煤炭作为我国的主要能源,煤矿安全一直被作为我国煤炭生产企业的重中之重。煤层瓦斯是影响我国煤矿安全生产的重要因素之一,国家近年来制订了一系列的规章政策,要求对其严格治理、充分利用,但由于技术受限,我国对于煤矿瓦斯的利用还只停留在起步状态,只对甲烷浓度超过30%的瓦斯气有所利用,其余绝大部分低浓瓦斯气都直接排空,不仅污染了环境、造成了严重的温室效应、浪费了大量的清洁能源,更给煤矿的安全生产带来了严重的隐患。本文研究了甲烷浓度在20%左右的低浓度瓦斯气的安全输送配气系统。系统设计将甲烷浓度20%左右的瓦斯气,经与空气混合配比,使其达到目标浓度4%左右,并保持恒定的压力,输送给瓦斯发电机组用以发电。本文研究了已有瓦斯输气系统,针对系统中变量多、耦合性强的特点,以保证系统的安全、可靠性为原则,对输气方式进行了设计。系统选用可编程序控制器为控制核心,用高精度传感器为检测机构,用电动阀门和罗茨风机作为执行机构,采用解耦控制方法进行控制。本研究详细介绍了系统的设计方法,包括各元器件的选型、硬件电路的设计、下位机的控制程序设计、PLC与上位之间的通信程序设计、上位机监控软件的设计。根据对工业现场各种设备的状态参数进行采集、判断,本系统可以实现各类设备的自动启停、调节和自动报警,监控室上位机可实时监测系统运行中的各项数据,并且可以进行参数设定,实现远程控制。系统还对通信功能进行了设计,通过以太网组建了上位机与PLC的通信网络,并利用OPC技术实现系统的无缝接入。本系统是结合工程实际进行设计研究的,通过在实验室搭建硬件电路、应用编程软件,对控制系统进行模拟实验、调试与仿真,并将实验数据——记录,对比控制目标,以确定系统的可操作性。实践证明,本系统有效解决了低浓度瓦斯的安全输送与配比问题,为低浓瓦斯的防治和应用开辟了新思路,对于我国煤矿的安全生产、环境保护、能源供应都起到了积极意义。图[51]表[12]参[54]