局部通风机自动化集控在黄陵一号煤矿的应用.pdf

2 O 1 6年 7月 第 1 3 期 总第 3 5 9 期 内 蒙 古 科 技 与 经 济 I n n e r Mo n g o l i a S c i e n c e Te c h n o l o g y E c o n o my J u l y 2 0 1 6 No． 13 Tot a l No． 35 9 局部通风 机自 动化集控在 黄陵一号煤矿的应用 沈 超 黄陵矿业有限公 司， 陕西 黄陵7 2 7 3 0 7 摘 要 通 过 黄 陵 一 号 矿 煤 矿 掘 进 工 作 面 通 风 远 程 智 能 化 控 制 系 统 的 应 用 ， 实现 在 调 度 中心 远 程 控 制 ， 实 时监 控 各 种 参 数 ， 达 到 减 员 增 效 的 目的 。 关 键 词 PI C； 通 风 机 ； 瓦 斯 浓 度 ；自动 化 ； 集 控 中 图 分 类 号 TD7 24 ． 4 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1 O0 7 6 9 21 2 01 6 l 3 0 09 O O3 局 部 通 风 机 是 局 部 通 风 的 核 心 设 备 ， 由 通 风 机 及 其 控 制 设 备 组 成 的 通 风 系 统 是 保 证 掘 进 工 作 面 安 全 生 产 必 备 的 重 要 措 施 。 据 不 完 全 统 计 ， 矿 井 瓦 斯 爆 炸 事 故 中 7 0 发 生 在 掘 进 工 作 面 。 局 部 通 风 机 正 常 运 行 与 否 直 接 影 响 井 下 工 人 的生 命 安 全 和 矿 井 的 生 产 效 益 。 目前 ， 黄 陵 一 号 矿 井 下 有 7套 局 部 通 风 机 四 盘 区 运 输 探 巷 、 四 盘 区 回 风 探 巷 、 8 O 1进 风 顺 槽 、 8 0 8进 风 、 8 0 6回 风 、 6 2 0进 风 、 6 2 0回 风 ， 在 调 度 中 心 均 无 法 实 时 监 控 局 部 通 风 机 的 运 行 状 态 、 工 况 参 数 ， 无 法 实 现 远 程 集 控 。 1局 部 通 风 与 瓦 斯 涌 出 理 论 良好 的 局 部 通 风 是 实 现 掘 进 工 作 面 安 全 生 产 的 重 要 保 证 ， t Z 是 迅 速 有 效 地 防 治 瓦 斯 事 故 的 关 键 所 在 。矿 井 局 部 通 风 与 井 下 瓦 斯 涌 出 有 着 密 切 的 关 系 ， 做 好 局 部 通 风 工 作 ， 控 制 瓦 斯 涌 出 ， 事 故 发 生 率 自然 会 减 少 ， 它 们 在 煤 矿 生 产 过 程 中 是 互 为 因 果 的 辩 证 关 系 。 瓦 斯 涌 出会 造 成 瓦 斯 爆 炸 事 故 ， 瓦 斯 爆 炸 发 生 的 条 件 有 3个 一 定 量 的 瓦 斯 4 ～ 1 5 、 充 足 的 氧 气 氧 气 含 量1 2 以 上 和 点 火 源 6 5 0 ℃ 以 上 ， 这 3个 条 件 缺 一 不 可 。 首 先 ， 从 矿 井 中 的 氧 气 来 看 ， 一 般 进 入 矿 井 中 的 氧 气 含 量 约 为2 O ． 9 ， 而 随 着 矿 井 开 采 延 伸 ， 巷 道 逐 渐 增 长 ， 混 合 二 氧 化 碳 、 瓦 斯 等 其 他 气 体 逐 渐 增 多 ， 氧 气 含 量 就 会 随 之 下 降 ， 一 般 到 达 采 掘 工 作 面 时 的 氧 气 越 在 1 9 左 右 ， 低 于 这 个 标 准 ， 人 员 的 呼 吸 就 会 困难 。 而 在 瓦 斯 积 聚 的 地 点 ， 氧 气 含 量 也 能 达 到 1 2 。 因 此 ， 控 制 氧 气 含 量 低 于1 2 是 不 可 行 的 。 其 次 ， 对 于 矿 井 中 的火 源 ， 在 矿 井 下 可 以 通 过 控 制 人 的行 为 来 控 制 点 火 源 。 例 如 做 好 下 井 人 员 的 安 全 培 训 ， 严 禁 带 打 火 机 、 严 禁 抽 烟 、 使 用 防爆 设 备 、 严 格 设 备 管 理 等 措 施 ， 从 源 头 上 杜 绝 引 火 源 ， 防 止 灾 害 发 生 。 