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基本信息

項目名稱:
礦井風量自動調節系統
小類:
機械與控制
簡介:
本作品通過對礦井通風系統的研究,綜合采礦工程、通風系統工程、機械電子工程等多門學科知識,通過信息采集技術和自動化控制技術實現礦井通風的自動化網絡調節,實現了井下風門按需自動調控,并且風門開度能根據巷道內危險氣體的變化而連續動態變化,主動控制、稀釋和降低危險氣體含量,既消除了安全隱患又確保了井下通風系統不發生紊亂。從而達到提高通風系統效率,提高煤礦安全管理水平的目標。
詳細介紹:
礦井通風是運用多種技術手段輸送、調度空氣在井下流動,維護礦井正常生產和勞動安全的動態過程。合理的通風系統不僅在正常生產時期向井下各用風地點供給質優量足的新鮮空氣,保證工作人員的呼吸,稀釋并排除瓦斯、粉塵等各種有毒有害物質,降低熱害;而且在發生災變時,能有效、及時地控制風向及風量,并與其他措施結合,防止災害的擴大,最大限度地減少事故損失。因此,建立既能滿足日常生產通風,保證風向穩定、風質合格,又能在災害時期保持通風設備運行可靠、穩定、能快速實現風流控制的通風系統對于實現資源的安全開采是至關重要的。 本作品的最終目標是針對礦井通風系統的研究,綜合考慮各類礦井通風系統的特點和危險氣體在井下的分布情況,通過信息采集技術和自動化控制技術實現礦井通風網絡調節系統,提高通風系統效率,并能主動控制稀釋和降低危險氣體含量,提高煤礦安全管理水平的目標。目前礦井通風網絡調節的方向是在保證風量按需分配,在滿足通風技術要求的前提下,使通風系統各通風機的總能耗最小。 根據這一目標,本作品方案涉及的技術內容如下。 (1)系統總體功能設計:以“礦井通風系統穩定、可靠、智能”為主要目的,擬定系統總體方案; (2)通風系統監控參數研究:通過系統分析,掌握礦井通風系統穩定性可靠性的構成要素及網絡特征,確定系統需要檢測與監控的參數; (3)數據采集系統研制:根據系統檢測監控參數,選擇模擬平臺所需的傳感器和數據傳輸方式,搭建井上礦井主要通風機和井下通風構筑物的硬件控制系統、數據采集系統、網絡通信系統。 (4)礦井風量自動調節系統軟件編制:規劃通風調節系統上位機軟件系統構架。充分考慮煤炭生產工藝、煤礦安全規程以及其他各方面的安全因素對礦井通風系統的具體需求和要求,規劃設計軟件系統。力求充分體現軟件對煤礦通風系統的理解和體現,并提供友好的軟件控制方式; (5)搭建礦井仿真模型:根據我區某一實體礦井為依據搭建具有一定通用代表性的礦井仿真通風模型,模擬井下信號采集與通風系統自動控制過程; (6)系統調節執行機構的研究:對系統中的執行機構進行相關研究,以確保提阿正調控的準確、可靠。

作品圖片

  • 礦井風量自動調節系統
  • 礦井風量自動調節系統
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作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

1.作品設計的目的和基本思路: 本作品通過對礦井通風系統的研究,綜合考慮新疆各類礦井通風系統的特點和危險氣體在井下的分布情況,通過信息采集技術和自動化控制技術實現井下風量的自動化調配,從而實現主動降低危險氣體含量,提高通風系統效率,加強煤礦安全管理水平的目的。 2.創新點: (1)模塊化設計。不同的礦井具有不同的井下通風網絡,本系統模塊設計可以滿足不同煤礦的通風需求。 (2)多參數風門。實時采集巷道內的通風參數,根據生產要素關聯要求,實現自動計算高精度調節風門的開度。 (3)主要通風機的變頻節能技術。以安全節能為出發點根據煤礦在用設備檢測標準設計,降低能耗。 3.技術關鍵和主要技術指標: (1).制定系統運行機制的。煤炭礦井生產是個較為復雜的生產系統,需要制定出具有一定通用性的系統運行機制。 (2).構建可以靈活配置的軟件系統。為了提高本系統的適用性,設計可以靈活配置的軟件系統構架以及開發基于DLPHI語言和組態技術的軟件功能模塊。 (3).設計巷道風量調節裝置。井下不同位置的巷道需要的風門風窗在結構和功能上可能有所異同,因此,需要研究設計合理的機械結構,選擇安全穩定的動力機構。 (4).主要通風機節能控制裝置。必須確保所采集的數據能真實反映實際工況;其次,解決數據處理單元的選擇、編程以及PLC與風機變頻器進行通訊控制的問題。

