李萌萌

（晋能控股煤业集团煤炭事业部成庄矿，山西 晋城 048000）

引言

目前，矿井通风控制系统主要采用了独立控制模式，只能对通风系统运行的风速、风压等情况进行自动监测调整，不仅无法实现对风机运行状态的动态监测，也无法对电网供电情况进行及时预警，无法满足提升矿井通风安全性和稳定性的需求。

本文提出了一种新的矿井通风系统多级联动控制技术，实现了对通风系统、供电网络的智能监测和报警，不仅能够实现对风机运行情况的变频调整，而且也能够实现对风机反风的智能控制和故障自动判断，有效提升矿井通风系统的运行稳定性。

1 多级联动控制系统

为了满足通风系统的运行控制需求，本文所提出的多级联动控制系统实现了将风机运行控制、供电状态检测和地面远程控制进行有机的融合，具有结构简答、可靠性好的优点，其整体控制结构如图1所示[1]。

由图1 可知，在每个井下通风机处均有一个本安控制箱，主要用于对通风区域内的瓦斯含量、一氧化碳含量、风速、温度等进行监控，然后通过对监测数据信息的分析，确定当前风机的运行状态是否满足井下通风安全需求，针对性地对通风机的运行状态进行调整[2]。

图1 通风机多级联动控制示意图

在联动控制系统内设置了对井下变电所进行监测的模块，用于判断变电所供电的稳定性和可靠性，及时进行故障预警，确保通风系统的运行安全性。地面调度中心主要用于接收通风监测系统和电网运行状态监测系统的数据信息，将其运行状态直观地显示在控制中心内，便于监测人员对井下的通风状态进行实时监测。当出现异常时系统自动进行故障定位和报警，便于监测人员及时进行故障修复，提升井下通风系统的运行安全性。

2 风机运行双向自动调速

矿井通风系统正常情况下为正向通风运行，但当井下出现火灾或者其他事故时就需要风机能够进行反向运行，满足紧急情况下的通风需求。目前对通风机运行方向的控制主要是通过人工手动控制，控制效率低，而且若未严格按照操作程序进行切换，还容易引起风机的喘振等，影响通风安全。

该通风控制系统中设置了风向自动调控装置，风机运行时的状态信息会实时显示在工控机监控屏幕上，由于风机的运行速度和方向是通过调整电流的工作电源进行控制的，因此为了实现对风机运行状态的灵活调整，在系统中增加了变频控制器，用于实现对风机运行状态的平滑调节，该控制系统结构如下页图2 所示[3]。

由图2 可知，该控制系统中变频器设置在电源和电机之间，在风机风道内设置有风压变送器，用于对风机的通风情况进行实时监测，然后将压力信号转换为标准电流信号，传输到PLC 控制中心内，通过预先编制好的控制逻辑实现对变频器变频信号的控制和修正，满足精确调整的需求。

图2 风机变频控制逻辑示意图

3 多级联动控制故障诊断

由于该联动控制系统集成了风机运行状态监测、电网运行状态监测等，因此结构相对复杂，一旦出现故障将极难排查，影响通风安全性。本文提出了一种新的系统自诊断控制逻辑[4]，系统在启动运行前首先对系统自身的运行状态进行检测，确保系统自身各个数据的准确性，然后在系统运行时自动对各监测数据进行实时收集和对比，当数据出现异常并满足既定的判别逻辑后系统既判断出现了故障，然后自动对故障位置和状态进行标定，同时对故障原因进行初步分析，将相关数据显示在监控屏幕上，并发出声光报警，提醒监测人员进行快速处理，确保井下的通风安全性。

为了对该多级联动控制系统的实际运行情况进行研究，对优化前后的状态进行统计，结果表明，采用新的系统后，风机运行时的平均故障数量由最初的24.7 次/月降低到了目前的5.31 次/月，平均故障率降低了78.5%，同时井下用于对风机和供电系统进行维护、监测的人员数量由最初的24 人降低到了目前的14 人，人员减少了41.67%，显著提升了煤矿井下通风系统的运行安全性和稳定性，具有较大的应用推广价值。

该通风监测系统结构如图3 所示。

图3 通风联动控制系统监测界面

4 结论

1）多级联动控制系统实现了将风机运行控制、供电状态检测和地面远程控制进行有机的融合，具有结构简答、可靠性好的优点；

2）风机运行自动调速系统能够实现对风机运行状态的平滑调整，多级联动故障诊断系统能实现对故障的自动诊断和预警，提醒监测人员进行快速处理，确保井下的通风安全性；

3）新的控制系统能够将风机运行平均故障率降低78.5%，将通风系统和供电系统巡查人员数量降低36.8%，极大提升了矿井通风系统的运行稳定性和经济性，具有较大的应用推广价值。