煤礦地面通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)淺析

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了煤礦地面通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)淺析范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：主要通風機是煤礦通風系統(tǒng)主要動力設備，其運行可靠性直接影響著井下通風系統(tǒng)可靠性。在對礦井地面主要通風機結構進行分析的基礎上，提出一種地面主要通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)結構進行分析。經現(xiàn)場應用后表明，遠程監(jiān)控系統(tǒng)可在一定程度上提升地面主要通風機運行可靠性，并降低現(xiàn)場值守人員數量，取得較好應用效果。

關鍵詞：煤炭生產；通風系統(tǒng)；主要通風機；遠程監(jiān)控；煤礦安全

引言

煤礦井下開采時，難以避免有大量的粉塵、瓦斯等，給煤礦生產安全帶來制約，通風系統(tǒng)是將井下有害物質排出到地面的主要方式[1-2]。為確保煤礦通風系統(tǒng)可靠運行，煤礦地面主要通風機一般采用冗余原則設計，即布置2臺主要通風機，一用一備，同時2臺主要通風機均有其獨立的供電系統(tǒng)[3-5]?，F(xiàn)階段地面通風機監(jiān)控系統(tǒng)功能較為簡單，一些關鍵監(jiān)測參數多采用人工方式進行分析處理，從而降低了監(jiān)控系統(tǒng)可靠性及實時性等[6-7]。本文結合煤礦地面主要通風機監(jiān)測需求，設計一種主要通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實時發(fā)現(xiàn)主要通風機運行過程中出現(xiàn)的故障并及時發(fā)出預警信息，可在一定程度上提高煤礦通風系統(tǒng)可靠性。

1礦井地面主要通風機概述

山西某礦回風井布置2臺軸流式通風機，2臺通風機型號、功率完全一樣。按照各部位功能，可將主要通風機結構劃分為擴散器、工作葉片、集風器、動輪、流線體、機殼及整流器等部分，具體回風井布置的主要通風機結構如圖1所示。集風器結構呈現(xiàn)曲線形狀，越靠近出口口徑越大（反之越靠近里面口徑越小）。線留體呈曲面圓錐形，可以遮蓋輪轂并與流線體、集風器等結合形成入風口。風機葉片均在動輪上安裝，安裝角可根據現(xiàn)場實際情況調整，具體礦井使用的局部通風機安裝角包括15°、25°、30°、35°、40°及45°六種角度，葉輪安裝鄰近葉片間應保持等距。在動輪后側位置安裝整流器，對流入空氣進行整流，避免出現(xiàn)渦流損失。擴散器主要作用是增加氣體流動時靜壓，降低氣體流動損失。

2遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

2.1遠程監(jiān)控系統(tǒng)結構層級

設計的主要通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)包括現(xiàn)場監(jiān)測及控制層、中央管理層及遠程監(jiān)控層3個層級。1）現(xiàn)場監(jiān)測及控制層：該層級主要功能包括采用各類測量裝置、傳感器對主要通風機各結構設備運行參數、運行狀況進行監(jiān)測；依據中央管理層指令，對主要通風機及附屬設備運行進行控制，如可遠程控制風門啟動、閉合?，F(xiàn)場監(jiān)測及控制層與中央控制層間采用RS485總線方式進行數據通信。2）中央管理層：該層級主要結構包括工業(yè)計算機、數據采集裝置及不間斷電源等，主要功能為對監(jiān)測獲取到的參數進行采集、存儲及管理，并將監(jiān)測參數傳輸給遠程監(jiān)控層進行處理、分析。遠程監(jiān)控層發(fā)出的控制指令也通過中央管理層傳輸給現(xiàn)場監(jiān)測及控制層，實現(xiàn)地面主要通風機運行參數控制。3）遠程監(jiān)控層：遠程監(jiān)控層結構包括監(jiān)控大屏、顯示屏、數據服務器等，遠程監(jiān)控層與中央管理層間采用工業(yè)以太網方式進行數據通信。監(jiān)控大屏可實時顯示主要通風機運行狀態(tài)參數，從而便于相關通風管理人員及時掌握通風機運行信息。