科學性、先進性

1.科學性先進性: 本項目綜合了采礦工程、機械電子工程等多門學科知識,實現井下通風系統的自動調控。 (1)采用模塊化設計思路設計系統架構,滿足各煤礦不同需求。 (2)以礦井實際生產為依據設置功能,風量調節機構根據危險氣體的變化連續動態變化。 (3)實時監測,維持礦井主要通風機始終運行在最佳效率點,降低風機能耗。 (4)本系統還研究了信息網絡接入技術,實現了遙控和自控的雙重控制方式。 2.參考文獻: [1]商坤,王建軍.變頻調速在煤礦礦井通風機上的應用.煤礦安全.2006年,37卷,7期. 18-20 [2]賀亮.風門的合理設置及改進.煤炭技術.2009年,28卷,9期. 9-11 [3]何懿.礦井通風系統優化方法及應用.礦業工程.2009年,7卷,5期.44-46 [4]吳振玉.突出礦井深部采區通風系統優化.煤炭工程.2009年,5期.11-13 [5]賀俊杰.高瓦斯礦井通風能力優化數學模型及應用.礦業安全與環保.2009年,36卷,6期. 39-42

獲獎情況及鑒定結果

作品所處階段

實驗室階段

技術轉讓方式

作品可展示的形式

模型、圖紙、現場演示、圖片。

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

1.技術特點和優勢: (1)模塊化設計,通用性強。 (2)多參數風門,精確調控。 (3)主要通風機變頻節能。 2.推廣前景: (1)本系統可以為解決瓦斯、二氧化碳、一氧化碳等危險氣體的聚集,粉塵污染等問題提供良好的技術基礎,在危險氣體的稀釋和排放方面具有很好的應用價值。 (2)本系統可在井下發生火災時有效的控制火勢和有害氣體的蔓延,為煤礦安全生產提供可靠的技術手段。 (3)通過技術手段使得風機能始終運行在最佳工況點,為礦山企業節能減排提供更為先進的技術支持。 因此,具有非常好的應用推廣價值。 3.經濟效益分析: 全國礦井安全生產事故中瓦斯事故死亡人數占總死亡人數的36.6%。本項目針對此類問題提出了完善的解決方案,有效的控制了瓦斯、一氧化碳等危險氣體的聚集和流動路徑。本項目為煤炭行業的快速安全發展提供了技術保障,降低了礦山事故的發生幾率,減少了礦井安全事故的傷亡人數,同時也降低了礦山企業的生產能耗,提高了安全管理水平,能體現良好的社會效益和經濟效益。

同類課題研究水平概述

對于煤礦井下通風系統的優化,國內外學者進行了大量的研究,主要集中在通風網絡的布置、通風系統的監控、井下通風構造物的改善、危險氣體的排放等領域,取得了大量研究成果并成功應用于實踐。例如,國內阜新礦業學院研制了自動均壓防滅火系統、山東科技大學研制的基于PLC的通風機自動化變頻系統、中國礦業大學研制的瓦斯排放系統、以及江西理工大學和各煤炭科研院所均在此類技術上有所研究,但針對全礦井通風系統的風流狀態的自動化調控系統的研究還未見到相關文獻。
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