陈银龙 徐世锋

摘 要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，也使得了采矿工程建设的规模不断扩大，矿井通风系统对于调整煤矿井下气候，保证工人的正常活动具有十分重要的意义。煤矿智能化中，智能通风系统建设属于重要的辅助系统之一。智能通风部分对通风系统参数感知、通风设备感知控制、智能通风软件系统等三方面做出了提升要求。而煤矿通风发展现状方面，现阶段主要依靠人工和半人工的管理方式，通风系统的自动化和智能化水平较低，与煤矿智能化建设要求差距较大。基于此，本文主要对煤矿智能通风中局部通风机控制方法及策略做论述，详情如下。

关键词：煤矿智能通风;局部通风机;控制方法;策略

引言

掘进工作面通风利用局部通风机作动力，通过风筒导风的通风方法利用压入、抽出式或者二者混合的方式实现局部通风，一般按照甲烷、粉尘等排出所需并考虑最小需风量综合设计通风量。在巷道掘进过程中，对于没有变频控制的局部通风机，选定通风机后，一般不调整通风机动力或者人工更换通风机改变通风动力。对于能够变频控制的局部通风机，现场有经验的人员按照自身经验不定期地对局部通风机通风动力进行调整。但是以上两种调整方式的共同点都是依靠人工经验来判断掘进工作面需风量，人为改变局部通风动力的状况，没有与现场甲烷、风速等监测数据进行关联分析。所以说局部通风调节缺乏对现场实际需风量分析，无法实现掘进工作面局部通风机的自动或者智能控制。

1局部通风机控制方法

在控制器选择方面，存在两种控制方式，第一种是采用相对独立的可编程逻辑控制器PLC来实现，采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。能够通过监测分站实现通风相关参数的采集，按照控制策略分析后向变频器发送控制信号，从而实现局部通风机实时控制。这种方法不要求局扇控制装置接入煤矿安全监控系统平台，可移植性好，适合现场监测、网络传输等采用不同厂家产品的煤矿现场选用。已经部署通风系统平台的煤礦现场，无需增加PLC控制柜，可通过系统调节的方式实现局部通风机控制。基础数据采集由安全监控系统实现，通风系统地面决策模块完成控制逻辑分析，通过系统分站下发控制指令给局部通风机配套的变频器。其优点是局部通风机自动、智能控制实现方便简单，但是要求煤矿现场有较完整的安全和通风监控系统平台。

2煤矿智能通风中局部通风机控制策略

2.1矿井主通风机系统运行稳定性

煤矿智能通风中局部通风机控制策略之一是矿井主通风机系统运行稳定性控制。煤矿的安全生产需要连续、可靠、稳定的通风，这就要求煤矿主通风机始终保持稳定可靠的持续运转状态，以保证井道的通风量。然而矿井环境错综复杂，主通风机的工作环境伴有大量浑浊污恶的气流，并且工作电压较大，以至于出现故障的概率较大;同时在倒机停机过程中，通风机会频繁发生启动失常，以及备用风机启动存在不确定性等，上述情况都不能确保通风系统的平稳运行。设计了一种新型通风系统模型，其分别从主通风机辅助通风系统失稳控制和主通风机运行异常通风失稳防范两个方向切入，建立了矿井主通风系统平稳运行的维护方案，同时确定了通风失稳的控制总目标，获得了影响工况点的参数响应。同时，以此模型为基础，系统地讨论了调节风量的自动控制方法，进而得到控制通风机系统稳定性的调节策略，从而实现对矿井主通风机系统的稳定控制。将两台通风机列向布置对齐，同时分别在各自的风道通道内设置立风门;当风机启动运转时，所对应的立风门开启，同时备用风机配备的立风门关闭，若违背上述操作，则会使风路出现短路，以及减小井下的有效抽风量。改造升级的主通风机辅助通风系统。为了方便实施控制，构建“通风机辅助通风系统”的控制对象模型。在原系统的基础上，添设了水平风门，且备用通风机可借助水平风门随时启动。此外，当大气与水平风门连为一体时，电机将调整到全开模式，此时风阻值约等于零。备用风机能够平稳轻载启动，这样就提升了电机安全平稳启动的概率，进而克服了主通风机启动故障等困难。

2.2自动调节系统

煤矿智能通风中局部通风机控制策略之二是自动调节系统。井下瓦斯浓度自动调节通风控制系统由PLC智能控制系统、变频器、局部通风机及各个按钮和警报信号灯等组成。既可以人工控制也可以实现自动控制，整个自动调节系统采用PLC智能控制，以井下瓦斯浓度为参考变量实现通风机风速的自动调节。该控制系统由PLC控制器、变频器、通风机和瓦斯浓度传感器组成闭环反馈控制系统，该闭环控制系统以给定的瓦斯浓度为输入指令，比较控制环节为PLC控制器，控制器控制变频器来控制通风机通风量，被控对象为井下瓦斯等危害气体的浓度，反馈环节为瓦斯等危害气体的浓度传感器，同时也要考虑到温度对井下瓦斯浓度的干扰，合理的通风量是随着矿井下瓦斯等危害气体的浓度改变而改变的。控制原理为：自动检测时，瓦斯浓度传感器将瓦斯浓度传入PLC单片机，处理后与给定的瓦斯浓度值产生偏差，该偏差传递给PLC控制模块，通过PLC控制模块自动调整变频器频率来控制风机的运行风速，当瓦斯浓度传感器测得瓦斯浓度高时，风机风俗加大，瓦斯浓度传感器测得瓦斯浓度低时，风机风速减小，最后实现随着瓦斯浓度的变化自动控制风机风速的效果。自动调节装置在矿井下实现了不同瓦斯浓度风机风速的自动调节，也考虑了矿井下温度对瓦斯浓度的影响，即保证了瓦斯在规定浓度范围内，也避免了风速过大引起的灰尘和温度引起的瓦斯浓度变化。以往大多数矿井下的瓦斯排放都是人工检测排放，这样存在很大的安全隐患，对工人的安全有很大的威胁。自动化检测调节瓦斯浓度实现后，减少了工人的检测，也减少了人为引起的检测结果误差，工人矿井下工作安全性大大增加。

2.3煤矿局部通风机智能调速设计与仿真

煤矿智能通风中局部通风机控制策略之三是煤矿局部通风机智能调速设计与仿真。目前，煤矿井下局部通风机普遍采用“一风吹”工作模式，最大程度满足通风需求，但长期运行时存在安全隐患、稳定性不高、节能效果差。有些煤矿采用基于PID控制的局部通风机控制系统，但无法根据井下瓦斯浓度实时调节局部通风机电动机转速，调速算法落后。因此，研究煤矿局部通风机智能调速系统对于提高煤矿井下生产安全性、改善井下工作环境、节约电能具有重要的意义。随着国家智能化矿井建设的不断推进，模糊控制技术、神经网络技术逐渐应用于煤矿智能调速控制系统。基于T-S模糊神经网络控制的局部通风机智能调速方案在实时性、稳定性、跟随性方面表现优越，调速效果较好。

结语

总之，通过煤矿智能通风中局部通风机控制，延长了风机、风筒的使用寿命以及节能降耗的目的，满足井下实际使用要求，可以进一步在更多设备中研发并增加使用数量。

参考文献

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