文/楊瑞

通風(fēng)系統(tǒng)是礦井中的一個(gè)重要系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)是否可靠、安全，對(duì)煤礦的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)產(chǎn)生著直接的影響。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中有效應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以對(duì)礦井通風(fēng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，也有利于減少礦井生產(chǎn)中在通風(fēng)領(lǐng)域的成本，一旦發(fā)生故障，還可以自動(dòng)化地對(duì)礦井通風(fēng)情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，從而能夠減少故障造成的損失。

1 通風(fēng)系統(tǒng)的作用

通風(fēng)系統(tǒng)是礦井的六大系統(tǒng)之一，其他系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)以及供水施救系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)方法以及通風(fēng)方式的總稱。當(dāng)今科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，礦井通風(fēng)系統(tǒng)也在不斷完善、升級(jí)，重點(diǎn)在于為通風(fēng)系統(tǒng)增設(shè)了一些環(huán)保裝置，從而將礦井中的水蒸氣、熱量及有害氣體排到礦井外，并統(tǒng)一處理，從而可以為礦井作業(yè)的工人提供一個(gè)安全的工作環(huán)境，有利于避免井下安全事故的出現(xiàn)，保障礦井作業(yè)安全。

2 自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)與自動(dòng)化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，建立自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)，其主要包括傳感器系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及中央控制系統(tǒng)三個(gè)組成部分。

2.1 自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的組成

2.1.1 傳感器系統(tǒng)

其由多種傳感器組成，包括測(cè)溫傳感器、風(fēng)量傳感器、風(fēng)壓傳感器、風(fēng)壓風(fēng)量控制傳感器以及氣體組分傳感器等。傳感器系統(tǒng)中，主要是由碼分制系統(tǒng)、時(shí)分制系統(tǒng)、頻分制系統(tǒng)或者是多種系統(tǒng)復(fù)合應(yīng)用的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感信號(hào)的傳感過(guò)程。傳感器主要通過(guò)利用地面控制臺(tái)來(lái)決定風(fēng)門角度大小，改變風(fēng)門角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)量控制目的。

2.1.2 通風(fēng)系統(tǒng)

自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)中，通風(fēng)系統(tǒng)占據(jù)著核心地位，主要是對(duì)礦井中的風(fēng)量、風(fēng)速進(jìn)行控制，也就是利用通風(fēng)系統(tǒng)中的變頻器，來(lái)調(diào)整通風(fēng)機(jī)中電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，來(lái)達(dá)到增大風(fēng)量、減小風(fēng)量或者是增大轉(zhuǎn)速、減小轉(zhuǎn)速的目標(biāo)。且其可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，無(wú)需人工參與。甚至有一些國(guó)家可以借助傳感器，來(lái)感知礦井內(nèi)的溫濕度，并以此為根據(jù)，對(duì)通風(fēng)機(jī)中電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

2.1.3 中央控制系統(tǒng)

自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)中，中央控制系統(tǒng)扮演著“指揮官”的角色，其主要借助微型計(jì)算機(jī)，來(lái)收集、整理通風(fēng)方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，并以這些數(shù)據(jù)作為根據(jù)，計(jì)算礦井所需通風(fēng)量及通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。計(jì)算機(jī)存在諸多接口，因此擴(kuò)展能力非常強(qiáng)，可以不斷對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)靈敏度、進(jìn)度進(jìn)行優(yōu)化與提高。同時(shí)除控制風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)壓之外，中央控制系統(tǒng)還可以對(duì)礦井實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)督、報(bào)警，從而有利于保障礦井生產(chǎn)安全。

2.2 自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的功能

自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的主要功能包括半自動(dòng)操控功能、手動(dòng)操控功能、自控功能以及故障記憶功能等多種功能。首先，半自動(dòng)操控功能指的是，其可以利用人工現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)的主分站，以實(shí)際需要為根據(jù)，對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行有選擇性的啟動(dòng)、停止或者是暫停等操作；其次，手動(dòng)操控功能指的是，暫停系統(tǒng)中的分站控制器之后，相關(guān)工作人員可以采取手動(dòng)操作方式，對(duì)系統(tǒng)的各硬件實(shí)施人工控制，來(lái)對(duì)通風(fēng)機(jī)或者是其他設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)、停止；再次，自控功能指的是，借助傳感器系統(tǒng)，將通風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并根據(jù)采集狀態(tài)，合理布置分站，從而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化啟動(dòng)、停止或者是暫停等操作；最后，故障記憶功能指的是，自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)可以將歷史運(yùn)行參數(shù)、現(xiàn)在運(yùn)行中的參數(shù)記錄下來(lái)，同時(shí)具備打印功能，一旦出現(xiàn)故障，則可以對(duì)故障原因記錄自動(dòng)進(jìn)行打印。

