摘要：在煤矿安全生产管理中煤矿通风系统的建立，以及通风系统自动化控制技术的应用，是其重要的组成部分。运用高效的监控系统来控 制煤矿内的通风，可提高煤矿内通风的整体运行能力，从而进一步减少通风系统建设的运营成本，提高井内安全系数。对于煤矿井内的安全 隐患，可由通风系统来进行有效的排节，以此来降低安全事故的发生率，保障井内人员的生命安全。基于此，本文就针对自动化控制技术在 煤矿通风系统中的应用进行分析。
关键词：自动化；控制技术；煤矿通风；系统应用
前言
为了实时监测通风系统的工作状态，对通风系统进行了升级，使其进行自动化控制，并结合风量的算法，通过监控和控制实现了通风系统的 自动化改造。自动化改造使系统的安全性与可靠性得到保障。在无工作人员在场的情况下，即使发生故障也能得到及时处理，因此大大提高 了通风系统的安全性，并节约了成本。
1 煤矿通风系统的重要性分析
煤炭是我国重要的能源之一，随着经济的不断发展，煤炭的开采量也在不断增加，然而我国的煤炭开采所投入的人工成本相对比较高，煤矿 事故也频繁发生。对此，我国非常重视，并且针对煤矿的安全问题，专门出台了有关的规范措施。而引发煤矿安全问题的重要因素之一就是 通风问题，要想使煤矿安全问题得到保障，就要保证煤矿通风系统的有效性。由于煤矿生产过程中，所处的地理环境非常特殊，因此对通风 系统的设计要求也就相应提高。随着煤矿开采深度的增加，空气质量会越来越差，有毒气体的体积也会相应扩大。尤其在矿井深处，有害气 体的浓度会更大，氧气的含量会更少，使矿井中作业人员的健康和安全受到了严重的威胁。所以，通风系统的设计就显得尤为重要。高效的 煤矿通风系统能够保障煤矿开采工作的顺利完成。同时，保证了开采人员的健康与安全。
科学合理的通风系统，能够将新鲜的空气通过通风机不断输送到矿井深处，降低矿井内有害气体的含量，并将矿井内的热量与水蒸气排出， 改善了矿井内的环境，保证了矿井作业人员的人身安全。煤矿安全事故给矿井作业人员的人身安全造成了极大的威胁，也给煤矿造成了巨大 的经济损失。瓦斯爆炸在煤矿安全事故中影响力最大、发生几率最高、破坏性最强。国家对煤矿瓦斯爆炸事故非常重视，出台了一系列的有 关政策，降低瓦斯爆炸事故的发生。根据有关标准规定，矿井下空气中O2与CO2的含量浓度必须控制在一定范围内，在此基础上，要有效利 用通风系统，使矿井下空气质量得到提高，降低矿井下有害气体的含量，这是有效降低瓦斯事故发生的主要途径。科学合理的通风系统能够 使矿井下的卫生条件得以改善，并且提高矿井下的空气质量，还能有效调节矿井深处的温度、湿度等，有利于提高矿井下作业的安全性，有 效防止瓦斯爆炸事故发生的同时，保证了煤矿开采工作的顺利开展。
2 系统基本组成
2.1 组成自控系统的三大部分包括：中央控制系统、传感器系统和通风系统。
2.1.1 传感器系统
传感器系统包含两部分：第一，信号发生器。自动化控制系统的信号传输与接收包括监控数据和指令。其中可通过频分制和时分制进行多路 信号的输送。时分制指的是根据时序传输信号，频分制是通过定型生产的载频器以不同的频率传输信号，因其电路简单、故障发生频率低， 被广泛应用；（b）检测元件。为了保证有效地控制通风量，要对矿井环境和通风机分量进行监测，主要通过传感器测量温度、风量、风压 等数据进行。检测风量可通过放置在已测定断面积的风速检测原件进行，检测原件包括恒温风速仪、流式风速仪等。风压和温度的遥测则可 通过差压变送器和敏热元件进行。对于CO气体浓度的遥测则可通过定电位电解法和红外线吸收法等进行。
2.1.2 通风系统
