摘要：煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分，合理、穩(wěn)定、可靠的礦井通風(fēng)系統(tǒng)是保證礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，隨著我礦開采深度、強(qiáng)度的增加，通風(fēng)阻力、風(fēng)量產(chǎn)生較大變化，因此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主扇的運(yùn)行情況，當(dāng)運(yùn)行主扇出現(xiàn)故障時(shí)，迅速切換備用主扇，保障井下的正常通風(fēng)，保障井下作業(yè)人員的生命安全，具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)機(jī)；監(jiān)控；改造abstract:thecoalmineventilationsystemincoalminesafetyproductionisanimportantpart,reasonable,stable,reliablemineventilationsystemistheguaranteeforminesafetyinproductionbase,withtheminingdepth,strengthisincreased,airresistance,airproducedbiggerchange,soreal-timemonitoringofmainfanoperation,whentheoperationofthemainfanwhenafaultoccurs,therapidswitchingofmainfan,protectionofundergroundnormalventilation,thesafeguarddownholeoperationpersonnellifesafety,hasveryimportantsignificance.keywords:ventilator;monitoring;transformation改造背景由于目前許多老礦井的大型通風(fēng)設(shè)備技術(shù)落后，設(shè)備老化加上經(jīng)多年運(yùn)行，故障和隱患逐漸顯現(xiàn)，給現(xiàn)場(chǎng)的使用和維護(hù)帶來一系列問題。但是鑒于生產(chǎn)條件、初期基建條件和近些年煤礦經(jīng)濟(jì)條件等因素的制約，這些面臨淘汰的設(shè)備還未能完全被更換掉；同時(shí)，完全更換影響生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。針對(duì)此情況，最好的解決辦法是進(jìn)行技術(shù)改造，即結(jié)合實(shí)際在原有的基礎(chǔ)上把存在嚴(yán)重隱患、技術(shù)落后、效率低下的設(shè)備或裝置進(jìn)行更新或改造，利用先進(jìn)的技術(shù)或產(chǎn)品進(jìn)行嫁接，使其重新煥發(fā)生機(jī)與活力。目前我礦西風(fēng)井主扇的監(jiān)控系統(tǒng)，只是由一些分散的溫度顯示器，負(fù)壓管及高壓?jiǎn)?dòng)柜上的電流表組成，無風(fēng)量監(jiān)測(cè)，風(fēng)門位置檢測(cè)等裝置。無法實(shí)時(shí)了解通風(fēng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)。在進(jìn)行正常及故障倒機(jī)時(shí)需分別對(duì)風(fēng)門絞車、主扇一、二級(jí)電機(jī)分別進(jìn)行操作才能開啟備用主扇。存在倒機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，容易誤操作等嚴(yán)重問題。針對(duì)這一系列的問題，本項(xiàng)目采用西門子公司的s7-300系列plc，通過工控機(jī)上位機(jī)監(jiān)控軟件和plc進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。實(shí)現(xiàn)對(duì)我礦西風(fēng)井主扇的運(yùn)行狀態(tài)，故障、正常倒機(jī)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控。大幅提升了西風(fēng)井主扇運(yùn)行的安全性、可靠性；減少了故障倒機(jī)、正常倒機(jī)的停風(fēng)時(shí)間；便于機(jī)電管理及生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握礦井通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)具有非常重要的意義。對(duì)于傳統(tǒng)的主扇監(jiān)控方法具有較大的推廣價(jià)值。1通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造方案一、總體實(shí)施方案西風(fēng)井有二臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)均配之一個(gè)控制和信號(hào)采集柜（簡(jiǎn)稱plc控制柜）；plc控制柜的控制核心采用西門子公司的s7-300系列plc，通過工控機(jī)上人機(jī)監(jiān)控軟件和plc進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由二個(gè)plc控制柜和二臺(tái)工控機(jī)組成，它們之間通過路由器用以太網(wǎng)進(jìn)行連接，構(gòu)成局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在正常情況下，每一臺(tái)工控機(jī)都可以對(duì)任何一臺(tái)plc控制柜發(fā)出控制命令及接受它們的數(shù)據(jù)，因此工控機(jī)屬于冗余配置。2通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能2.1通風(fēng)機(jī)的控制方式；自動(dòng)方式：如果控制柜上或組態(tài)軟件的運(yùn)行窗口中被選風(fēng)機(jī)的待機(jī)燈亮，表示此臺(tái)風(fēng)機(jī)已經(jīng)具備了自動(dòng)運(yùn)行的必要條件，例如高、低壓柜沒有故障、電機(jī)和軸承超溫正常、集中就地箱在自動(dòng)方式，各風(fēng)門在相應(yīng)位置等，此時(shí)可以用自動(dòng)方式運(yùn)行；操作方式可以按工控機(jī)上（軟按鈕）或plc控制柜上的按鈕。