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[摘 要]根据2000年-2013年矿山事故案例分析统计，中毒窒息事故发生次数占总事故13.68%。死亡人数占事故总死亡人数18.03%。矿山井下通风系统风机自动化改造后可避免矿山井下炮烟中毒窒息事故发生，提高设备生产率和井下环境的安全性，有效推动矿山设备自动化技术进步，实现节能、自动化减人目的。
[关键词]矿山环境；自动控制；节能减费；环境检测系统闭环控制
中图分类号：TE357.62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0040-01
引言
在實际工作中，每位工人都配备CO浓度检测仪，当工作面一氧化碳浓度超标时，必须人员撤离，安排通风工开启风机以降低CO浓度达到安全条件在开始工作，此时由于开关安装部位已有可能出现CO浓度超标情况，使通风工冒着危险进行操作。另一方面，当浓度降低时，风机依然在工作，又需要工作人员去关停通风机。为解决上述问题，并有效防止炮烟中毒事故发生、我们提出风机自动化启停改造措施。本方案采用一氧化碳传感器，继电器、直流电源板时间继电器等控制，根据设定的浓度数值，自动在相应浓度时作出通风机开停机动作，精确度高，动作准确。
1 系统简述
对井下风机进行自动化控制设计，采用手动，自动双控模式，自动控制部分采用MIC-500-A型一氧化碳检测仪，实现一氧化碳在线实时监测，当一氧化碳浓度超标时，一氧化碳检测仪给出风机启动信号，控制风机启动主接触器吸合，风机启动，当一氧化碳浓度降低至可正常生产工作时在电路中加装时间继电器延时0-99秒可调，风机在延时后自动停止，避免风机频繁启停现象出现，在自动模式出现故障时只需将控制模式转换至手动风机可实现人为控制，采用冗余设计保证井下通风正常减少对生产影响。
2 工作原理图（图1）
3 硬件配置及功用简介
系统主要包括：（1）一氧化碳检测仪MIC-500-CO-A0-1000PPM。气体报警器描述：MIC-500-CO-A一氧化碳检测仪应用于一氧化碳浓度检测及一氧化碳泄漏报警，可以精确进行一氧化碳含量检测，采用原装进口一氧化碳传感器，具有信号稳定，灵敏度及精度高等优点，3线制隔爆接线方式适用于各种危险场所。气体报警器特点：防爆等级为ExdIICT6；高精度、长寿命的进口一氧化碳传感器；防爆、防雷、防静电设计，抗EMI、EMC等电磁干扰；防高浓度气体冲击的自动保护功能；防反接设计，任意形式的反接都不会损坏仪；自动跟踪零点、满量程漂移、温度、湿度补偿；全软件校准功能，用户也可自行校准，用3个按键实现，操作简单；三线制4-20mA标准信号+继电器开关量输出+RS485输出（RTU格式）；电源：24VDC±12VDC；最大功耗：2.5W；重量：约1.2Kg外形尺寸：183×143×107mm）。本一氧化碳检测仪最大优点是带有开关量继电器输出，一氧化碳浓度达到设定值时继电器动作利用继电器接点输出控制风机启停，接线简单、便于安装。RS485出口可连接六大系统CO在线监测，安装时可利用六大系统原有一氧化碳检测仪检测仪实现风机自动启停，有效扩展六大系统一氧化碳在线监测功能、变在线监测功能为自动恢复功能。
（2）通风机监控系统。通风机的控制系统采用上位监控管理和现场总线控制两级控制方式。上位监控管理主要是对风机的运行参数、测点图、供电系统图、工艺参数表、电气参数、设备运行状态以及报警参数表进行显示，并实现对各设备的控制。现在总线控制采用PLC控制系统，对所有设备的各项参数、状态进行采集，并通过内部编程对其实现自动、手动控制。该系统中上位操作站选用工业控制计算机2套，配备22寸宽屏液晶显示器，相应的控制软件，以及打印机，3kVA/2h在线式UPS各一台；控制系统采用PLC控制，一套PLC对应一台通风机，形成双击热备，系统硬件采用模块化结构设计，且系统中模块均采用热插拔方式。同时对通风机及配套设备的集中控制和监测，实现对通风机正风、反风、双机、单机、主辅风机倒换等一键操作。
（3）万能转换开关LW2-162D0401实现自动、手动模式转换
