矿井压风系统的自动化监控的改造及应用

矿井压风系统的自动化监控的改造及应用

摘要：采用PLC控制技术，结合先进的传感器检测技术，智能配电柜等，使得压风机房达到无人值守远方智能监控的目的，从而节省人工，提高系统的运行效率。

关键词：矿井压风自动化监控煤矿

1前言

随着国家对煤矿“六大系统”的完善，压风自救系统是煤矿“六大系统”之一，所以压风系统由原来的生产元素向安全元素方面倾斜，是矿井安全自救的一个重要环节，随着PLC在煤矿系统的应用，压风自动化的监控系统也逐渐应用于压风系统中。采用PLC控制技术，结合先进的传感器检测技术，智能配电柜等，使得压风机房达到无人值守远方智能监控的目的，从而节省人工，提高系统的运行效率。

2自动化系统的总体设计方案

2.1自动化方案

东欢坨压风风机房共安装5台螺杆式压风机，3台工作，2台备用。压风机型号为LU250W-8.5，功率为220kw，采用变频调速启动，利用一趟Φ273的管路向井下供风，工作压力为0.7MPa，冷却方式采用水冷方式所有空压机的冷却水都经过回流进入集水池，经过冷却后由供水循环泵供给工作的空压机。循环水泵，两用两备，若一台水泵

故障后自动切换到另一台循环泵。

增加无人监控系统后可实现在上位机对5台空压机进行基于管道压力的优化循环运行控制、空压机及变频器的运行参数远程监视、运行参数无纸化记录、空压机冷却水潜水泵的控制及监视、空压机房的整体情况视频监控等等。

2.2系统设备及组成

（1）通讯线路

压风机和视频监控摄像头以太网口接光网交换机，在调度中心用光网交换机转化为以太网信号，接入路由器，然后接入工控机网卡。

监控系统单路线路结构

（2）PLC及传感器

为了达到自动化远方监控的目的，需增加的传感器包括温度传感器、压力传感器、液位传感器。温度传感器用来检测回水池温度以及空压机风包温度，压力传感器用来检测冷却水供水压力，气体流量用来检测每台空压机的供气量。

温度传感器采用精度较高的Pt1000；液位传感器采用一体投入式，直接投入水池；压力传感器直接通过螺纹连接到供水管道。所有的传感器信号采用抗干扰能力较高的4-20mA形式。

（3）PLC控制柜

现场安装一台PLC控制柜，负责采集回水池的温度、液位和压力信号以及对一些开关量的控制。同时具有对空压机“远程/就地”控制方式切换的功能。

3系统可以实现的功能

3.1空压机优化循环运行控制

空压机是矿上空气动力设备的动力源，动力达标的一项主要指标就是管道压力。空压机出气口通向共同的储气罐，经过检测储气罐或主管道的压力可以得知供给气动设备的气体压力情况。

在空压机增加了变频器调频后，两台空压机并联运行时，根据管道压力调节变频器的频率从而使系统达到节能目的。但是这种运行情况不能根据各台空压机运行累时进行优化运行，空压机一直在运行效率高的几台，使得运行空压机的器件寿命大减。经过优化循环运行后，可以使得在满足管道压力要求的情况下，让空压机逐台循环运行，空压机的寿命平均化，这样可以延长空压机的使用寿命，系统运行的可靠性得到提高。

具体的控制策略按照以下模式：在管道压力达到要求压力后的10分钟内，如果压力一直增加，可以关闭一台空压机。在下一次压力不足时可以选择开这一台或其他空压机，由空压机的运行周期决

定，如果周期达到设定值，选择开下一台。

3.2空压机冷却水系统的监控和报警

空压机冷却系统是空压机的重要部分，冷却温度高时空压机报警停机，同时也会对空压机的器件寿命产生不利影响。水冷系统的冷却效率较高，但是由于需要辅助的循环水系统，循环水系统的各环节要保证经常性检修，并且，在循环水出现问题时要及时报警并停机。因此，在回水池内的出水口安装温度传感器，检测回水温度，回水温度高则作为报警停机的一个主要参数；在水池内安装液位传感器，检测液位过低时报警停机；在供水管道上安装冷却水供水压力，压力过低时报警。

在实现无人值守后需在调度中心实现对循环泵的启停控制和状态监视，循环泵的启停通过空压机房的PLC柜实现，同时可以采集循环泵的接触器的辅助触点作为反馈。

3.3空压机房的视频监控

视频监控可以直观的看到空压机房的情况，并能够记录视频。安装摄像头后可以观看空压机房的整体情况。在空压机开机前可以通过视频监视现场情况，辅以声光提示报警，对现场人员进行开机提示。

3.4运行参数无纸化记录

以往空压机运行参数都是由操作人员进行定时记录，人员记录的

间隔较大，存在一定的安全风险。无人值守后系统的参数记录由计算机完成，参数准确，准时，形成规律性报表和曲线，并且不同值班人员形成各自的报表，分类清楚，为日后统计和查询规律提供良好的条件。

无纸化记录的参数包括各空压机和变频器的运行参数，报警参数，操作记录以及冷却水系统参数等。

3.5 监控软件

监控软件采用组态王6.55，监控软件点数为无限点。监控系统的功能强大，除了可以模拟现场运行状况外，软件的数据处理能力也很强大，可以满足对数据存储查询和打印的需要。

系统结构

3.6系统报警及故障保护功能

监控系统的预警和报警是系统的主要功能，在系统中设置以下预警和报警：

（1）空压机报警的组态画面提示和声光报警，并提示报警原因；（2）变频器报警的组态画面提示和声光报警，可以提示部分报警原因；（3）所有安装的传感器的断线和短路的组态画面报警提示；（4）空压机回水温度高、压力低、液位低报警，在组态画面提示，提供声光报警；（5）系统通讯线路故障报警；（6）设备检修周期时间到达的

预警；

当出现以上报警提示，但在规定的时间内仍未解决的，将会自动使空压机停机，而避免空压机的出现更严重的故障。

结束语

东欢坨矿压风机房的自动化监控系统已经投入正常使用，在地面控制室根据风压及水泵的效率情况，自动控制空压机的启动和停止，合理的调度5台空压机的运行。系统通过上位机以图形、图像、数据等方式，直观形象地反映系统工作状态，电机电流、空压机的出风压力、冷却水温度、润滑油压力等参数，真正实现了无人值守自动化压风的功能，节省人力50%，安全性提高60%以上。

参考文献：

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