檢修方式：在對(duì)一臺(tái)經(jīng)過檢修的風(fēng)機(jī)需進(jìn)行試運(yùn)行，在不影響另一臺(tái)運(yùn)行風(fēng)機(jī)正常工作情況下進(jìn)行調(diào)試的那種工作方式叫檢修方式；此時(shí)那臺(tái)被檢修過的風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)由風(fēng)機(jī)的檢修門進(jìn)風(fēng)，操作方式可以按工控機(jī)上（軟按鈕）或plc控制柜上的按鈕。手動(dòng)方式：此方式為當(dāng)plc或系統(tǒng)產(chǎn)生故障，不能用自動(dòng)運(yùn)行程序控制時(shí)的應(yīng)急起動(dòng)方式，此時(shí)風(fēng)機(jī)的操作不能在工控機(jī)上執(zhí)行控制。操作員必須在對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況有充分了解的基礎(chǔ)上，將風(fēng)機(jī)運(yùn)行所需的對(duì)應(yīng)設(shè)備的方式轉(zhuǎn)換開關(guān)處于就地檔，直接在集中就地箱用起停、開關(guān)按鈕控制各個(gè)設(shè)備。調(diào)試方式：用于調(diào)試試驗(yàn)和風(fēng)機(jī)性能測(cè)試的工作方式。2.2通風(fēng)機(jī)風(fēng)門自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)控制風(fēng)門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門的開閉，在每臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)門兩邊各安裝一個(gè)磁性傳感器，利用風(fēng)門傳感器（磁鋼式）并監(jiān)測(cè)連續(xù)到位信號(hào)，在一定的時(shí) 間內(nèi)檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的信號(hào)，檢測(cè)到全部固定個(gè)數(shù)的信號(hào)后確認(rèn)風(fēng)門是否開到位或關(guān)到位，從而實(shí)現(xiàn)plc柜對(duì)各風(fēng)門控制。并全部在畫面上顯示風(fēng)門實(shí)時(shí)位置顯示。2.3通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)核心系統(tǒng)采用公司的s7-300系列plc作為每個(gè)子控系統(tǒng)的控制核心，輔之以著名的工業(yè)監(jiān)測(cè)、監(jiān)視、控制軟件mcgs(網(wǎng)絡(luò)功能)，為保證本控制系統(tǒng)的先進(jìn)性，我們機(jī)房?jī)?nèi)的所有設(shè)備均采用plc控制，每個(gè)子控系統(tǒng)的控制核心，輔之以著名的工業(yè)監(jiān)測(cè)、監(jiān)視、控制軟件mcgs,為保證扇通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性，plc選用日本西門子s系列作為控制核心。2.4通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可靠的供電方式控制風(fēng)機(jī)電機(jī)高壓柜啟動(dòng)柜（需要具備遠(yuǎn)控功能）的分、合閘，并監(jiān)測(cè)電機(jī)降壓運(yùn)行、全壓運(yùn)行狀態(tài)（東風(fēng)井）；先行啟動(dòng)一級(jí)電機(jī)，根據(jù)一級(jí)電機(jī)電流的實(shí)時(shí)曲線和回落狀況再啟動(dòng)二級(jí)電機(jī)。并加時(shí)間時(shí)間輔助監(jiān)控。在風(fēng)機(jī)倒機(jī)時(shí)自動(dòng)顯示倒機(jī)畫面，即顯示風(fēng)門實(shí)時(shí)位置和電機(jī)的電流曲線畫面。同時(shí)采集各個(gè)進(jìn)線柜和啟動(dòng)柜的分合閘信號(hào)傳輸至plc控制柜通過畫面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而保證了通風(fēng)機(jī)的可靠運(yùn)行。2.5通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)改造2.5.1軸承溫度監(jiān)測(cè)原軸承溫度監(jiān)測(cè)用的是電接點(diǎn)溫度表，現(xiàn)改為pt100溫度傳感器（5個(gè)），把該信號(hào)傳到現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集箱，匯總后送到plc控制柜。2.5.2軸承振動(dòng)監(jiān)測(cè)在軸承箱上安裝振動(dòng)探頭（每臺(tái)風(fēng)機(jī)的前后級(jí)各一個(gè)，共計(jì)4個(gè)），把該信號(hào)傳到現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集箱，匯總后送到plc控制柜。2.5.3電機(jī)軸承油位開關(guān)監(jiān)測(cè)電機(jī)原軸承潤滑油沒有油位開關(guān)，所以需增加油位開關(guān)，把該信號(hào)傳到現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集箱，匯總后送到plc控制柜。2.5.4全壓、靜壓、風(fēng)量監(jiān)測(cè)原全壓、靜壓監(jiān)測(cè)采用的是u型管，無風(fēng)量監(jiān)測(cè)，所以需增加2個(gè)氣壓傳感器，風(fēng)量信號(hào)通過電機(jī)功率及風(fēng)道端面進(jìn)行計(jì)算。2.5.5高壓電量監(jiān)測(cè)通過和新的高壓柜中的綜合檢測(cè)裝置通訊，采集有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓、電流等信號(hào)；各種報(bào)警信號(hào)等；3監(jiān)控系統(tǒng)控制方式3.1通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)工作方式通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)、檢修三種控制方式。在自動(dòng)方式運(yùn)行下，是按預(yù)先編制的程序進(jìn)行集中控制。手動(dòng)方式是當(dāng)監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)和控制plc全部癱瘓時(shí)，通過硬件設(shè)備起停按鈕緊急開車方式。