调节风量有以下两种方式：第一，通过百叶窗等的角度来控制和调节风量。其中叶片的信号通过频率发送器传输至地面控制室。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地下室也可 通过信号的输送而转动叶片；第二，通过变频装置来改变通风机电机的转速。此外，井下局部定时控制通风机，还可通过爆破冲击开关来实 现自动通风。在国外，有的基于设备运行时引起的空气温度和气体浓度的变化检测原件控制局部通风机的运行[2]。
2.1.3 中央控制系统
因微型计算机的接口多、扩展性高，被广泛应用于自动控制中，因此被作为中央控制系统的核心装备。其优点是能有效优化控制系统。其中 中央控制系统的主要工作内容是采集监控站的数据，并据此动态控制通风量。同时，中央系统的任务还包括：第一，向监测站发出监控要求 ；第二，处理反馈信息；第三，修改所获取的相关数据；第四，根据计划方案发出相对应的信号指令；并实时监测设备运行情况，如发生故 障要及时处理[3]。
2.2 实现煤矿通风系统变频自动化的基本前提和原理
对传统的通风系统进行有机改造，才能够真正实现变频自动化。运行原理是以传统控制机理与变频控制机理相结合，形成并联，用变频器来 操控通风主机，进而实现变频与工频的并行回路及自动切换。本系统主要采用2套自动变频器，分别由一个自动控制逆变器和传统的油门控 制阀箱并行，自动化控制系统由可程控制器通过变频控制柜进行控制通风系统，实现煤矿的通风量测算与供给。
3 自动化控制技术在煤矿通风系统的应用
3.1 煤矿通风系统自动化改造的意图说明
节能与环保一直是国家大力发展的工作方向，对于高耗能的煤矿企业而言，节能环保问题尤为重要。如结合现有变频技术，利用流体力学原 理中的流量与转速成正比，流体压力与转速的平方成正比，轴功率P与转速n的三次方成正比的基本理论，变频技术的应用使风机节能功能得 以显著提升。矿井内部由于存在较多的一氧化碳、甲烷及粉尘等，对开采环境造成影响。因此，实施自动化改造，首要问题应是对矿井进行 有毒有害监测，当达到一定浓度时，能够及时开启风机并加大通风量，实现井下气体置换，保证生产安全、提高通风效率。
3.2 基于PLC及变频控制技术的通风系统设计主要原理说明
不改变电机转速，用挡风板、阀门控制来调节，即改变挡风板的开度，改变风阻，进而控制风量，以满足需要的风量。
不改变阀门开度，由变频调速技术控制电机的转速，从而控制风量，即通过改变风机通风能力来满足现场需风要求。基于分析，应用变频调 速控制电机，压力比阀门控制的时候要小得多，变频调速所需功率也小得多，节省了功耗，更有利于节能。与此同时，PLC技术的应用对实 现矿井的远程监控具有重要效果。如PLC具有与通用计算机不可匹及的功能特点，应用简单方便，使用灵活、安装简便，编程容易且简单， 操作维修便捷容易、可靠性高，大大提高了控制水平，对实现远程实时监控具有重要意义，可在煤矿通风系统改进中广泛使用。PLC控制系 统主要的集中控制结构，可以实现对多台生产设备的综合控制，应用于煤矿开采通风系统设计中，可以实现一套系统、多台风机、多点位控 制，对及时根据矿井环境情况计算通风量大小及确定运行风机数量具有重要作用。
4 结语
总之，在煤矿通风系统中应用自动化控制技术，是时代发展的必然趋势。只有适应社会的需求与时代的发展，运用先进的科学技术，才能保 证煤矿井下开采工作安全稳定地运行，促进我国煤炭生产工作的顺利开展。
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[5]王梦潇.自动化控制技术在煤矿通风系统中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2015（10）：36-37.
论文作者:石曙光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/30
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