试析PLC控制技术在煤矿通风机振动故障中的应用.pdf

2020 年第 4 期2020 年 4 月 伴随着中国经济的迅速发展以及科技水平的不断 提高，中国的能源短缺问题越来越严重，而煤炭是中 国至关重要的能源之一，进一步提高煤炭的开采效率 以及开采安全性是至关重要的。在煤炭的开采环境当 中，经常充斥着一些有毒有害物质，这其中又以瓦斯 的危害最大，它是煤矿生产过程中危害性极大的一种 气体。若将瓦斯吸入体内，轻则导致呼吸不畅，重则 导致意识丧失。煤矿通风机是排出煤矿井下有害气体 的重要机器，通风机的使用不仅仅能够有效地提高煤 矿生产的安全性，还可以确保煤矿井下通风良好，保 障煤矿工人的安全工作环境。因此，加强对煤矿通风 机故障的排查是提高煤矿生产安全性的重要手段。 1通风机常见的振动故障原因分析 目前，中国使用的煤矿通风机主要分为两种类型， 即离心式通风机和轴流式通风机，这两种通风机的工 作原理都是通过旋转机械来增强空气的流动。因此， 定时对这种机器进行振动性能监测是十分必要的，通 过对煤矿通风机的振动速率及频率进行监测，可以有效 确保煤矿通风机保持高效率、高安全性的运行状态[1]。 通风机振动故障极为常见，引发这种故障的原因也较 多。下面将对通风机常见的振动故障原因进行分析[2]。 1.1转子不对中造成的振动故障 一般来说，煤矿通风机的轴是由转动轴、转子轴以 及联轴器组成的，联轴器负责转动轴以及转子轴之间的 连接。安装时一旦转动轴、转子轴不均衡，就会导致变 形，然后在煤矿通风机运行时，这种误差会不断加大， 从而造成越来越多的故障，影响极大。转子不对中是煤 矿通风机振动故障最为常见的原因，但同时也是最容易 被忽视的原因。转子不对中很容易引起联轴器偏转乃至 联轴出现弯曲等现象，不仅仅会损坏煤矿通风机设备， 更有甚者可能会对整个矿井的通风系统造成影响[3]。 1.2机座松动造成的振动故障 机座松动是造成煤矿通风机振动故障的重要原因 之一。机座松动是指通风机基础或者通风机的相关配 件在运行的过程中出现的机座上下不均匀沉降以及变 形现象，一般发生在机器的联接部位。一旦发生机座松 动以及装配松动，就会导致转子不平衡运转，进一步引 起煤矿通风机偏心率、转速比发生变化，导致振动速度 变快或者变慢[4]。 1.3喘振导致的振动故障 当通风机在不稳定区域运行时，可能会瞬间引发风 机流量不稳定且周期性反复变化的现象，这种现象可能 会进一步导致出风口风压下降以及通风机声音变大、噪 声过高、振动加剧等现象。上述提到的两种通风机类型 中，轴流式通风机更容易发生这种问题，因此在监测时 要加大监测力度。 1.4转子与静止件之间产生摩擦引发的振动故障 当煤矿通风机运行时，其内部各零件也都保持高速 运动状态，其中有些部位之间难免发生摩擦。当通风机内 部转子与其他零件产生摩擦时，就可能会直接导致振动故 障。对这一问题进行了分析，发现造成这种故障问题的 主要原因是转子因快速转动而使得表面温度升高，而静止 件处于不动的状态，由于热涨冷缩导致了摩擦的发生[5]。 收稿日期2020-02-23 作者简介梁军军，1985年生，男，山西霍州人，2013年毕业于太 原理工大学安全工程专业，工程师。 试析 PLC 控制技术在煤矿通风机振动故障中的应用 梁军军 （ 霍州煤电集团辛置煤矿，山西 霍州 031412 ） 摘要 煤炭是中国工业体系至关重要的组成部分，煤矿通风机是煤矿开采以及其他工作中必不可少的设备。煤矿通 风机的故障直接影响着煤矿安全，如果通风机故障处理不及时，极有可能引发严重的安全事故。基于此，对煤矿通风机 振动故障的原因进行分析，并运用相关技术减少煤矿通风机的振动故障，提高煤矿生产的安全性。 关键词 煤矿通风机；故障分析；振动故障；PLC 控制技术 中图分类号 TD635文献标识码 A文章编号 2095-0802-202004-0172-02 Application Effect of PLC Control Technology on Vibration Failure of Coal Mine Ventilator LIANG Junjun Xinzhi Coal Mine, Huozhou Coal Electricity Group, Huozhou 031412, Shanxi, China Abstract Coal is an important part of Chinas industrial system, and coal mine ventilator is an indispensable equipment in coal mining and other work. The failure of coal mine ventilator directly affects the safety of coal mine. If the failure of ventilator is not handled in time, it is