李強(qiáng)強(qiáng)，李云飛

（山西柳林興無(wú)煤礦有限責(zé)任公司，山西 呂梁 033300）

1 概述

山西柳林興無(wú)煤礦有限責(zé)任公司井下掘進(jìn)工作面主要采用FBD型局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，通風(fēng)機(jī)配套兩臺(tái)400A隔爆型開(kāi)關(guān)進(jìn)行供電，采用柔性風(fēng)筒將風(fēng)流引入工作面內(nèi)，在風(fēng)筒出風(fēng)口對(duì)面幫安裝傳感器對(duì)工作面有害氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)；風(fēng)筒上安裝傳感器監(jiān)測(cè)風(fēng)筒風(fēng)量情況，采用聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)電閉鎖、瓦電閉鎖以及故障閉鎖等。

但是傳統(tǒng)局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化水平相對(duì)較低，在使用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①傳統(tǒng)局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化水平低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的；②傳統(tǒng)局部通風(fēng)機(jī)故障率高，且出現(xiàn)故障后無(wú)法實(shí)現(xiàn)自檢；③傳統(tǒng)局部通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)量、風(fēng)速以及局部通風(fēng)各類(lèi)運(yùn)行參數(shù)無(wú)法實(shí)時(shí)提供，不利于局部通風(fēng)機(jī)檢修維護(hù)等；針對(duì)以上技術(shù)難題，為了進(jìn)一步提高掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，降低故障率，決定興無(wú)煤礦決定對(duì)局部通風(fēng)機(jī)采用一套遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)。

2 遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

局部通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要由以下部分組成：集控中心、工業(yè)以太網(wǎng)傳輸、井下局部通風(fēng)機(jī)監(jiān)控設(shè)備，如圖1所示。

（1）集控中心設(shè)置在通風(fēng)隊(duì)和調(diào)度室，配置2 臺(tái)操作站，操作站選用高性能工控機(jī)，通過(guò)操控站對(duì)局部通風(fēng)機(jī)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行集控和監(jiān)視。其中硬件設(shè)備包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、音響或聲光報(bào)警器等。主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)安裝具有監(jiān)測(cè)、控制功能的組態(tài)軟件，通過(guò)該軟件可將井下局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)直觀顯示在顯示器上。

（2）系統(tǒng)利用現(xiàn)有的工業(yè)以太網(wǎng)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與集控中心工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，每臺(tái)風(fēng)機(jī)配置1臺(tái)礦用隔爆兼本安型PLC 控制裝置，通過(guò)內(nèi)置光端機(jī)使用阻燃光纜連接分支交換機(jī)，分支交換機(jī)使用阻燃光纜連接井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)千兆工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)降孛婕刂行摹?/p>

（3）礦用隔爆兼本安型可編程控制箱負(fù)責(zé)局部通風(fēng)機(jī)的控制、數(shù)據(jù)通信、現(xiàn)場(chǎng)傳感器的采集和數(shù)據(jù)上傳，設(shè)備具備傳輸距離遠(yuǎn)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。將提供485 轉(zhuǎn)光信號(hào)功能的礦用本安型網(wǎng)絡(luò)光端機(jī)設(shè)備集成至礦用隔爆兼本安型可編程控制箱中，減少系統(tǒng)維護(hù)節(jié)點(diǎn)。

2.2 工作原理

（1）局部通風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)、電機(jī)溫度等參數(shù)及其開(kāi)關(guān)附近10m 內(nèi)的風(fēng)速、風(fēng)量、噪聲傳感器狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)的相關(guān)參數(shù)異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出就地和遠(yuǎn)程告警信號(hào)。

（2）局部通風(fēng)機(jī)在開(kāi)機(jī)前遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)自帶的預(yù)警裝置可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)局部通風(fēng)在運(yùn)行過(guò)程中主風(fēng)機(jī)隔爆開(kāi)關(guān)斷電或主風(fēng)機(jī)切換時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)并將信號(hào)傳送至地面監(jiān)控室內(nèi)。

（3）局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到風(fēng)機(jī)附近10m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)0.5%時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)PLC控制裝置可對(duì)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)功能井下閉鎖，當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?.5%時(shí)，閉鎖自動(dòng)解除。

（4）局部通風(fēng)在運(yùn)行過(guò)程中同系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)傳感器對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、供風(fēng)量、故障源等各類(lèi)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并通過(guò)PLC控制裝置進(jìn)行分析，然后利用工業(yè)以太網(wǎng)傳送至地面監(jiān)控室，在通過(guò)組態(tài)軟件將各類(lèi)參數(shù)直觀地顯示在顯示器上。

3 遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)主要功能

（1）顯示功能：控制軟件實(shí)時(shí)顯示局部通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及電流、電壓、電機(jī)溫度、電機(jī)振動(dòng)及設(shè)備操作開(kāi)停記錄等。電機(jī)溫度取風(fēng)機(jī)預(yù)埋電機(jī)溫度傳感器信號(hào)，如果沒(méi)有預(yù)埋探頭則監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)外部溫度。

（2）智能控制功能：系統(tǒng)具備局部通風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程、就地控制；可根據(jù)瓦斯?jié)舛然蛘呔蜻M(jìn)進(jìn)度自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器頻率。

（3）報(bào)警功能：系統(tǒng)軟件實(shí)時(shí)顯示報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)可以查詢(xún)歷史故障信息。

（4）歷史曲線查詢(xún)對(duì)于重要的系統(tǒng)參數(shù)，可適時(shí)顯示和繪制電壓曲線、電流曲線、溫度曲線等可做成歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以供需要時(shí)及時(shí)查詢(xún)。

（5）報(bào)表打印功能：該系統(tǒng)具有報(bào)表、打印等功能，根據(jù)管理需要系統(tǒng)可對(duì)各設(shè)備運(yùn)行狀況、故障情況以及設(shè)備操作報(bào)告以報(bào)表的形式進(jìn)行打印。

（6）通訊功能：該系統(tǒng)利用工業(yè)以太網(wǎng)對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備故障等信息及時(shí)進(jìn)行上傳，并通過(guò)地面監(jiān)控中心對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行儲(chǔ)存、處理，并進(jìn)行顯示，便于操控人員進(jìn)行管理。

（7）可靠性高：由于井下大型機(jī)電設(shè)備較多，如變壓器、隔爆開(kāi)關(guān)等，機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的電磁諧波，而該系統(tǒng)在井下主要利用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，為了避免高次諧波對(duì)系統(tǒng)影響，系統(tǒng)內(nèi)安裝了防電磁干擾裝置，從而保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高效傳輸。

4 結(jié)束語(yǔ)

2020 年6 月興無(wú)煤礦對(duì)井下3 套局部通風(fēng)機(jī)安裝了智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，截止12 月通過(guò)6 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，局部通風(fēng)機(jī)安裝該系統(tǒng)后運(yùn)行更加穩(wěn)定，降低了局部通風(fēng)機(jī)人工檢修作業(yè)強(qiáng)度，解決了傳統(tǒng)局部通風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程自動(dòng)化水平低、故障率高、故障檢測(cè)難度大等技術(shù)難題，大大提高了掘進(jìn)工作面通風(fēng)穩(wěn)定性，取得了顯著應(yīng)用成效。