但 在 实 际 操 作 时 ， 控 制 火 源 带 有 一 定 的 难 度 ， 因 为 煤 矿 设 备 管 理 混 乱 的 情 况 时 有 发 生 ， 且 由 于 设 备 老 化 而 发 生 失 爆 也 比较 普 遍 。 最 后 ， 从 矿 井 中 的 瓦 斯 来 看 ， 矿 井 下 的 瓦 斯 在 通 风 正 常 的 情 况 下 ， 会 随 着 工 作 面 的 风 量 被 稀 释 带 走 。 只 要 井 下 通 风 良 好 ， 就 不 会 造 成 瓦 斯 积 聚 超 限 。但 只 要 通 风 出 现 问 题 ， 瓦 斯 容 易 积 聚 达 到 爆 炸 极 限 ， 这 时 只 要 有 点 火 源 ， 就 会 产 生 瓦 斯 爆 炸 事 故 。 因 此 ， 遏 制 瓦 斯 涌 出 ， 防 止 瓦 斯 爆 炸 事 故 ， 最 有 效 的 方 法 就 是 加 强 通 风 ， 通 过 优 化 矿 井 通 风 网 络 ， 使 涌 出 的 瓦 斯 得 以及 时 排 出 到 地 面 ， 从 根 本 上 杜 绝 瓦 斯 事 故 的 发 生 。 2局 扇 通 风 监 控 系 统 的 组 成 局 扇 通 风 监 控 系 统 包 括 通 风 机 5套 ， 开 关 5 套 ， 光 端 机 7台 ， 隔 爆 PL C 柜 4套 ， 传 感 器 风 速 传 感 器 5台 、 环 境 温 度 传 感 器 5台 、 低 浓 度 瓦 斯 传 感 器 5台 、 电压 互 感 器 1 0台 、 电 流 互 感 器1 0台 等 。 每 套 配 置 1台 矿 用 防 爆 型 P I C控 制 柜 ， 内 置 操 作 按 钮 完 成 对 整 个 系 统 启 停 、 故 障 复 位 。 P I C 控 制 柜 内 预 留输 入 输 出 点 ， 同 时 预 留 相 应 的 数 字 量 、 模 拟 量 模 块 输 入 输 出 节 点 ， 便 于 后 期 扩 展 。 每 套 通 风 机 配 置 1台 低 浓 度 瓦 斯 监 测 传 感 器 、 1 台 风 速 传 感 器 、 1个 环 境 温 度 传 感 器 监 测 巷 道 瓦 斯 浓 度 、 风 速 、 环 境 温 度 ， 配 置 2台 电 流 互 感 器 、 2台 电 压 互 感 器 监 测 电 机 电 流 电 压 。 增 加 光 端 机 ， 在 八 盘 区 变 电 所 配l台 光 端 机 网 线 接 交 换 机 ， 通 过 光 纤 接 入 8 0 1进 风 处 光 端 机 1 台 ； 在 北 二 变 电 所 配1台 光 端 机 网 线 接 交 换 机 ， 通 过 光 纤 接 入6 2 0进 风 、 6 2 0 回 风 处 光 端 机 1台 ； 在 三 号 变 电所 配 1台 光 端 机 网线 接 交 换 机 通 过 光 纤 接 入 四 盘 区 回 风 探 巷 、 四 盘 区 运 输 探 巷 处 光 端 机 2 台 ； 总 计 7台 光 端 机 。 隔爆P LC 控 制 箱 P LC 控 制 箱 是 整 个 自 动 控 制 系 统 的 控 制 核 心 ， 主 要 由 西 门 子S7 3 o o 系 列 PL C 组 成 ， 完 成 对 通 风 机 、 开 关 系 统 的 监 测 和 控 制 。 PI C 控 制 柜 主 要 由 可 编 程 控 制 器 、 中 间 继 电 器 、 电 路 等 组 成 ， 主 要 完 成 对 信 号 的 接 收 、 变 换 、 放 大 ， 并 由 PL C 运 算 、 判 断 发 出 各 种 控 制 信 号 ， 监 控 通 风 机 的 运 行 工 况 。 实 现 局 扇 通 风 系 统 的无 人 值 守 。 PL C 柜 通 过 光 端 机 接 人 工 业 以 太 干 网 ， 实 现 局 扇 通 风 系 统 与 全 矿 井 的 监 控 系 统 信 息 共 享 ， 实 现 地 面 调 度 中 心 的 远 程 集 控 ， 设 备 布 置 如 图 1所 示 。 局 扇 通 风 监 控 系 统 实 时 动 态 的 画 面 展 示 如 图 2所 示 可 清 楚 的 观 察 到 通 风 机 工 况 状 态 ， 工 艺 参 数 ， 电 流 、 压 力 参 数 实 时 曲线 展 示 ， 具 备 W EB发 布 功 能 。 