3)1.2.1.1 PLC概述 (3)1.2.1.2 PLC的应用 (5)1.2.1.3 典型的PLC产品 (5)1.2.1.4 PLC外部 I/O 连接 (6)1.2.2 模数转换模块 (7)1.3通风系统硬件的设计 (7)1.3.1 硬件电路 (7)1.3.2 系统控制电路设计 (7)1.4风机远程控制系统 (8)1.4.1风机远程控制系统的功能 (8)1.4.2 风机远程控制系统的整体结构 (8)1.4.3 风机远程控制系统的运行方式 (9)1.5风机远程控制系统的硬件设计 (10)1.5.1 远程控制系统的组成 (10)1.5.2 远程控制系统的特点 (10)1.6风机远程控制系统软件设计 (10)2监控系统方案 (11)2.1前端设备 (11)2.2传输电缆 (11)2.3控制系统 (11)2.4显示设备 (11)总结 (12)概况南京冶山矿业有限公司始建于1957年，至今经过了50多年的建设与发展。

随着矿山行业的快速发展，机电装备也展现出新的发展趋势，其中设备的集中控制化与自动化是现代化矿井的主要特征之一，也是矿井的必然发展方向。

矿井主要设备实现远程监测和远程控制，对现代化矿井的生产建设具有重要的意义，能够提高设备的控制精度，提高设备运行的安全性与可靠性，提高矿井抗灾能力及事故响应速度，同时实现员工由“蓝领变白领”，“变岗位工为巡检工”，降低劳动强度与劳动成本，提高劳动效率。

在这样的背景下冶山矿业也在加快设备集控化和自动化的改造步伐。

现在我司以负140和负380两水平风机的自动化与集控化改造为切入点，拉开冶山矿业设备全面自动化集控化改造的序幕。

主通风机风叶角度调整安全技术措施主通风机在各类工业生产中都扮演着重要的角色。

主通风机负责将大量的气体、粉尘和气味排出到空气中，并向工业设备、建筑物和矿井提供处理后的新鲜空气。

为了确保主通风机的有效运行，一些技术措施必须得到注意和实施。

其中之一就是主通风机的风叶角度调整技术和安全措施。

主通风机风叶角度调整原理主通风机的风叶在运行过程中，有可能出现变形、摆动等现象，导致不同程度的漏风和压力损失，造成能量浪费和效率降低。

这时将风叶角度进行调整，可以消除风叶的变形和摆动，提高通风机的运行效率和安全性能。

通风机调整风叶角度的原理是通过改变旋转叶片的角度，使其所产生的风能改变方向；同时，也可以引导气流通过其他部件，使气流分配更加均衡。

通过改变叶片的角度，可以实现很多的优化，比如提高排风效率、消除风量不平衡、改善压力分布等。

主通风机风叶角度调整的技术措施主通风机的风叶角度调整技术包括两种方法：手动调整和自动调整。

手动调整通常需要操作员对通风机进行维护和保养；自动调整则通过电控系统和自动化设备实现，可以提高通风机的稳定性和效率。

此外，还有一些技术措施，能够增强通风机的安全操纵和使用特性。

1. 手动调整手动调整主通风机的风叶角度，是根据实时情况对叶片进行调整，以保证其正常工作状态。

具体操作流程是：首先需要关闭主通风机的电源，并等待一段时间，以防止意外伤害；其次，使用专门的工具装置，对风叶的角度进行调整，确保叶片可以均匀分布和适宜的间隙，以及承受风力的载荷和工作压力的变化。

然后，重新开启电源，检测通风机的正常运转。

2. 自动调整自动调整主通风机的风叶角度，是通过预置的自动控制系统，根据设定的控制参数来实现。

这种技术措施可以提高通风机的响应速度、可靠性和稳定性，并避免了人为操作的疏忽和操作失误，进一步利用和优化通风机的运行效率。

3. 增强安全性能为了提高主通风机的安全性能，需要加强以下技术措施：（1）加强通风机叶片的结构强度，确保能够承受不同的载荷和应力。

矿井主通风机变频调速节能技术的运用摘要：针对主通风机存在严重的功率浪费的现象，在分析变频节能技术原理的基础上，提出了矿井主通风机上变频调速节能技术。

该技术在主通风机上的应用，可节省电量25%，预计可延长风机工作寿命约30%，提升了主通风机的工作效率，降低其耗电量与经济成本。

关键词：矿井;主通风机;变频节能技术;应用引言主通风机是煤矿采矿业中不可或缺的部分，同时也是煤矿采矿作业中的耗电大户。

我国的煤矿采矿作业中，主通风机占据了整个采矿作业中将近1/3的耗电量，而由此带来的经济成本则占据了采矿总成本的1/4。

但主通风机大多数情况下其工作功率与实际负载并不相符，存在严重的功率浪费现象，而研究变频节能技术在主通风机上的应用，可以提升主通风机的工作效率，降低其耗电量与经济成本[1]。

