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基于压差法的矿井自动通风调节系统研究

来源:用户上传      作者: 马瑞峰 武福生 杨雨

  (1.天地(常州)自动化股份有限公司;
  2.中煤科工集团常州研究院有限公司,江苏 常州213015)
  摘 要:通风调节是矿井通风系统管理的主要工作之一,调节的准确性和及时性直接关系到通风系统安全、平稳和能耗大小。但目前通风调节存在误差大、不及时等问题,本论文通过研究矿井自动通风调节系统,有效的提升通风管理水平,降低因通风系统调节不及时或不准确造成的能耗损失。
  关键词:矿井通风;调节通风;自动化系统
  1 序言
   通风系统调节准确性和及时性直接关系到矿井的安全和运行成本,目前通风系统调节处于人工调节阶段,人员劳动量大,调节不及时且调节准确性差,为进一步解决矿井通风系统管理中的通风调节问题,本论文引进压差法矿井自动通风调节系统。
   该系统包括自动化控制器、压差测试装置、自动调节装置、传感器等。
  2 自动化控制器
   基于压差法的矿井自动通风调节系统核心为自动化控制器,本系统控制器采用西门子PLC为主要控制元器件,包括位移传感器、压差传感器、动力源控制装置(本论文设计动力源是气动,其装置是本安电磁阀)、数据传输、开关按钮、声光报警器等。
   研究的技术关键点为:控制系统原理和控制器基本架构。
   控制系统原理:压差传感器采集压力变化数值,通过设置参数装换为通过调节系统的风量,再根据预先设定的需风量进行比对,确定调节系统通风断面的变化大小,同时位移传感器监视通风断面的变化,保证系统调节准确且快速。
   控制器基本架构,控制器采用PLC控制器,控制器控通过电流信号与位移传感器、压差传感器、动力源开闭按钮相连接,通过开关量与手动按钮连接,通过RS485信号与上位机进行数据和指令的传输,在控制器上预留瓦斯、声光报警器、视频接口,并可以与其他控制器进行数据传输。
  3 压差测试装置
   压差测试装置关系到系统的准确性,是系统最核心的数据采集设备,压差测试装置的技术要求进入测试区域内风流平稳、压差测量精度高、数据采集准确、数据传输快等。
   压差测试装置采用圆形设计,主要是保证压差采集的准确性和进入测试装置的风流平稳,易于测量且数据精度高。
   压差测试装置进风测安装有均风装置,主要是消除通风系统涡流造成的数据采集误差。在测试装置上布置两排数据采集管,其中在每排布置4个压力采集孔,两两对应,测压管深入测试装置内侧10cm处,4个测试孔外部用软管连接,进行压力平均处理。两排测试孔之间距离不得少于1m,主要是保证压差传感器数值的读取和测量。
   压差测试装置对每个测压管进行防尘处理,保证所有测压管的通畅,静压传导准确。
  4 自动调节装置
   自动化调节装置是矿井自动调节通风系统的主要调节机构,本论文采用气动为动力源。
   自动调节装置设计要求调节准确、运行速度慢、密封性好、安全性高等。
   根据技术要求,自动调节装置采用通风断面缩小的方式,调节速度为0.5m/min,移动精度为1cm。
   自动调节装置与压差测试装置相连,通过圆形阻风器向前移动,起到调节通风断面的作用,同时根据压差测试装置中风量的变化,确定圆形阻风器的移动方向和移动大小,位移传感器监测圆形阻风器的移动方向和移动大小。
   圆形阻风器移动动力为缓冲气缸,气缸最快伸出速度为0.5m/min。带载后,移动伸出速度为0.3m/min,满足精确调节的目的。
  5 实验论证
   实验论证是论证系统的完整性和调节的准确性。进一步发现系统存在的问题,并进行修改和完善,为现场实地测试做准备工作。
   主要是在自动风窗前后布置压力测点,单管压差计测量两点压差,与压差传感器数值比对;模拟巷道的断面为半圆拱,尺寸为2.8m(宽)×2.9m(长),人工调节风阻器开口大小;模拟巷道通风选择抽出式通风,通过风机变频,控制测试系统的风量。
   通过多次测试,得出系统测试数据,如表1所示。
   通过实验可以得出,调节装置的调节误差小于4%,所以,矿井自动通风调节系统是可行的。
  6 结论
   通过理论设计和实验验证,得出以下几点结论:
   (1)矿井自动调节通风系统构成为自动控制器、压差测量装置、自动调节装置;(2)矿井自动通风调节系统调节误差小于4%;(3)矿井自动通风调节系统可以解决矿井通风调节不及时和不准确问题。
  参考文献:
  [1]白华宁.矿井通风系统风窗风量自动调节控制装置技术研究[J].科技情报开发与经济,2012,22(20):145.
  [2]吴强,李孝东,秦宪礼.从矿井通风系统改造实例谈调节风窗的重要性能[J].煤矿安全,1996(7):38-41.
  [3]吴勇华.调节风窗的流量特性分析[J].煤炭工程师,1998(4):22-25.
  基金项目:本文系中煤科工集团青年创新基金资助项目(项目编号:2014QN009)
  作者简介:马瑞峰(1986-),男,硕士,主要从事矿井通风系统和矿井降温技术研究。
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