摘要：现在我国矿产资源主要都是通过地下开采的渠道获取，但是现在社会发展迅速，浅层次资源在这一过程中迅速减少，因而地下开采资源会越来越难以获取，很多露天的矿场都转到了地下。而矿井越来越多越深就会导致对矿井下的通风安全工作要求提高，进而会有着更加频繁的通风，因而对矿井通风节能的研究是十分有必要的。
关键词：井下通风；多级基站；节能与监控
一、前言
矿井风机是矿井的关键设备，在矿井施工过程中有着十分重要的地位。现在矿井施工呈现向深部发展的趋势，因而井下的通风系统也变得更大，具有更重要的地位。大红山铜矿井下有着作业场所多、风路长、风网复杂的特点，如果依然使用传统的通风系统管理手段则难以满足现在大红山铜矿的多基站通风系统管理需求。
各关节微分运动。二、矿山通风系统的现状
各关节微分运动。大红山铜矿施工过程中使用的风机现在一般是单机分散的布置，主要使用的是功率为30KW~132KW的K40系列轴流式风机。大红山铜矿运行过程中因为没有使用变频设备，所以要对风机流量进行调整的时候必须手动的对叶片的间距角度进行调整，而风机运行的过程中电机一直是处于最大转速状态。在通风系统进行日常监测方面主要是靠人工对检测粉尘浓度和一氧化碳浓度、风压风速等进行检测，而对设备的运行状态判断一般是根据巡检人员的工作经验进行直观判定。
各关节微分运动。三、风机远程监控系统的设计方案
各关节微分运动。对于风机远程监控系统的设计进行概述，并提出两种具体的设计方案。
各关节微分运动。3.1设计概述
各关节微分运动。设计过程中使用层级结构的设计方式，最底层是现场控制，主要由传感器和控制器组成，其主要功能在于对现场的参数进行采集并运行来自上一级的指令。中间一级是过程控制，使用了控制器和I/O接口，在这一级当中主要是对数据进行转换和处理，这一级也是系统的核心。最上面一层是监督控制和工程控制，是使用了通用组态软件进行开发的监控软件，通过人机交互的模式来完成数据储存和组织，具体方案设计了两种。
各关节微分运动。3.2方案一
各关节微分运动。第一种方案使用了一台工业控制机，有着比较多的控制器插槽和I/O借口模块，有很高的投资的同时也有着比较大的技术风险。这一方案中四台风机受一个工业控制器控制，所有分布于每台风机附近区域内的传感器均需连接到工业控制器处，该方案当中如何让保证传感器采集到的信号不会受到电缆电容影响，如何让工业控制器输出得到的信号能够直接有效控制变频器来达到对风机的控制效果，都是十分难以解决的问题。实施过程中首先要确保工业控制器能够远离风机，远离控制柜台的风机要维修的时候应当切换运行方式放到较远处进行检查维修，其次如果某台风机因为各种原因不能工作时必须将其米底莫区域的风机采用手动控制或者直接停止。
各关节微分运动。3.3方案二
各关节微分运动。方案二当中每台风机都对应了一个工业控制器，但是与此同时插槽数和I/O模块数都相对较少，因而总体费用较低。同时工业控制器只是对所控制的风机周围情况进行采集，需要较短的电缆，因而也没有很严重的分布电容等干扰因素，得到的数据就有着比较高的精确度；同时某一个风机如果出现了故障，则其他风机在故障风机检修过程中依然可以独立运行，风机系统的运行就有着更高的可靠性；工业控制器和上位工业控制及之间网络很通畅的时候工业控制器把自身采集到的数据发送出去，上位机来进行米莫底区域和风机控制系统之间的联动一级控制过程，如果工业控制器和上位机之间通信因为各种原因难以完成的时候工业控制器会自动根据数据来进行运行控制过程，并不会因为网络系统出现了故障就导致整个系统都不能够进行自动控制，因而有着较高的可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆方案二当中实现了通风质量在线监测，既解除了繁重的体力劳动，同时还符合国务院23号文，及国家安监局针对此文具体发布的“金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监督检查暂行规定”的要求，具有很高的可行性。与此同时方案二的设计对于通风设备可以达到远程的实时控制，系统完成之后远程情况下就可以根据环境具体情况来自动检测环境数据和风机运转效果，达到了远程管理风机的效果。