矿井通风除尘试验装置及PLC监控系统设计.pdf

第 4 O卷 第 1 期 2 0 1 4年 1月 工矿 自 动化 I nd us t r y a n d M i n e Aut o ma t i on Vo 1 ． 4 0 NO ． 1 J a n ．2 0 1 4 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 4 0 1 0 0 1 9 0 4 DO I 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 0 6 黄寿元 ，贾安 民． 矿井通风除尘试验装置及 P L C监控系统设计E J - 1 ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 4 ， 4 0 1 1 9 2 2 ． 矿井通风除尘试验装置及 P L C监控系统设计 黄寿 元 ， 贾安 民 1 ． 中钢集 团马鞍 山矿 山研 究 院有 限公 司 ， 安 徽 马鞍 山 2 4 3 0 0 0 ； 2 ． 金属矿山安全与健康国家重点实验室 ， 安徽 马鞍山 2 4 3 0 0 0 摘要 基 于 实验 室通风 环境 ， 设 计 了一套矿 井通 风 除 尘试 验 装置 及 P L C监 控 系统 。该通 风 除 尘试 验 装 置 集通风 与 除 尘功能 于一体 ， 能 自动 监测 通风 机 与除 尘 器的 风 量 、 风 压 、 阻力 等性 能 参数 ；P L C监控 系统 可 对通 风机 、 发 尘 器进 行 远程／ 就地 开停 及 变频调 速控 制 ， 实时监测 通风机 、 发 尘 器运行状 态、 运行 电流 、 运行 频 率等参数 ， 模拟并实现 了矿井通风 系统的井下通风计算机远程集 中监控 。实际应用表明， 该系统运行稳定可 靠、 操作简便、 可扩展性强。 关 键词 矿 井通 风机 ；除 尘器 ；远程 监控 ；变频 器；P LC 中图分 类号 TD 7 2 4 文 献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 3 1 2 3 1 0 9 1 0 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d o i ／ 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 0 6 ． h t ml 收稿 日期 2 0 1 3 0 6 1 7 ； 修回 日期 2 0 1 3 0 9 3 0 。 基金项 目 国家重点基 础研究 发展计划 9 7 3 计划 项 目 2 0 1 2 C B 7 2 4 2 0 7 ； 科技部科研院所技术开发研究专项资金项 目 2 0 0 9 E Gl 1 3 0 3 7 。 作者简介 黄寿元 1 9 8 3 -- ， 男， 湖南涟 源人 ， 工程 师， 硕士 ， 主要从事矿井通风降温及监控技术研究 工作 ， E ma i l 1 5 1 3 9 4 1 1 6 q q ． c o rn。 动台发送信息 ， 经过“ 线路 1 ” 传播 ， 具体实现 主服 务器发送信号后 ， 通过调制 、 编码成适合在 电力线传 播 的信号 ， 经过相相耦合装置把信号输送到电力线 上， 传输到各个光基站控制台， 光基站控制台再通过 电力线 载 波通信 方 式把信 号 发送 到本 局域 网 内的各 个照明灯基站 ， 照明灯基站最后把信号重新调制 、 编 码 ， 并 以可 见 光 为 载 波 输 送 到各 个 移 动 终 端 节 点 。 而其他的广播形式 中没有主服务器 的参与 ， 它 只是 通过电力线系统把 自己要发送 的信息输送到其他的 光 基站控 制 台 ， 然 后再 发送 到 各个 照 明灯基 站 ， 最后 输送 到各 个 局域 网 内的移 动终 端 。局部 广播 方式 利 用 主服务 器 、 光基 站 控 制 台 或移 动 台对 部 分 局 域 网 络进行广播通信。 2 单 线 通 信 方式 主要 包 括 光 基 站 控 制 台 、 照 明灯基站 ， 移动台终端和主服务器 的单线通信和它 们之间的单独通信方式 。例如移动台 1和 2的单独 通信路径为移动台 1 一 照明灯基站 1 一 光基站控制 台 A 一 光 基站 控制 台 B 一 照 明灯基 站 2 一 移 动 台 2 。 4结 语 煤矿井下可见光通信系统利用煤矿井下现有的 照明电力 线作 为传输介质 ， 通过 改造 L E D照明系 统 ， 建立可见光通信基站， 并 配合矿灯移动节点， 从 而构成了覆盖巷道和工作面的通信网络 。通过所设 计的通信结构框架和传输通信模式 ， 实现 了数据的 双工通信。可见光通信网络在井下具有能耗低 、 成 本低 、 传输效率高、 可靠稳定等优点 ， 因此 ， 设计 的井 下可见光通信系统对井下监测监控通信系统的发展 有 很好 的 推动作 用 ， 且 具有 广 阔的应 用前 景 。 参考文献 [ 1 ] 云文岳． 