（4）电源模块DR-162-24给一氧化碳检测仪提供24VDC直流电源
（5）中间继电器MY4N-J220VC、功耗小、运行安全可靠实现逻辑转换。
（6）时间继电器JS-14P实现延时停机，避免CO浓度频繁在临界点跳动造成风机频繁启停。
（7）控制变压器BK-50VA、给电源模块及二次控制回路供220VC电源。
（8）技改费用。技改费用改造单台风机自动启停控制柜需材料费6000元，安装调试人工费500元，单台合计费用6500元、我公司目前安装4台、使用效果良好。
4 效果分析
（1）减少井下专职通风工、降低工人劳动强度、节约人工成本30000元/年。
（2）该自动风机自动启停装置启用后，在环境CO超标时风机开启，符合工作要求时自动停止，原先要求风机全天不停，风机功率11KW，每天耗电量24*11=264度电，使用风机自动启停后每天少开机时间约8小时，每天节约点264/3=88度，年节约电能32120度，节约资金32120*0.79=25374元人民币。
（3）通风效果优于人工控制，起到实时报警功能，当风机自动开启时生产人员可知道CO浓度超标，不用通风人员进入作业面人工开启风机，有效防止炮烟中毒事故发生。风机可安装于排风效果好的地方，一氧化碳检测仪可安装于炮眼浓度最高的地方，排风效果良好。
5 拓展应用
5.1 可与矿山原有六大系统中检测系统中的环境CO监测仪连接，选择合适地点安装局部通风机达到即可监测又可自动调节环境内CO浓度，做到闭环控制。成为六大系统环境状况自动调节延伸系统使用。
5.2 可与环境温度检测仪并接使用，当环境温度过高，可启动风机排风使空气流动有效降低环境温度，保证井下矿工有一个舒适的工作环境。
5.3 可用于煤矿瓦斯检测仪并接使用，万斯超标情况下通风机机自动
6 结语
通过两年来通风机自动控制系统改造，我公司井下CO浓度超标事件很少发生，井下工作环境有显著改善，有效避免了炮烟中毒事故发生，放炮后炮烟排放时间比以前人工开停风机时间有明显的缩短，工人可进入工作面工作时间延长、提高了生产率，达到了节约电能，降低人工成本的目的同时提高了设备自动化水平。
参考文献
[1] 中国黄金集团<<2000-2013年矿山事故案例分析>>.
[2] 王芳.自动化控制系统在矿井通风机中的设计应用[J].科技创新与应用，2015（22）：129-129.
[关键词]矿山环境；自动控制；节能减费；环境检测系统闭环控制
中图分类号：TE357.62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0040-01
引言
在實际工作中，每位工人都配备CO浓度检测仪，当工作面一氧化碳浓度超标时，必须人员撤离，安排通风工开启风机以降低CO浓度达到安全条件在开始工作，此时由于开关安装部位已有可能出现CO浓度超标情况，使通风工冒着危险进行操作。另一方面，当浓度降低时，风机依然在工作，又需要工作人员去关停通风机。为解决上述问题，并有效防止炮烟中毒事故发生、我们提出风机自动化启停改造措施。本方案采用一氧化碳传感器，继电器、直流电源板时间继电器等控制，根据设定的浓度数值，自动在相应浓度时作出通风机开停机动作，精确度高，动作准确。
1 系统简述
对井下风机进行自动化控制设计，采用手动，自动双控模式，自动控制部分采用MIC-500-A型一氧化碳检测仪，实现一氧化碳在线实时监测，当一氧化碳浓度超标时，一氧化碳检测仪给出风机启动信号，控制风机启动主接触器吸合，风机启动，当一氧化碳浓度降低至可正常生产工作时在电路中加装时间继电器延时0-99秒可调，风机在延时后自动停止，避免风机频繁启停现象出现，在自动模式出现故障时只需将控制模式转换至手动风机可实现人为控制，采用冗余设计保证井下通风正常减少对生产影响。
2 工作原理图（图1）
3 硬件配置及功用简介