系统建设完成之后的远程操作模块和就地手动操作的方式是相同的，但是获得的效果也是相似的，能够直接启停调速，进而有着比较低的劳动强度。方案二总体来说有着很高的系统运行安全性，建设完成之后控制器根据风机电机的电流电压等参数来对运行状态进行反馈和判断，如果出现问题也能够第一时间的发出处理指令，必要时关闭电机并提示有关管理人员来避免异常运行可能会带来的危害。方案二中对电机的故障可以进行基本的判断，基于输入输出及信号处理进行判断，如果电机的输出量超标则认为已经发生故障，或者要求比较高的话也可以使用数学方法来对输出幅值相位频率等之间的联系进行分析，进而判断故障情况。
各关节微分运动。四、改造前后的风机节能效果
各关节微分运动。对改造前后电机运行效果和节能效果进行分析，改造之前风机的电机开启时直接起停，电机启动电流比额定电流高出5-7倍，有着好高的损耗的同时也会对电网产生十分明显的冲击，同时还有着较大的机械磨损和振动效果。改造完成之后风机则是使用变频调速的方式运行，能够有效的限制启动电流到一个很低的范围当中，进而就降低了起动损耗，也避免了对电网过于严重的冲击效果。变频器当中应用了直流电容器导致输入的功率因数接近电机励磁无功电流，进而能够节省大量成本。110KW交流异步电动机所带的风机全年节能大于20万元，大红山铜矿的米底莫区域中使用的电机为110KW风机1台，55KW风机1台，30KW风机2台，总计功率为225KW，如果按照方案二进行设计则可以在一年内节约能源耗费41万元以上，同时对于故障安全性等的规避会带来更大的成本节约效果，能够及时发现并停止机器，进而避免故障带来的损失。
各关节微分运动。五、通风系统安全措施
各关节微分运动。为保证通风系统安全，硬件配置建议：（1）井下设备运行环境不同于地表，变频器在复杂环境下难免故障较多，机电技术人员技能跟不上，可以在变频柜上增加一个接触器控制的旁路系统，也确保在变频器故障时能及时启动设备。（2）考虑到井下压差较大的实际问题，如电机主回路断开时，通风机在系统风压作用下会高速反向转动，此时通风机的电机处于发电状态，极易损坏变频器，可以在变频器的出线端增设一个接触器用于隔断。（3）同时通风机正常属于轻载启动，但在自然高速反转情况下正向启动实际启动负载较高，而变频启动会降低启动转矩，存在正常情况下无法启动的情况，可以考虑配置制动单元和制动电阻或变频器选型放大一级。
各关节微分运动。六、结束语
各关节微分运动。现在人们对于煤炭资源和金属资源等的需求越来越高，而现在地下开采朝向深入开采和大规模开采发展，因而矿井下工作状态的控制就越来越重要。风机监控系统的设计对于地下开采的施工环境有着十分关键的影响，文章提出两种方案并确定方案二有着明显的优势，经分析可知大红山铜矿的米底莫区域中如果使用方案二进行设计则可以有着良好的节能效果，同时还提高了安全水平。
各关节微分运动。参考文献：
各关节微分运动。[1]李卫国，任甲泽，贾敏涛. 矿井多级（机）站通风系统反风方法研究[J]. 现代矿业，2018（5）.
各关节微分运动。[2]李红军，张建武，王广进，等. 矿井主通风机变频调速节能技术研究[J]. 科学技术创新，2018（16）.
各关节微分运动。[3]王勋. 煤矿机电变频控制技术与节能方法研究[J]. 中国设备工程，2018（3）.
各关节微分运动。[4]贾敏涛，高伟，吴冷峻. 深井矿山局部制冷降温技术研究[J]. 金属矿山，2018（8）.
各关节微分运动。[5]李刚，王彦军，汪群芳. 罗河铁矿井下通风远程集中监控系统设计[J]. 现代矿业，2017（2）：176-179.
各关节微分运动。[6]刘国强. 寒冷地区高校集中供暖系统多级调节与节能优化运行方法研究[D]. 华南理工大学，2017.
论文作者:杨凤军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：风机论文; 微分论文; 关节论文; 控制器论文; 矿井论文; 方案论文; 电机论文; 《基层建设》2019年第1期论文;