李旭东

摘要：井下通风关系到井下工作的安全性，加强井下通风系统与自动化控制技术的相互融合有助于提高通风系统的稳定性、灵活性。一般情况下，井下通风系统是建立在基础设施之上的，匹配适宜的风机，提高输风管道设计合理性，降低网格风阻大小，为了进一步提高井下通风自动化控制与技能水平，可以从程序识别节流调节、采用变频技术节能调控两方面进行。

关键词：井下通风;自动化控制;节能

一.引言

我國拥有丰富的地下资源，而地下资源的开采需要花费较大的人力与物力，同时也伴随着一定的危险性，井下通风系统是地下开采工作得以顺利进行的基本保障，直接关系到地下工作人员的身体健康与生命安全，因此具有不可忽视的重要作用。随着现代科学技术水平的不断创新与发展，自动化技术在各个领域中的应用越来越广泛，相比较于传统人工控制方式，通过自动化控制设备运行具有精确度高、实效性好、错误率低以及安全可靠等优点，因此将自动化技术应用到井下通风系统中具有重要的意义，有助于提高进行通风系统的可靠性与稳定性，避免井下安全事故的产生。另外，通过自动化系统的精准控制，还能够降低通风系统的能耗，提高井下开采工作的经济效益，确保井下开采工作的安全、稳定运行。

二.井下通风自动化控制与节能原理分析

对现阶段井下通风采用的设备与类型进行调查和分析，可以看出大部分的井下通风系统都是在基础设施的基础上进行的完善。首先，要根据各个井下通风系统的具体要求，选取适宜的风机设备，保证其能够与基础通风设施完美匹配;其次，要依照井下线路特征规划科学的通风管道，尽可能的保证通风管道的顺滑，减小拐角数量，最大程度降低风阻，保证通风系统的顺畅运行。目前这种传统的通风系统设计能够较好的满足井下工作通风需求，也是井下开展工作得以正常开展的重要影响因素，但是这种通风系统不具备良好的灵活性，无法根据井下工作状况自由的更改通风方式[1]。自动化控制以及节能设施，通常是以自动化控制技术为支持，依照井下通风的实时需求进行设备控制，调整相应的通风方式，优化井下作业过程中的各项资源配置，提高风机的工作效率，尽可能的降低通风系统能耗浪费，也能够显著提升井下通风系统的灵活性与适配性，确保井下通风系统的安全、稳定、高效运行[2]。

三.井下通风自动化控制与节能措施

随着现代社会经济的快速发展，对井下通风的要求也越来越高，在保证通风效果的前提下还要求井下通风系统具有较好的灵活性、较低的能源消耗等。将自动化控制技术应用到井下通风系统控制中，是数字化技术和社会发展进步相结合的产物，一方面能够有效改善井下通风设施的工作效率，降低功率损耗，另一方面也能够对通风系统架构开展科学性评估，提高井下通风系统的合理性[3]。笔者结合自身的工作经验，将井下通风自动化控制与节能措施总结为以下几个方面。

（一）程序识别节流调节

自动化控制技术在现代许多行业领域中都有着非常广泛的应用，实现的基本功能都是利用编程语言控制设备的运行，在井下通风系统的应用也是如此，能够控制井下通风系统中许多部件的动作，比如说控制井下辅扇的运行情况，实现通风系统的调整与优化。首先，按照设置好的程序执行相关操作，通风系统会根据正常的程序指令进行工作，对各个环节进行调控与优化。同时，自动化控制技术可以依照标准要求控制风机的运行状况，对风机的转动速度、做功大小等因素进行管控，也可以根据某个风道的风量要求，对相对应的辅扇通风进行控制。其次，自动化控制技术还可以依照具体的井下通风需求，及时调整风机的运行强度，在保证足够送风强度的背景下，尽可能的降低网格风阻大小[4]。因此，在井下通风系统中融入自动化控制技术，可以有效的防范网格设计中出现相互冲突现象产生，提高了风机将电能转化为风能的效率，最大程度降低风机热能的产生，降低不必要的功率损耗。

比如说工程师在结合自动化控制技术设计某个井下通风系统时，重点要进行系统做功大小可变。第一，分析井下通风特征与需求，建立出整体模型，设置主管道以及分管道两种形式，对风机工作方式进行控制，在初始试验通过以后，逐步采用自动化控制取代机械动力。第二，对风机旋转速度的控制。将风机转速控制和外部网络规划到不同的控制模块中，通过设置风机转速与外部网络转速之间的固定比值来实现风机转速的自动调节，一般来说比值设置为150%左右。第三，在风机送风窗口位置上输入追踪调控指令，在外部程序做功完成后，通过指令自动进行窗口操作。

（二）采用变频技术节能调控

通常情况下，井下通风系统中的电机功率选取需要满足最大负荷使用需求，并且为了降低在启动过程中大电流对电机的损害，一般电机功率的选取规格较大。但是在实际工作过程中，电机出现满负荷运行的情况少之又少。如图1所示为电机cos -η特性曲线图，从中可以看出电机的工作效率随着负荷的增大而增加，当电机处于满负荷运转时，此时的做功效率是最高的[5]。

1.软启动

电机在直接或者采取Y/D方式直接开启时，会产生超过额定电流6倍左右的电流值，会对风机运行性能与寿命产生较大的影响。采取变频技术可以实现风机的软启动，启动过程中电流值从零逐步增加，即便在满负荷状态下启动，电流值也不会超过额定电流大小，不仅提高了电机启动的安全性，降低对风机的损耗，同时也可以降低能源效果，起到节能作用。

2.调速

通过变频技术的应用，风机能够工件井下通风的实际需求，实时改变风机的转速，给予井下工作适宜的风量。

由通风机相似定理

上述公式中，Q1、Q2分别表示两次不同工况下的通风量，M1、M2分别表示两次不同工况下的电机扭矩，P1、P2分别表示两次不同工况下的电机工作功率。

通过上述公式可以得知，当通风系统中负载数值降低时，电机转速也会同步降低，此时通风机功率则呈现3次方递减，通过变频技术的应用能够很好的实现节能目的。

四.结语

综上所述，提高井下通风系统的稳定性、灵活性非常重要，是保证井下工作正常运转的前提和基础。在将自动化控制技术应用到通风系统中时，也要根据不同的工况设计适宜的控制手段，不断提高井下工作的安全性。

参考文献：

[1]代振远.PLC在矿山井下通风系统远程监测中的应用[J].黑龙江科技信息，2017（14）：48.

[2]韩望月.基于PLC的井下通风系统改造方案设计[J].煤矿机械，2014，35（04）：156-157.