室 内可见光通信 系统调制 与解 调技术 E D ] ． 长 春 长春理工大学 ， 2 0 0 8 ． [ 2 ] 臧景 峰 ， 朴燕 ， 宋正 勋 ， 等． 基于 白光 L E D照 明光源 的 室内 V L C系统[ J ] ． 发光学报 ， 2 0 0 9 ， 3 0 6 8 7 7 8 8 1 ． [ 3 ] 孙建领． L E D光源在矿井 工作 面照明灯 中的应用 [ J ] ． 半导体技术 ， 2 0 0 8 ， 3 3 1 2 1 0 6 2 1 0 6 5 ． [ 4 ] KOMI NE T， NA KAG AwA M．F u n d a me n t a l a n a l y s i s f o r v i s i b l e l i g h t c o mmu n i c a t i o n s y s t e m u s i n g LED l i g h t s [ J ] ．I E E E T r a n s ．o n C o n s u me r E l e c t r o n ，2 0 0 4 ， 5 O 1 1 O O 一 1 0 7 ． 2 0 工矿 自动 化 2 0 1 4年 第 4 0卷 De s i g n o f mi n e v e n t i l a t i o n a n d d e d us t i n g e x p e r i me n t d e v i c e a nd PLC mo ni t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m HUANG S h o u y u a n ， J I A An mi n 。 1． Si no s t e e l M a a n s h a n I ns t i t ut e o f M i ni ng Re s e a r c h Co．，Lt d． ，M a a n s ha n 2 43 0 0 0，Chi na； 2． S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f S a f e t y a n d He a l t h f o r M e t a l M i n e ，Ma a n s h a n 2 4 3 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n v e n t i l a t i o n e n v i r o nme n t o f l a b or a t o r y， a s e t o f mi n e v e n t i l a t i on a n d d e d us t i n g e x pe r i me n t d e v i c e a n d PLC mo ni t or i n g a n d c on t r ol s ys t e m wa s de s i g ne d．Th e ve nt i l a t i o n a n d d e du s t i ng e x pe r i m e nt de v i c e i n t e g r a t e s ve nt i l a t i o n a n d d e d us t i ng， whi c h c a n a u t o ma t i c a l l y mo ni t o r pe r f o r m a n c e p a r a me t e r s o f t he a i r v o l u me， a i r pr e s s ur e ， a i r r e s i s t a nc e o f v e nt i l a t o r a n d d e d us t i n g d e v i c e； PLC mo ni t or i n g a n d c on t r o l s ys t e m c a n r e a l i z e r e mo t e o r l o c a l s t a r t i n g a n d s t op p i ng，f r e q ue nc y c o nv e r s i o n s p e e d r e g u l a t i o n c o n t r o l f o r v e n t i l a t o r a n d d u s t c o l l e c t o r ， a n d c a n r e a l t i me l y mo n i t o r r u n n i n g s t a t e ， r un ni n g c u r r e nt a n d op e r a t i ng f r e q u e nc y． The PLC m o ni t o r i ng a nd c on t r o l s ys t e m a l s o c a n s i m u l a t e a nd i m pl e me nt r e mo t e c ompu t e r c e n t r a l i z e d c o nt r o l o f mi ne ve nt i l a t i on s y s t e m ．