likely to cause serious safety accidents. Based on this, this paper analyzed the causes of vibration failure of coal mine ventilator, and used related technologies to reduce the vibration failure of coal mine ventilator, so as to improve the safety of coal mine production. Key words coal mine ventilator; fault analysis; vibration failure; PLC control technology （总第 175 期） 实践运用 172 2020 年 4 月2020 年第 4 期 1.5转轴故障造成的振动故障 煤矿通风机的转轴在装配时可能会出现间隙太小、 润滑不良等多种现象。除此之外，在煤矿通风机运行 中一些异物可能会掉入，从而导致煤矿通风机转轴损 坏。煤矿通风机的转轴一旦损坏，伴随而来的必然是 煤矿通风机的振动异常，振动异常会进一步引发转轴 温度升高。 2PLC 控制技术在煤矿通风机中的应用 本研究主要是应用 PLC 控制技术对煤矿通风机进 行控制，基本控制原理如图 1 所示。 A/D.模数转换； D/A.数模转换。 图 1煤矿通风机 PLC 控制原理图 在控制电路方面，对PLC 控制技术的分级控制系统 软件和目前煤矿通风机的硬件电路进行了有效的设计， 基本保证了电源的稳定性以及 PLC 对煤矿通风机的控 制效果。 在 PLC 软件程序的设计过程当中，选用了模块化 的结构，在编程阶段采用了梯形图语言，编程设置得较 为简单。PLC 控制系统的主程序是对煤矿通风机频率等 的控制，子程序主要是采集程序，并且对风机启停控制 进行了限制。具体的模拟量采集与处理流程如图 2 所示。 图 2模拟量采集与处理流程图 在对 PLC 控制柜进行设计的过程当中，选用了手 动控制和自动控制两种模式。自动控制模式的设置主 要是为了在煤矿通风机上有效地实现 PLC 控制技术的 应用；手动控制模式的设置则是为了对拨动开关进行 调试。具体的启动控制程序如图 3 所示。 图 3启动控制程序图 3PLC 控制技术在煤矿通风机中的应用效果分析 通过将 PLC 控制技术应用于煤矿通风机运行中， 在极大程度上避免了机械冲击造成的通风机振动故障。 PLC 控制技术的应用还可以对煤矿通风机进行有效的变 速控制，这种变速控制可以减少煤矿井下的能源浪费， 降低损耗。总而言之，将 PLC 控制技术应用于煤矿通 风机运行中，可以有效提高煤矿企业的工作效率，值 得在整个煤矿行业推广应用。 4结语 随着社会主义现代化建设的不断推进，中国需要 更多的能源作为支持和后盾。煤炭是中国最为重要的 能源之一，如何保证能源的开采效率和开采安全性是 每一位相关工作者需要认真思考和分析的问题。“人 命大于天” ，煤矿开采工作是一项较为危险的工作，如 何保证煤矿开采工人的安全是一个重要的问题。煤矿 通风机是保障煤矿开采工人安全的必要设备，基于这 样的考虑，对煤矿通风机常见振动故障的原因进行了 分析，并通过将 PLC 控制技术应用于煤矿通风机的运 行当中，结果较为理想，可以进一步推广应用。希望 PLC 控制技术的应用可以有效推动中国煤矿通风机的安 全发展，从而进一步提高煤矿开采的安全性。 参考文献 ［1］ 董亮亮.煤矿通风机振动故障原因及检测技术 ［J］ .机械管理 开发， 2018， 339 131-132. ［2］ 刘晓庆.煤矿通风机振动故障及分析 ［J］ .现代矿业， 2017， 336 193-194. ［3］ 皇淼淼.基于 LabVIEW 的小波支持向量机在煤矿通风机故障 预测中的应用 ［D］ .淮南 安徽理工大学， 2013. ［4］ 王学泰， 马春燕， 姚景峰， 等.煤矿通风机轴承振动故障诊断技 术的研究及应用 ［J］ .煤矿机械， 2013， 344 280-282. ［5］ 李东辰.基于 LabVIEW 的小波神经网络在煤矿通风机故障诊 断中的应用 ［D］ .淮南 安徽理工大学， 2012. （ 责任编辑刘晓芳 ） 变 频 器 故 障 报 警 瓦斯传感器T1 瓦斯传感器T0 压力传感器T2 回风流巷 变频 工频 控制 电路 变频 器 （2） 对旋 式轴 流通 风机 掘 进 工 作 面 上位机 PLCA/DD/A 瓦 斯 浓 度 报 警 风 机 故 障 报 警 手 动 / 自 动 变 频 工 频 / 停 止 运 行 结束 报警子程序 故障诊断 数据异常 数据处理 采集1号数据 初始化 采集2号数据是否1号 Y Y N N 关2号风门 开始 油泵运行 N 2号风门关 软启动投入 1号风门开 高压合闸 启动结束 Y 梁军军 试析 PLC 控制技术在煤矿通风机振动故障中的应用 173