局部通风机远程集中控制系统在矿井中的应用

摘 要局部通风机，能有效解决瓦斯积聚并为职工提供新鲜空气。随着煤矿设备及通讯技术的快速发展，实现局部通风机控制地面集控自动化、智能化远程集中控制，实时监测局部通风机的各类参数及运行状态，为局部通风机安全可靠运行提供有力保障。

关键词通风机 监测 集控

1 前言

解决煤矿局部通风的重要措施是局部通风机，其主要任务是为矿井掘进工作面提供新鲜风流，以此排除工作面有毒有害气体，降低煤尘浓度，改善工作面环境,其工作可靠性直接影响矿井的安全生产。局部通风机停止运转或出现故障没有及时处理，将会对矿井安全生产和职工人身安全造成较大影响。建新煤化按照陕煤股份及蒲白矿业“四化”建设要求，分别在4203、4212掘进工作面实施四套局部通风机远程集中控制系统，对局部通风机远程控制和实现实时监测，以便技术人员及管理人员随时掌握局部通风机的运行状态并查看故障，具有重要的意义。

局部通风机远程集中控制系统可实现对局部通风机开关的运行状态、工况参数、定值参数进行实时采集，并配合瓦斯传感器、二氧化碳传感器、温度传感器等实施监测局部通风机周围的环境状态。在环境气体浓度满足设定条件的情况下能够进行远程操作。系统具有历史故障查询和历史曲线查询功能，可查询数月内的报警、故障记录，协助技术人员对风机运行情况进行分析判断。系统报表实现时报表、日报表、月报表可分别查询各台风机的具体运行参数，实现日常管理。

2 实施意义

针对建新煤矿的现状，根据局部通风机控制和管理的新理念，利用计算机控制技术、可编程控制器和网络技术，构建一套全自动控制系统，即可以实现局部通风机运行状态、瓦斯浓度等环境监测，又能实现在地面对主备局部通风机的远程控制操作，实现无人值守、有人巡检。

建新煤化局部通风机在线监测控制系统是以工控机和PLC为核心远程监测和控制，综合运用现代风机通风量监测理论，应用数据采集与控制技术，对煤矿井下局部通风机的各项运行参数进行远程实时监控，避免局部通风机在运行过程中发生重大事故，其主控单元优化处理局部通风机电机的运行参数和温度参数，达到最佳控制局部通风机电机运行,挖掘了设备的潜力,局部通风机使用寿命得到延长。保障通风机的安全合理运行和风机与运行环境的正确匹配。

3 系统结构及功能

对局部通风机运行参数的实时监测及远程控制是综合利用各项先进技术（计算机、网络通讯、数据分析、传感器等技术）得以实现。系统主要由上位机组态软件系统、PLC控制器、现场数据采集传感器系统组成。该系统以PLC（可编程逻辑控制器）为核心，主要由信号传感器测取装置、信号转换及采集装置、通讯装置、供电系统、屏幕显示器等组成。在系统软件的配合下，完成数据的采集、分析等工作，对分析的图表分类并以多形式显示，并传输到矿井局域网，实现数据共享。局部通风机远程集中控制系统具备远程测控功能，实时监测局部通风机工况参数，远程控制局部通风机启动、停止操作，实现当局部通风机主风机出现故障或停电时，自动切换至备用风机的功能，能够在地面监控室，通过计算机控制井下各局部通风机的运行和倒机试验，即：在计算机上点击切换测试按钮，自动完成切换测试，能够监测局扇的运行参数，如电流、电压、温度等，当所测参数超标时给出预警信号，能够监测局部通风机及其开关附近10米内的瓦斯浓度，每台局扇PCL控制箱具备以太网接口，能直接通过光纤实现数据通信或直接接入井下工业环网，地面监控软件对局扇控制系统操作运行的切换的时间、远程切换、就地手动切换、设备送电时间和停电时间等历史数据进行记录。

该系统由三种控制操作方式，分别为远方控制、就地自动运行、就地手动方式。主要操作方式为远方控制、就地自动方式，工作人员对局扇进行调试和维护要切换到就地手动控制方式。

3.1 就地手动

在井下，局部通风机开关按钮控制风机通过人员直接操作，并实现风电及瓦斯电闭锁功能。

3.2 就地自动

该模式下局部通风机自动运行，局部通风机主风机因故障停止运转后自动切换到副风机，同时具备故障停车及瓦斯电闭锁功能。

图3-1 系统总览页面

图3-2 分机运行状态页面

3.3 远程操作

操作人员在地面控制室通过计算机控制操作，结合机屏信息，在地面集控室实现对局部通风机的远程控制。系统对操作员有权限管理,只有有一定权限的操作员才可进行远程操作。 3.3.1 启动功能

在远程控制方式下，局部通风机安装的瓦斯、风压、风速、温度传感器采集数据及设备运行状态等信息通过PLC 控制箱传输到上位机，并通过系统进行自行诊断，在PC 机的显示器上显示自行诊断的信息动态。设备属于正常状态下，操作人

员在地面控制室发出启动指令，并将启动指令发送到给PLC，启动局部通风机（地面控制室可在PC 机上设定启动时间延时）。局部通风机运转时均能实现故障自动切换及瓦斯风电闭锁。 3.3.2 保护、停止功能

该系统具备保护、停止功能，当现场设备出现故障或传感器检测、保护装置故障动作时，设备在PC 机及分站屏上均能实现信息报警及声光报警。局部通风机因故停止运转，再次开启前，系统检测到停风区瓦斯浓度超过1%，局部通风机附近瓦

斯浓度超过

0.5%，立即闭锁启动功能，拒

当有毒有害气体浓度超限或瓦斯传感器出现断线、未连接、无数据时，系统会报警，提示无法远程操作。

3.3.3 紧急停车及互投功能

出现设备故障需紧急停机情况时，局部通风机自动切换启动备用局扇；当出现局扇超温、开关故障等情况风机自动切换，并报警提示，同时提示风机切换信息。平时使用人员可以每天在地面集控计算机上远程控制风机的双电源切换，同时监控计算机记录下用户的每次操作记录。

4 对比分析

4.1 效果分析

较原有就地控制局部通风机，实施局部通风机远程集中控制后，建新煤化在远程集控室即可完成局部通风机主副局部通风机的切换，实现风机各运行参数的观测，及时发现局部通风机故障隐患。 4.2 效益分析

建新煤化局部通风机远程集中控制的成功实施，除满足远程集中控制各类保护外，对矿井带来一定的经济效益。

经济效益分析表

序号 控制模式 数量 人员配置 年费用 年效益对比

1 就地控制 4 2人/班*3班=6人 6*10万元/人=60万元

通过对比分析，

年节约费用约30

万元。

2 远程控制 4 1人/班*3班=3人 3*10万元/人=30万元

5 结论

建新煤化实施局部通风机自动化、智能化集中控制，在集控中心可实现对局部通风机运行参数的实时监测及远程控制，对瓦斯等有毒有害气体进行实施监测，并完成报警功能。在传感器的帮助下，可帮助管理人员对风机故障点进行及时判定，及时排出设备故障，有效解决局部通风机存在故障，更好的为安全生产提供有力保障。 参考文献：

[1]赵洪辉. 基于PLC的矿井局部通风机智能远

程监控系统设计与实践[D]. 内蒙古煤炭经济, 2013.

[2]于方洋. 煤矿智能局部通风监控系统[D].

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[3]郑宝鑫. 矿井风机监测系统的研究与设计

[D]. 辽宁工程技术大学, 2009.