煤礦通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)改造與設(shè)計.pdf

1、煤炭資源為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了強(qiáng)有力的能源支持。但是由于落后的煤炭生產(chǎn)工藝，使得我國煤炭行業(yè)本身耗能較高，甚至存在浪費(fèi)能源的現(xiàn)象。其中風(fēng)機(jī)控制浪費(fèi)電能十分嚴(yán)重。 煤礦風(fēng)機(jī)是保障煤礦安全的主要通風(fēng)機(jī)械，功率較大且365天晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)。按照煤炭安全生產(chǎn)規(guī)程。對煤礦井下通風(fēng)量及風(fēng)速有嚴(yán)格規(guī)定。一般在煤礦礦井設(shè)計時，通風(fēng)機(jī)的容量按煤礦生產(chǎn)后期的用風(fēng)量進(jìn)行選擇。對于傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)控制方式，風(fēng)機(jī)長期處于全功率下運(yùn)行，為滿足煤炭安全設(shè)計規(guī)程對礦井通風(fēng)的要

2、求，一般采用擋板方式控制風(fēng)量及風(fēng)壓，造成大量電能浪費(fèi)。 在煤炭生產(chǎn)過程中，對通風(fēng)機(jī)的控制除電能存在浪費(fèi)現(xiàn)象，還存在一定的環(huán)境污染問題。一般煤礦采用抽出式通風(fēng)方式，通風(fēng)機(jī)將礦井巷道里的空氣抽出，排放到大氣中，其中必然包含大量的粉塵及甲烷一氧化碳的大量可燃的有害氣體，造成空氣污染。 鑒于以上問題，對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的改造是很有必要的。煤礦風(fēng)機(jī)是保障煤礦安全的主要通風(fēng)機(jī)械，因此對其進(jìn)行PLC 控制的變頻調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和研究，不

3、僅可以大大提高煤礦生產(chǎn)的機(jī)械化、自動化水平，還能節(jié)省大量的電能，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。 本文針對煤礦井下環(huán)境建立了模型，以其中的一臺軸流式風(fēng)機(jī)為控制對象，并結(jié)合PLC 控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)，對該礦井通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計和研究。首先，根據(jù)通風(fēng)機(jī)的特性曲線和控制功能要求，選擇了合理的系統(tǒng)控制方案再根據(jù)選定的控制方案，設(shè)計了系統(tǒng)的控制電路，并對PLC、變頻器、觸摸屏等硬件進(jìn)行了選型配置。在研究風(fēng)量和瓦斯?jié)舛瓤刂扑惴ǖ幕A(chǔ)上，

4、利用PLC 編程軟件GX8.26 完成了控制系統(tǒng)程序的設(shè)計，再根據(jù)礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求，結(jié)合三維力控組態(tài)軟件和觸摸屏技術(shù)與三菱PLC的應(yīng)用，通過CC-Link 現(xiàn)場總線，將對通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，完成了通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計（其中FX2NPLC 配有觸摸屏，提供人機(jī)交流信息），并對系統(tǒng)中的三菱FR-E500 變頻器進(jìn)行了參數(shù)的設(shè)置。最后，對整個控制系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了模擬調(diào)試實驗，包括風(fēng)量控制的模擬實驗，瓦斯?jié)舛瓤刂频哪M實驗，

5、除塵控制的模擬實驗和監(jiān)控系統(tǒng)的模擬實驗。 其中本論文的核心部分是對井下通風(fēng)系統(tǒng)采用主從結(jié)構(gòu)設(shè)計，將FX2NPLC作為本系統(tǒng)從站對變頻器、管道分流系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)進(jìn)行控制，變頻器驅(qū)動風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。QPLC 作為系統(tǒng)主站通過CC-Link 現(xiàn)場總線對從站進(jìn)行控制。主站QPLC除對從站控制外，經(jīng)CC-Link 對變頻器、管道分流系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)進(jìn)行冗余控制，確保從站FX2NPLC 出現(xiàn)問題時，整個通風(fēng)系統(tǒng)能夠正常工作。整個系統(tǒng)具備可視化化管理