1变频节能技术的原理1.1变频调速技术为确保矿井下空气质量，一般的煤矿矿井中会配备两台主通风机，其中一台用于日常工作，另一台则在第一台无法工作时临时发挥作用。

为确保矿井下空气得到有效流通，主通风机的工作功率一般为最大功率，但矿井实际的空气质量往往会随时间发生变化，当矿井下空气质量较好时，主通风机仍然满功率工作会导致功率的浪费。

而主通风机的特殊结构使得其难以通过常规的调速装置实时调整风机转速，调整所需的成本与技术要求都很高。

而变频节能技术可以使主通风机在无需停机的前提下实时调整风机工作功率，根据矿井下方空气质量对风机功率进行动态调整，这种调整方式精确度更高，可在保证矿井下方空气质量的前提下节省风机用电量。

1.2主通风机的能耗主通风机中，对电能的消耗主要来自电动机，电动机将电能转化为机械能，而机械能中的大部分转化为风扇旋转的风压能，一部分转化为摩擦热能，少部分在电动机工作中耗散掉。

其中：ηd代表电动机转换热能的效果，即电动机的工作效率；ηt代表电动机耗散热能的效果，即传动效率；ηm代表电动机转换风压能的效果，即全压效率。

由于风机的出风量Q与出口风压H也会对主通风机的耗电量产生影响，因此降低主通风机耗电量的思路为降低Q与H，提升ηd、ηt与ηm[2]。

煤矿主通风机（主扇风机）降噪技术分析煤矿主通风机是煤矿生产过程中不可缺少的重要设备之一，煤矿通风机的噪声危害很大，不仅危害通风机旁的值班职工，而且也影响周围居民的身体健康，因此特别需要对煤矿通风机进行治理，这对于煤矿企业的和谐发展有着重要的意义。

为此了解风机产生噪声的原因和噪声的特点，掌握煤矿主要通风机噪声控制技术，通过治理有效地降低通风机的工作噪声，减少环境污染，为矿井的发展获得良好的经济效益及环境效益。

1、风井主扇风机噪声的特点矿井主通风机运行噪音主要有三种：一种是风机出口产生的气流噪音，也称之为空气动力性噪音，均由排气噪音和涡流噪音组成。

第二种是机械噪音主要产生于设备装配精度和转子平衡不良，多由冲击噪音与摩擦噪音组成。

第三种是设备动力产生的电磁噪音。

三者尤以气流噪音强度最高，危害最大。

通风机的种类很多，在选用通风机时，要求安全、高效、噪声低。

2、煤矿主要通风机噪声控制技术2.1 在风机进出气口管道上安装消声器。

目前常用的措施为在局扇进、出口处安装消声器，这一降噪技术极为有效。

常用的消声器多种多样，主要包括以下几种：第一，阻性消声器；第二，抗性消声器；第三，微穿孔板消声器；第四，复合式废气处理粉尘处理噪音处理消声器。

对于中高频噪声，往往采用阻性消声器，并获得良好的降噪效果。

此外，为获得良好的吸声效果，还应在风机出口扩散弯道上安装消声导流片，其内部装有大量的吸声材料。

再者，消声导流片往往安装在水平风道与扩散塔的接合处，这能够有效避免出口气流与扩散塔冲击而引起的动压损失，从而使得风机的效率得到极大提高。

同时也必须保证消声导流片的数量不宜太多，以保证合理的风道通流面积和风机工作效率。

最后，还可采用在水平风道内布置吸声砖的技术措施，但应将其长度控制在3.5m左右，还应保证合理的水平风道截面积，以形成有效通流面积。

2.2 风机机组加装隔声罩。

煤矿风机噪声主要源于以下部位：第一，主风机机壳；第二，电动机；第三，基础振动部位，所以，必须采取综合治理措施，即加装风机机组隔声罩，这一措施既常用又有效。