3 自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 主備風(fēng)機(jī)的切換

主通風(fēng)機(jī)、備用通風(fēng)機(jī)的切換問(wèn)題一直以來(lái)便是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的一個(gè)難題。通風(fēng)機(jī)作為一種機(jī)械電氣設(shè)備，在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的使用之后，不可避免地會(huì)出現(xiàn)一定的故障問(wèn)題，因此，必須設(shè)置備用通風(fēng)機(jī)。礦井生產(chǎn)過(guò)程中，通風(fēng)系統(tǒng)必須持續(xù)工作，但是一旦出現(xiàn)緊急情況或者是設(shè)備故障、檢修等情況，便需要進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)、備用通風(fēng)機(jī)切換。以往在切換主通風(fēng)機(jī)、備用通風(fēng)機(jī)的時(shí)候，一般是將主通風(fēng)機(jī)手動(dòng)關(guān)閉，并手動(dòng)開(kāi)啟備用通風(fēng)機(jī)。但這種切換方式容易導(dǎo)致礦井供風(fēng)量不足，從而容易引發(fā)安全事故。面對(duì)這樣的情況，可以在自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置控制模塊，一旦出現(xiàn)需要主通風(fēng)機(jī)、備用通風(fēng)機(jī)切換的情況，則自動(dòng)降低主通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，與此同時(shí)，適當(dāng)提高備用通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而確保供風(fēng)量的穩(wěn)定性，保障礦井生產(chǎn)安全。這一過(guò)程，需要電機(jī)變頻器、控制單元的協(xié)同作業(yè)，主通風(fēng)機(jī)、備用通風(fēng)機(jī)切換過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，確?？傦L(fēng)量不變，便可以預(yù)防通風(fēng)事故的出現(xiàn)。如圖1所示。

3.2 數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測(cè)

在通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，建立自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)的過(guò)程中，需要在礦井中安裝諸多攝像、監(jiān)控設(shè)備，其主要目的在于采取時(shí)分制、頻分制方式對(duì)自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)礦井內(nèi)部氣體總量、內(nèi)部溫度、風(fēng)的方向、風(fēng)速、風(fēng)量等實(shí)施監(jiān)測(cè)。需要注意的是，這些數(shù)據(jù)信息在礦井生產(chǎn)過(guò)程中具有重要的作用。自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)收集這些數(shù)據(jù)信息后，然后相關(guān)工作人員便能利用計(jì)算機(jī)軟件，將這些數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為圖形、圖像，同時(shí)也可以將歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)之間聯(lián)系起來(lái)，繪制歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線，從而更加生動(dòng)、形象地將礦井內(nèi)部氣體總量、內(nèi)部溫度、風(fēng)的方向、風(fēng)速、風(fēng)量等數(shù)據(jù)信息展示出來(lái)，使工作人員能夠更加清晰地了解礦井通風(fēng)情況，并及時(shí)找出問(wèn)題，及時(shí)予以解決，從而為保障礦井生產(chǎn)安全奠定良好基礎(chǔ)。

3.3 故障問(wèn)題的處理

在通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)中的故障問(wèn)題，并及時(shí)采取有效措施予以處理。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的時(shí)候，需要收集礦井內(nèi)部的相關(guān)信息，并對(duì)信息轉(zhuǎn)化為圖形，這樣的情況下，可以非常容易地發(fā)現(xiàn)礦井中的問(wèn)題。例如，若是礦井內(nèi)部風(fēng)速較低、空氣流動(dòng)量較少，則會(huì)導(dǎo)致礦井內(nèi)部溫度過(guò)高，以收集到的信息為根據(jù)，便可以推測(cè)通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，并通過(guò)對(duì)比分析設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)參數(shù)、出現(xiàn)故障后設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，來(lái)判斷問(wèn)題的原因，同時(shí)投入使用事先準(zhǔn)備好的備用通風(fēng)機(jī)，以保障通風(fēng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行，確保礦井生產(chǎn)安全。此外，在通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，一旦通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，不僅可以判斷故障，還可以發(fā)出警報(bào)，以便于相關(guān)工作人員及時(shí)處理故障，以避免安全事故的發(fā)生。

圖1：主通風(fēng)機(jī)、備用通風(fēng)機(jī)切換過(guò)程中轉(zhuǎn)速變化曲線圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在通風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，可以確保通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，減少礦井安全事故的出現(xiàn)，有利于確保礦井生產(chǎn)安全。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展也是不可阻擋的趨勢(shì)，必須加大、加深對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的研究，進(jìn)一步完善自動(dòng)化通風(fēng)系統(tǒng)，才能更好地發(fā)揮通風(fēng)系統(tǒng)的作用，為實(shí)現(xiàn)礦業(yè)持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。