主要的保護(hù)通過繼電器起作用，確保通風(fēng)圖1：通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程機(jī)及相關(guān)設(shè)備不出安全事故。當(dāng)通風(fēng)機(jī)檢修方式下運(yùn)行是用于另一臺(tái)通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行，本臺(tái)通風(fēng)機(jī)檢修完成后的短時(shí)試運(yùn)行或通風(fēng)機(jī)調(diào)試方式，過程類似自動(dòng)方式，只是進(jìn)風(fēng)由檢修門進(jìn)風(fēng)。以上各種不同運(yùn)行方式是滿足通風(fēng)機(jī)在不同狀態(tài)下生產(chǎn)的需要所做的。在不同的運(yùn)行方式下，采用不同的運(yùn)行狀態(tài)。通風(fēng)機(jī)具體啟動(dòng)流程如圖1所示。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)和信息，建立各類信息庫。根據(jù)工藝要求編程，自動(dòng)進(jìn)行通風(fēng)機(jī)所屬設(shè)備的順序起動(dòng)、停止和各類保護(hù)。通風(fēng)機(jī)葉片根據(jù)穩(wěn)定風(fēng)量和通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的狀況進(jìn)行葉片角度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。操作站以人機(jī)對(duì)話方式指導(dǎo)操作，在自動(dòng)狀態(tài)下，可用鍵盤或鼠標(biāo)器實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)受控設(shè)備的起停操作。4.調(diào)試運(yùn)行情況現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行(2011年5-9月份)。在我們的精心設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試下，經(jīng)過近3個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)證明自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)質(zhì)量合格、滿足現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用要求，達(dá)到減小倒機(jī)時(shí)間、增加系統(tǒng)運(yùn)行安全性、可靠性的目標(biāo)，試驗(yàn)項(xiàng)目及目的：4.1空、重負(fù)荷試運(yùn)行。高壓?jiǎn)?dòng)柜空、重負(fù)荷分合閘和調(diào)整各保護(hù)系統(tǒng)參數(shù)，保證系統(tǒng)安全可靠。通過plc監(jiān)控柜與高壓?jiǎn)?dòng)柜、各傳感器、風(fēng)門絞車接觸器對(duì)接后，空負(fù)荷聯(lián)合試運(yùn)行，檢查監(jiān)控系統(tǒng)軟件的可行性、可靠性。調(diào)整一、二級(jí)電機(jī)啟動(dòng)延遲時(shí)間，模擬量模塊的參數(shù)設(shè)置，保證帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，通過試驗(yàn)，細(xì)致調(diào)整，確保帶負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)主扇啟動(dòng)平穩(wěn)，風(fēng)門絞車動(dòng)作可靠，負(fù)壓、風(fēng)量、溫度、風(fēng)門位置檢測(cè)、電壓電流檢測(cè)準(zhǔn)確，系統(tǒng)性能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4.2主扇自動(dòng)倒臺(tái)試運(yùn)行將plc監(jiān)控柜轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到自動(dòng)位置，如果控制柜上或組態(tài)軟件的運(yùn)行窗口中被選風(fēng)機(jī)的待機(jī)燈亮，表示此臺(tái)風(fēng)機(jī)已經(jīng)具備了自動(dòng)運(yùn)行的必要條件，例如高、低壓柜沒有故障、電機(jī)和軸承超溫正常、集中就地箱在自動(dòng)方式，各風(fēng)門在相應(yīng)位置等，此時(shí)可以用自動(dòng)方式運(yùn)行；按工控機(jī)上（軟按鈕）或plc控制柜上的按鈕。主扇、風(fēng)門絞車按照倒臺(tái)操作順序自動(dòng)進(jìn)行倒臺(tái)。通過試車，新監(jiān)控系統(tǒng)各部分均運(yùn)轉(zhuǎn)正常。5.結(jié)論通風(fēng)機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)改造后風(fēng)機(jī)倒臺(tái)控制精確，倒臺(tái)的速度提高2.5分鐘以上，減小了倒臺(tái)時(shí)井下的停風(fēng)時(shí)間，對(duì)風(fēng)機(jī)的各種性能參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，集中顯示在工控機(jī)界面上便于掌握通風(fēng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)主扇運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控便于整體調(diào)度礦井的安全生產(chǎn)，為六礦增產(chǎn)計(jì)劃（以風(fēng)定產(chǎn)）提供了科學(xué)依據(jù)，還提高了礦井的安全系數(shù)和工人作業(yè)環(huán)境，因?yàn)橥L(fēng)機(jī)葉片角度可以根據(jù)負(fù)荷情況，進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣我們可以做到根據(jù)礦井實(shí)際需要風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以避免礦井用風(fēng)的損失，從而節(jié)能，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益.注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以pdf形式查看。