基本信息
- 项目名称：
- 矿井风量自动调节系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品通过对矿井通风系统的研究，综合采矿工程、通风系统工程、机械电子工程等多门学科知识，通过信息采集技术和自动化控制技术实现矿井通风的自动化网络调节，实现了井下风门按需自动调控，并且风门开度能根据巷道内危险气体的变化而连续动态变化，主动控制、稀释和降低危险气体含量，既消除了安全隐患又确保了井下通风系统不发生紊乱。从而达到提高通风系统效率，提高煤矿安全管理水平的目标。
- 详细介绍：
- 矿井通风是运用多种技术手段输送、调度空气在井下流动，维护矿井正常生产和劳动安全的动态过程。合理的通风系统不仅在正常生产时期向井下各用风地点供给质优量足的新鲜空气，保证工作人员的呼吸，稀释并排除瓦斯、粉尘等各种有毒有害物质，降低热害；而且在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其他措施结合，防止灾害的扩大，最大限度地减少事故损失。因此，建立既能满足日常生产通风，保证风向稳定、风质合格，又能在灾害时期保持通风设备运行可靠、稳定、能快速实现风流控制的通风系统对于实现资源的安全开采是至关重要的。 本作品的最终目标是针对矿井通风系统的研究，综合考虑各类矿井通风系统的特点和危险气体在井下的分布情况，通过信息采集技术和自动化控制技术实现矿井通风网络调节系统，提高通风系统效率，并能主动控制稀释和降低危险气体含量，提高煤矿安全管理水平的目标。目前矿井通风网络调节的方向是在保证风量按需分配，在满足通风技术要求的前提下，使通风系统各通风机的总能耗最小。 根据这一目标，本作品方案涉及的技术内容如下。 （1）系统总体功能设计：以“矿井通风系统稳定、可靠、智能”为主要目的，拟定系统总体方案； （2）通风系统监控参数研究：通过系统分析，掌握矿井通风系统稳定性可靠性的构成要素及网络特征，确定系统需要检测与监控的参数； （3）数据采集系统研制：根据系统检测监控参数，选择模拟平台所需的传感器和数据传输方式，搭建井上矿井主要通风机和井下通风构筑物的硬件控制系统、数据采集系统、网络通信系统。 （4）矿井风量自动调节系统软件编制：规划通风调节系统上位机软件系统构架。充分考虑煤炭生产工艺、煤矿安全规程以及其他各方面的安全因素对矿井通风系统的具体需求和要求，规划设计软件系统。力求充分体现软件对煤矿通风系统的理解和体现，并提供友好的软件控制方式； （5）搭建矿井仿真模型：根据我区某一实体矿井为依据搭建具有一定通用代表性的矿井仿真通风模型，模拟井下信号采集与通风系统自动控制过程； （6）系统调节执行机构的研究：对系统中的执行机构进行相关研究，以确保提阿正调控的准确、可靠。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计的目的和基本思路： 本作品通过对矿井通风系统的研究，综合考虑新疆各类矿井通风系统的特点和危险气体在井下的分布情况，通过信息采集技术和自动化控制技术实现井下风量的自动化调配，从而实现主动降低危险气体含量，提高通风系统效率，加强煤矿安全管理水平的目的。 2.创新点： （1）模块化设计。不同的矿井具有不同的井下通风网络，本系统模块设计可以满足不同煤矿的通风需求。 （2）多参数风门。实时采集巷道内的通风参数，根据生产要素关联要求，实现自动计算高精度调节风门的开度。 （3）主要通风机的变频节能技术。以安全节能为出发点根据煤矿在用设备检测标准设计，降低能耗。 3.技术关键和主要技术指标： （1）.制定系统运行机制的。煤炭矿井生产是个较为复杂的生产系统，需要制定出具有一定通用性的系统运行机制。 （2）.构建可以灵活配置的软件系统。为了提高本系统的适用性，设计可以灵活配置的软件系统构架以及开发基于DLPHI语言和组态技术的软件功能模块。 （3）.设计巷道风量调节装置。井下不同位置的巷道需要的风门风窗在结构和功能上可能有所异同，因此，需要研究设计合理的机械结构，选择安全稳定的动力机构。 （4）.主要通风机节能控制装置。必须确保所采集的数据能真实反映实际工况；其次，解决数据处理单元的选择、编程以及PLC与风机变频器进行通讯控制的问题。
科学性、先进性
- 1.科学性先进性： 本项目综合了采矿工程、机械电子工程等多门学科知识，实现井下通风系统的自动调控。 （1）采用模块化设计思路设计系统架构，满足各煤矿不同需求。 （2）以矿井实际生产为依据设置功能，风量调节机构根据危险气体的变化连续动态变化。 （3）实时监测，维持矿井主要通风机始终运行在最佳效率点，降低风机能耗。 （4）本系统还研究了信息网络接入技术，实现了遥控和自控的双重控制方式。 2.参考文献： [1]商坤,王建军.变频调速在煤矿矿井通风机上的应用.煤矿安全.2006年,37卷,7期. 18-20 [2]贺亮.风门的合理设置及改进.煤炭技术.2009年,28卷,9期. 9-11 [3]何懿.矿井通风系统优化方法及应用.矿业工程.2009年,7卷,5期.44-46 [4]吴振玉.突出矿井深部采区通风系统优化.煤炭工程.2009年,5期.11-13 [5]贺俊杰.高瓦斯矿井通风能力优化数学模型及应用.矿业安全与环保.2009年,36卷,6期. 39-42
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、图纸、现场演示、图片。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.技术特点和优势： （1）模块化设计，通用性强。 （2）多参数风门，精确调控。 （3）主要通风机变频节能。 2.推广前景： （1）本系统可以为解决瓦斯、二氧化碳、一氧化碳等危险气体的聚集，粉尘污染等问题提供良好的技术基础，在危险气体的稀释和排放方面具有很好的应用价值。 （2）本系统可在井下发生火灾时有效的控制火势和有害气体的蔓延，为煤矿安全生产提供可靠的技术手段。 （3）通过技术手段使得风机能始终运行在最佳工况点，为矿山企业节能减排提供更为先进的技术支持。 因此，具有非常好的应用推广价值。 3.经济效益分析： 全国矿井安全生产事故中瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的36.6%。本项目针对此类问题提出了完善的解决方案，有效的控制了瓦斯、一氧化碳等危险气体的聚集和流动路径。本项目为煤炭行业的快速安全发展提供了技术保障，降低了矿山事故的发生几率，减少了矿井安全事故的伤亡人数，同时也降低了矿山企业的生产能耗，提高了安全管理水平，能体现良好的社会效益和经济效益。
同类课题研究水平概述
- 对于煤矿井下通风系统的优化，国内外学者进行了大量的研究，主要集中在通风网络的布置、通风系统的监控、井下通风构造物的改善、危险气体的排放等领域，取得了大量研究成果并成功应用于实践。例如，国内阜新矿业学院研制了自动均压防灭火系统、山东科技大学研制的基于PLC的通风机自动化变频系统、中国矿业大学研制的瓦斯排放系统、以及江西理工大学和各煤炭科研院所均在此类技术上有所研究，但针对全矿井通风系统的风流状态的自动化调控系统的研究还未见到相关文献。