系统主要包括：（1）一氧化碳检测仪MIC-500-CO-A0-1000PPM。气体报警器描述：MIC-500-CO-A一氧化碳检测仪应用于一氧化碳浓度检测及一氧化碳泄漏报警，可以精确进行一氧化碳含量检测，采用原装进口一氧化碳传感器，具有信号稳定，灵敏度及精度高等优点，3线制隔爆接线方式适用于各种危险场所。气体报警器特点：防爆等级为ExdIICT6；高精度、长寿命的进口一氧化碳传感器；防爆、防雷、防静电设计，抗EMI、EMC等电磁干扰；防高浓度气体冲击的自动保护功能；防反接设计，任意形式的反接都不会损坏仪；自动跟踪零点、满量程漂移、温度、湿度补偿；全软件校准功能，用户也可自行校准，用3个按键实现，操作简单；三线制4-20mA标准信号+继电器开关量输出+RS485输出（RTU格式）；电源：24VDC±12VDC；最大功耗：2.5W；重量：约1.2Kg外形尺寸：183×143×107mm）。本一氧化碳检测仪最大优点是带有开关量继电器输出，一氧化碳浓度达到设定值时继电器动作利用继电器接点输出控制风机启停，接线简单、便于安装。RS485出口可连接六大系统CO在线监测，安装时可利用六大系统原有一氧化碳检测仪检测仪实现风机自动启停，有效扩展六大系统一氧化碳在线监测功能、变在线监测功能为自动恢复功能。
（2）通风机监控系统。通风机的控制系统采用上位监控管理和现场总线控制两级控制方式。上位监控管理主要是对风机的运行参数、测点图、供电系统图、工艺参数表、电气参数、设备运行状态以及报警参数表进行显示，并实现对各设备的控制。现在总线控制采用PLC控制系统，对所有设备的各项参数、状态进行采集，并通过内部编程对其实现自动、手动控制。该系统中上位操作站选用工业控制计算机2套，配备22寸宽屏液晶显示器，相应的控制软件，以及打印机，3kVA/2h在线式UPS各一台；控制系统采用PLC控制，一套PLC对应一台通风机，形成双击热备，系统硬件采用模块化结构设计，且系统中模块均采用热插拔方式。同时对通风机及配套设备的集中控制和监测，实现对通风机正风、反风、双机、单机、主辅风机倒换等一键操作。
（3）万能转换开关LW2-162D0401实现自动、手动模式转换
（4）电源模块DR-162-24给一氧化碳检测仪提供24VDC直流电源
（5）中间继电器MY4N-J220VC、功耗小、运行安全可靠实现逻辑转换。
（6）时间继电器JS-14P实现延时停机，避免CO浓度频繁在临界点跳动造成风机频繁启停。
（7）控制变压器BK-50VA、给电源模块及二次控制回路供220VC电源。
（8）技改费用。技改费用改造单台风机自动启停控制柜需材料费6000元，安装调试人工费500元，单台合计费用6500元、我公司目前安装4台、使用效果良好。
4 效果分析
（1）减少井下专职通风工、降低工人劳动强度、节约人工成本30000元/年。
（2）该自动风机自动启停装置启用后，在环境CO超标时风机开启，符合工作要求时自动停止，原先要求风机全天不停，风机功率11KW，每天耗电量24*11=264度电，使用风机自动启停后每天少开机时间约8小时，每天节约点264/3=88度，年节约电能32120度，节约资金32120*0.79=25374元人民币。
（3）通风效果优于人工控制，起到实时报警功能，当风机自动开启时生产人员可知道CO浓度超标，不用通风人员进入作业面人工开启风机，有效防止炮烟中毒事故发生。风机可安装于排风效果好的地方，一氧化碳检测仪可安装于炮眼浓度最高的地方，排风效果良好。
5 拓展应用
5.1 可与矿山原有六大系统中检测系统中的环境CO监测仪连接，选择合适地点安装局部通风机达到即可监测又可自动调节环境内CO浓度，做到闭环控制。成为六大系统环境状况自动调节延伸系统使用。
5.2 可与环境温度检测仪并接使用，当环境温度过高，可启动风机排风使空气流动有效降低环境温度，保证井下矿工有一个舒适的工作环境。
5.3 可用于煤矿瓦斯检测仪并接使用，万斯超标情况下通风机机自动
6 结语
通过两年来通风机自动控制系统改造，我公司井下CO浓度超标事件很少发生，井下工作环境有显著改善，有效避免了炮烟中毒事故发生，放炮后炮烟排放时间比以前人工开停风机时间有明显的缩短，工人可进入工作面工作时间延长、提高了生产率，达到了节约电能，降低人工成本的目的同时提高了设备自动化水平。
参考文献
[1] 中国黄金集团<<2000-2013年矿山事故案例分析>>.
[2] 王芳.自动化控制系统在矿井通风机中的设计应用[J].科技创新与应用，2015（22）：129-129.