基于PLC的远程掘进面除尘智能控制系统设计.pdf
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1、第 卷第 期煤炭科技 年月 收稿日期:;:作者简介:田胜利(),男,山东枣庄人,高级工程师,年毕业于华东煤炭医学专科学校,现任山东天河科技股份有限公司董事长。引用格式:田胜利,藏凯,王胜敏,等 基于 的远程掘进面除尘智能控制系统设计 煤炭科技,():,():,文章编号:()基于 的远程掘进面除尘智能控制系统设计田胜利,藏凯,王胜敏,吴琳琳,苏立堂,王贵祥(山东天河科技股份有限公司,山东 济宁 )摘要:针对国家对煤矿智能化建设的要求,以及煤矿生产过程粉尘治理的需求,设计了一种基于 的远程掘进面除尘智能控制系统,其中包括除尘箱智能自洁功能、风机与掘进机和现场环境智能联动功能,以及智能远程控制功能,
2、使降尘效率达到 以上。该系统实现方便、操作灵活、显示直观,有较好的控制效果和控制精度,对改善现场作业环境、保证职工的身心健康以及安全高效生产具有重大意义。关键词:煤矿;粉尘治理;智能控制中图分类号:文献标志码:,(,):,:;:随着国家煤矿智能化建设的发展以及煤矿生产过程粉尘治理的需求,国内除尘系统品种繁多,结构多种多样,但存在设计功能单一,缺乏多机协同。设计了远程掘进面除尘智能控制系统,其中包括环境数据采集、风机与掘进机智能联动功能,以及智能远程控制功能。该设计系统实现方便、操作灵活、显示直观,多机协同程度高,对改善现场作业环境、保证职工的身心健康,以及安全高效生产具有重大意义。西方发达国家
3、研发了多种除尘设备,以美国的小旋风、俄罗斯的旋流吸尘泵等控制方式为代表,带动了自动化除尘的理念。但多机协同程度不高,系统接入能力相对较差,智能除尘凭借高效率、低功耗以及多机协同成为市场迫切需要。目前,国内煤矿自动化控制技术水平越来越高,且技术越来越成熟,但与国外技术相比仍有进步的空间。智能除尘控制系统硬件设计 控制器在设计中输入采用风量信号、瓦斯信号、粉尘信号、水压信号、故障信号和变频信号共 个端口,输出控制有风机、循环水泵、风机启停、系统运行、系统故障、控尘风筒等 个端口。考虑到模块可拓展性能,选择 ,可以最多拓展个模块,使用灵活,方便设计。另外,设计中采用 位,通过频率控制风机的运转,用于
4、 的模拟量输出,具 年第 期田胜利,等:基于 的远程掘进面除尘智能控制系统设计第 卷有极短的运行时间,可以使控制器满足复杂程序的任务要求 。采用 输入输出模块控制水阀、水泵的调节,操作简单,拥有功能强大的标准指令及友好的编程软件,降低编程成本。该控制器内置于变频器内,减少安装成本。矿用隔爆兼本质安全型交流变频器采用 型变频器,该设备多驱多点设备之间采用 总线通信,实现多台设备主从联机动态功率平衡 ,并支持光纤通信,实现远程数据传送及监控。有过载、过压、欠压、缺相、过热、功率不平衡、短路、漏电闭锁、接地等保护功能,可通过 串口总线上传至上位机,具备停电故障记录功能。干式除尘器采用 系列矿用干式除
5、尘器,该产品采用当前高效除尘机理,成功在国内多个大型矿井投用,除尘效果明显且操作方便,安装简单。其结构如图 所示。图 除尘箱体结构示意 该设备采用集成式结构形式,各个模块之间搭建简单,运输方便,根据粉尘分布机理以及除尘研究 ,设计了特殊过滤单元。同时,过滤元件的清洁是通过系统控制点操作实现,控制方式简单,便于工人操作 。经检测,除尘效率达到 ,干式除尘器原理如图 所示。除尘器自清洁系统为满足除尘器清洗功能的需求,增加了自清洁系统,在除尘器内通过特殊材料滤网进行喷雾降尘处理,实现除尘器自清洁。通过风筒风量传感器获取数据后,经内部 整定单元处理 ,经气动阀控制调整压力和时间,对除尘器进行脉冲式冲洗
6、,达到清洁的目的,减少了人工成本。自清洁系统构成如图 所示。控尘风筒控尘风筒对于掘进工作面除尘能否达到理想效果至关重要。将控尘风筒和进风正压风筒相连接,安装在除尘器进风口与排风口之间,在掘进工作面图 干式除尘器原理 图 自清洁系统结构示意 正常生产时,局部通风扇提供的新鲜风通过控尘风筒分流 后,风筒周围压入风量小于排出风量形成负压区域。负压区域导致巷道掘进工作面后方风涌入前方,以进风口后控尘风筒侧向漏出的干净、新鲜风就向掘进面涌入,粉尘则被吸入负压区域。根据综掘工作面粉尘运移规律 及其控降尘技术机理 进行控尘,喷吹时间与除尘器压力损失的关系如图 所示。图 喷吹时间与除尘器压力损失的关系 年第
7、期煤炭科技第 卷 矿用本安型数据采集传感器采用规格为 传感器,可高精度采集现场风量、瓦斯以及粉尘浓度,设备轻小方便,便于安装调试。该设备通信支持标准 协议,可通过总线将采集数据传送上位机。水泵的选型设计的水系统中安装环境主要是煤矿井下冲洗,由于冲洗压力大,所需流量较大,因而选用双吸离心泵或者多级离心泵以保证充足动力和扬程。由于该系统主要介质是清水,选用 卧式清水泵。水泵技术参数:吸入压力 ;最高压力 ;环境温度 ;相对湿度 ;颗粒单位体积 ;粒度 。智能除尘控制系统软件设计 控制程序设计主程序中首先进行初始化,然后进行煤矿井下瓦斯、粉尘、风量数据的采集以及判断,将传感器检测到的数据参数送入 进
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