收 稿 日期 2 0 1 6 0 5 1 9 作者简介 沈超 1 9 8 7 一 ， 男， 陕西西安人 ， 硕 士 ， 现在 陕西陕煤黄 陵矿业有限公 司从事机 电管理工作 。 9 0 总第 3 5 9 期 内 蒙 古 科 技 与 经 济 样 便 可 得 到 最 佳 的通 风 系统 方 案 ； ⑧ 增 强 了矿 井 的 救 灾 能 力 。并 采 取 相 应 的 管 理 措 施 及 防 止 灾 害 发 生 和 扩 大 的 方 法 ， 提 高 了 矿 井 的抗 灾 能 力 。 5效 益 分 析 5 ．1 节 能 效 果 变 频 局 扇 通 风 在 掘 进 头 节 能 效 果 分 析 。 5 ． 1 ． 1基 本 条 件 。 通 风 机 电 机 额 定 轴 功 率 2 3 0 k W ； 通 风 机 电 机 效 率 9 6 ． 5 ； 变 频 装 置 效 率 9 7 ， 实 际 按 9 7 考 虑 ； 运 行 时 间 3 6 5天 。 5 ． 1 ． 2掘 进 过 程 中 调 速 情 况 。 在 掘 进 初 期 到 掘 进 巷 道 打 通 的 整 个 过 程 中 ， 随 着 掘 进 距 离 的 延 伸 调 速 装 置 的 下 限 频 率 逐 渐 升 高 ， 调 速 装 置 的 运 行 频 率 和 运 行 t ,-j - 间 如 下 3 0 Hz运 行 7 0天 ； 4 0 Hz运 行 9 0天 ； 4 5 I - I z运 行1 1 0天 ； 5 0 Hz运 行 1 2 5天 。 通 过 计 算 所 得 功 率 与 转 速 、 压 力 、 流 量 、 节 电 率 关 系 如 表 1所 示 。 表 1 变频局扇通风机功率与 转速、 压 力、 流量 、 节电率的关系 h。 7 2 ． 9 11 0 2 4 1 O 0 1 2 5 2 4 9 6． 5 97 一 409 808kwh 节 电 量 △ W W 1 一 W 2 5 4 4 66 3 4 09 8 0 8 134 854 kWh 节 电 率 一 △ W W 1 O O 一 1 3 4 8 5 4- 5 - 544 663 100 24．7 结 论 以 节 电 率 计 算 一 台 2 3 O k w 的 变 频 局 扇 通 风 机 ， 年 节 电 量 为 △ P一 6 0 3 65 2 4 2 4 ．7 一 1 29 823．2kWh 综 上 所 述 ， 如 果 将 目前 一 号 矿 的 _ [频 局 部 通 风 机 改 为 变 频 局 部 通 风 机 后 ， 每 套 局 部 通 风 机 年 节 约 电 费 1 29 82 3 ．2 0 ．5 8元 ／k Wh一 75 29 7 元 。 5 ． 2 减 员 增 效 局 扇 通 风 系 统 ， 实 现 远 程 集 控 后 ， 可 达 到 的 减 员 增 效 ， 具 体 分 析 为 局 扇 通 风 系 统 实 现 集 控 ， 由 区 域 电 工 进 行 检 修 ， 一 套 局 扇 通 风 三 班 可 减 少 值 班 岗4 ． 5 人 ， 共 计 7套 局 扇 可 减 3 1人 ； 每 人 工 资 1 0万 ／ 年 ， 年 工 资 减 少 3 1 1 0， 约 3 1 0万 。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 节 能 计 算 工 频 局 扇 消 耗 的 电 能 应 为 [ 4 ] W 1 6 O 3 6 5 2 4 q -96 ．5 一 5 4 4 6 6 3 kW 使 用 变 频 局 扇 后 消 耗 的 电 能 为 W 2 6 O 2 1 ． 6 7 02 4 5 1 ． 2 ％ 9 02 4 [ 5 ] 上 接 第 6 3页 7 ． 4提 高人 员 素 质 和 防 范 技 术 风 险 加 强 对 操 作 人 员 的 思 想 教 育 ， 让 操 作 人 员 认 识 到 技 术 革 新 是 关 系 到 企 业 生 死 攸 关 的 大 问 题 ， 关 系 到 每 一 个 员 工 的 切 身 利 益 。 建 立 专 职 的 操 作 人 员 和 技 术 人 员 队 伍 ， 定 期 地 进 行 专 业 性 的 培 训 ， 努 力 提 高 他 们 的 操 作 技 能 和 维 护 管 理 水 平 。 