2.2遠程監(jiān)控系統(tǒng)方案

遠程監(jiān)控系統(tǒng)結構如下頁圖2所示，整個監(jiān)控系統(tǒng)從功能層面分析可劃分為上位機、下位機兩個部分，主要結構包括PLC（S7-200型）、各類監(jiān)測傳感器、工控機及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。1）遠程監(jiān)控系統(tǒng)下位機：下位機最為主要的結構為PLC（S7-200型），為了便于現(xiàn)場安裝及后期保養(yǎng)維護，選用的PLC為模塊化結構，監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場布置的各類設備、監(jiān)測傳感器均受PLC控制?，F(xiàn)場監(jiān)測采用風量、壓力、溫度等傳感器即可實時獲取主要通風機運行參數。監(jiān)控系統(tǒng)選擇采用的PLC類型為S7-200型，PLC內存及I/O接口數可滿足監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)控及后續(xù)功能擴展需求。各類傳感器用以對主要通風機運行參數進行監(jiān)測，根據現(xiàn)場遠程監(jiān)控需要，選擇使用的壓力傳感器型號為APG-LC100、溫度傳感器型號為GWP100（D）、振動傳感器型號為GB20、煙霧傳感器型號為GQQ0.1（D）、風量傳感器型號為KGF2。在主要通風機上布置的各類傳感器監(jiān)測參數會實時傳輸給S7-200PLC，通過PLC判斷監(jiān)測參數是否在合理范圍內，同時傳感器可接受遠程監(jiān)控系統(tǒng)控制，實現(xiàn)啟動、停止。地面主要通風機上各類監(jiān)測傳感器布置位置如圖3所示。2）上位機部分：上位機部分用以分析下位機監(jiān)測參數并實時顯示監(jiān)測結果。在監(jiān)控系統(tǒng)內預先設定安全值，當監(jiān)測數據超過設定安全值后，監(jiān)測系統(tǒng)會自動發(fā)出報警信息。上位機主要包括工業(yè)計算機、監(jiān)控顯示屏，并通過光纖網絡與下位機進行通信。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用主要通過高清防爆攝像機對風門、通風機房等位置畫面進行實時采集，并通過光纖網絡將監(jiān)測畫面?zhèn)鬏斀o監(jiān)控中心，協(xié)助實現(xiàn)主要通風機遠程監(jiān)控。選用的高清防爆攝像頭型號為KBA，主要布置在風門等有防爆需求的場所。

3現(xiàn)場應用效果分析

將文中所提主要通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用到地面主要通風機監(jiān)測中?，F(xiàn)場應用取得較好效果，通過采用遠程監(jiān)控系統(tǒng)，可明顯提升主要通風機可靠性，一旦通風機運行出現(xiàn)故障監(jiān)控系統(tǒng)即會發(fā)出報警信息，便于相關人員及時排除主要通風機運行故障。采用遠程監(jiān)控系統(tǒng)后，通風人員可在監(jiān)控中心顯示大屏掌握主要通風機運行情況，并通過遠程系統(tǒng)啟動備用風機，縮小備用風機啟動時間。在遠程監(jiān)控系統(tǒng)中布置的風速、風量等傳感器可實時掌握通風系統(tǒng)參數，當發(fā)現(xiàn)監(jiān)測參數存在異常時可及時發(fā)出報警信號；同時傳感器還可對通風機設備本身、開關柜等狀態(tài)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)潛在的小故障。具體現(xiàn)場監(jiān)控畫面如圖4所示。遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用后，可依據井下通風實際需要遠程調節(jié)主要通風機運行，在滿足井下通風的同時降低主要通風機運行能耗；同時主要通風機運行無須人員值守，僅安排相關人員例行巡檢即可，可在一定程度上降低人力成本。

4結語

在分析煤礦地面主要通風機運行基礎上，對遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行設計，以S7-200PLC為核心，采用各類監(jiān)測傳感器對主要通風機運行參數進行監(jiān)測，并輔助采用視頻監(jiān)控系統(tǒng)提高監(jiān)測效果。遠程監(jiān)控系統(tǒng)上位機可實時顯示井下各傳感器監(jiān)測參數并對故障信息進行報警?，F(xiàn)場應用后，主要通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)通風機運行參數遠程監(jiān)控，并提高煤礦通風系統(tǒng)可靠性，且現(xiàn)場不需要安排專人值守，僅通過巡檢即可滿足主要通風機檢測需要。

作者:馮艷陽 單位:山西汾西礦業(yè)孝義煤礦管理分公司