Th e pr a c t i c a l a pp l i c a t i o n s ho ws t h a t t h e s y s t e m r u n s s t a b l y a n d r e l i a b l y ，h a s s i mp l e o p e r a t i o n a n d s t r o n g s c a l a b i l i t y ． Ke y wo r ds m i ne v e n t i l a t or ；du s t c o l l e c t o r；r e mo t e m o n i t o r i n g a nd c o nt r o l ；c o nv e r t e r；PLC 0 引言 1 矿 井通风 除尘试 验装 置组 成及原 理 通风机 和 除尘器是 矿井 通风 除尘 系统 的核心部 件 ， 通 风机 是矿 井通风 系统 的动力 装置 ， 提供 全矿 总 风量 、 总 风压 ， 除尘器 性能 直接影 响 除尘 器 的除尘效 率 、 处 理 风 量 、 压力 损 失 、 负荷 适 应 性 。国 内 尚无 系 统 的除尘试 验装 置 ， 一 般 是 直接 对 粉尘 源进 行 工业 现场 通风 除尘试 验 ， 其 控 制 系统 以人 工 手动 控 制 为 主 ， 但 井下 通风 机数 量多 而分布 广 ， 增 加 了通风机 的 运行 管理难 度 ， 因此 ， 进行 矿井通 风机 的远程 监控是 解决 多机 站多通 风机 管理 难 问题 的最有 效方 式 。笔 者结合实验室建设情况及 已有通风除尘技术优势， 基于实验室通风环境 ， 建立了一套既能对通风除尘 系统 中通 风机 与 除尘 器 的性 能参 数进 行 试 验 研究 ， 又 能实 现通风 除尘 功能 的 P L C远程集 中监控 系 统 。 通 过该 系统 ， 一 方 面可在 实验室 环境 下对 除尘器 如 袋 式除 尘器 的滤料 性能 开展试 验研 究 ， 并 自动采 集 除 尘器 试验装 置 的风量 、 风压参 数 ； 另一 方 面可实 现 通风 机 的远 程启 停 及 变频 调 速 控 制 ， 并 连续 监 测 风速风量、 风压 、 空气温湿度参数 ， 模拟并实现矿井 通 风 系统 的井 下 通风 计 算 机 远程 集 中监 控 ， 为矿 山 井 下通 风远程 集 中监控 提 供 技 术支 持 。一般 地 ， 矿 井 通风 监控 系统 必须 实 现 矿井 通 风 机 的 远程 控 制 ， 运行状态、 井下热环境 风速 、 风压、 温湿度 参数、 有 毒有害气体的在线动态实时监测以及通风机或控制 硐 室的视 频监 视u j 。 矿 井通 风除尘 装置 由发尘 器 、 空 压机 、 粉尘 扩散 筒 、 风筒 、 除尘器 试 验装 置 、 风量调 节 阀 、 离心 式通 风机 、 变频器、 传感器及支架等组成 ， 如图 1所示 。 在除 尘器试 验装 置 的进 、 出风 风 筒 设 置风 量 、 差 压 、 温湿 度传感 器 ， 采 集风量 、 风压 、 空气 温湿 度参数 ， 得 到除 尘器试 验段 的风量 、 阻力 风压 损失 。风 量 、 风 压参 数是设 计研 究除尘 器 除尘 效率 的主 要技术 性 能 参数 。大气 压力 传感器 比较轻 小 ， 安装 在 P L C控 制 箱附近的墙体上 。 根据 试 验 的不 同要 求 ， 可 对通 风 除 尘 系统 中 的 除 尘 器 试 验 段 进 行 拆 卸 、 更 换 ， 以 开 展 不 同 类 型 图 1中的 8可以人工 拆卸 以及 改装 下 除尘器 性 能 的研 究 ， 一 般针对 袋 式 除尘 器 下 滤 料性 能 的测 试研 究 。通风 除尘试 验装 置 中通 风 机 为 G4 7 3 8 D 额 定 风 量 为 1 6 1 5 6 ～ 3 0 9 9 3 m。 ／ h ， 通 风 机 全 压 为 1 4 0 0 2 1 0 4 P a ， 电 动机 型 号 为 Y 1 8 0 L 一 4 ， 电 动 机 功率为 2 2 k w 离心式通风机， 离心式通风机变频器 型 号 为 E C O一2 2 0 0 ／ 3 ， 发 尘 器 变 频 器 型 号 为 6 S E 6 4 4 0 2 UD2 2 2 B A。除 尘 器 风筒 进 、 出 口稳 定 流段 直径 均 为 5 0 0 mm， 渐扩 段 直 径 为 8 0 0 mm， 通 风 机进 口风筒 渐扩 段 设 有 调 节 阀 ， 可 手动 调 节 风 量 大小 。风筒 之 间 采 用 法 兰 连 接 。风筒 支 架 下 设 1 0 0 mm1 0 0 mm2 0 mm 钢板 ， 通 风 机机 座 下 安 装橡 胶减振 器 ， 进行减 振设 计 。