加 强 具 体 措 施 ， 防 范 技 术 风 险 的 发 生 。例 如 企 业 的 ERP 系 统 与 互 联 网 连 接 时 必 须 通 过 企 业 内 部 局 域 网 的 防 火 墙 ， ERP系 统 的 数 据 信 息 与 互 联 网 交 互 时 必 须 进 行 严 格 的 数 据 加 密 措 施 ， 确 保 信 息 的 安 全 性 和 可 靠 性 ] 。 8 结 束 语 国 内外 的 前 沿 理 论 研 究 和 许 多 成 功 案 例 说 明 ， ERP系 统 的 确 是 先 进 的 管 理 模 式 ， 但 是 企 业 自身 条 件 和 环 境 与 其 不 符 合 ， 就 犹 如 画 蛇 添 足 一 般 ， 适 得 其 反 。 而 一 个 先 进 成 熟 的 企 业 再 配 合 使 用 适 合 自 己 的 ERP系 统 ， 一 定 会 如 虎 添 翼 。所 以 企 业 和 ERP 系 统 其 实 是 一 个 双 向 选 择 的 过 程 ， 目前 市 场 上 专 业 性 极 强 的 各 种 ERP 系 统 也 都 是 针 对 管 理 条 件 与 自 己 相 切 合 的企 业 来 开 发 的 ， 而 企 业 在 整 合 自 身 管 理 资 9 2 [ 参 考 文 献 ] 何 荣 经 ． 矿 用 局 部 通 风 机 的 现 状 [ J ] ． 风 机 技 术 ， 2 0 0 4， 1 11 ～ 12 ． 张 凤 琴 ． 基 于 P LC 的 局 部 通 风 机 控 制 与 设 计 [ J ] ．山 西 煤 炭 ， 2 0 1 2 ， 1 3 3 ～ 3 4 ． 孙 中 勤 ． 巷 道 局 部 通 风 机 的 设 计 与 分 析 [ D] ． 武 汉 华 中科 技 大 学 ， 2 0 0 6 ． 刘 法 治． 基 于 PLC 的 矿 井 通 风 安 全 控 制 系 统 [ J ] ． 安 全 与环 保 ， 2 0 0 7， 6 6 5 ～ 6 6 ． 郭 刚． 煤 矿 掘 进 工 作 面 三 专 两 锁 闭 电 气 控 制 的 PI c 控 制 改 造 [ J ] ．山 西 大 同 大 学 学 报 自 然 科 学 版 ， 2 01 3， 1 31 ～ 3 2 ． 源 和 方 式 的 基 础 上 ， 也 需 要 挑 选 一 个 适 合 自 己 的 ERP 系 统 才 能 达 到 良好 的 效 果 。 ERP 的 发 展 受 阻 并 不 说 明 E RP缺 乏 实 用 性 ， 而 是 缺 乏 适 合 它 茁 壮 成 长 的 土 壤 。有 针 对 性 的 采 取 应 对 的 解 决 措 施 ， ERP 的 应 用 前 景 一 定 是 十 分 广 阔 的 。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 参 考 文 献 ] 李 梅 芳 ， 杨 芳 ． 基 于 创 新 创 业 型 人 才 培 养 目标 的 经 管 专 业 ERP 实 践 教 学 思 考 [ J ] ． 文 史 博 览 理 论 ， 2 01 6， 2 73 ～ 75 ． 王 柯 ． 基 于 我 国 制 造 类 企 业 的 ERP 应 用 现 状 研 究[ J ] ． 特 区 经 济 ， 2 0 1 6， 4 6 0 ～ 6 2 ． 徐 俊 ， 徐 学 军 ， 王 旭 阳 ． 面 向 供 应 链 的 ERP 研 究 综 述 [ J ] ． 武 汉 理 工 大 学 学 报 ， 2 0 1 0， 3 2 5 845～ 849． 祝 晨 ．中 国 企 业 信 息 管 理 过 程 中 ERP 应 用 现 状 综 述 [ J ] ． 中 外 企 业 家 ， 2 0 1 2 ， 5 2 9 ～ 3 1 ． 夏 晓 曦 ． 物 流 管 理 专 业 ERP 实 践 教 学 模 式 探 究 [ J ] ． 物 流 工 程 与 管 理 ， 2 0 1 6， 3 8 3 3 7 ～ 3 8 ． 叶 舟． ER P 沙 盘 模 型 中 实 验 模 型 缺 陷研 究 [ J ] ． 实 验 室 研 究 与探 索 ， 2 0 1 1 ， 3 0 3 3 6 1 ～ 3 6 4 ．