基于PLC的煤矿风门模糊PID控制系统设计

针对煤矿风门开合自动化程度较低、工作强度大等问题,利用S7-200 SMART PLC设计了煤矿风门自动控制系统。PLC系统提供远程和就地控制2种方式,通过检测红外信号,自动控制风门开关,为井下人员行走和物料运输提供便利。PLC系统利用模糊PID优化风门开合程度,配合通风机等设备参与优化井下风量和风压。本系统配置简单,应用灵活,对确保煤矿安全生产有重要意义。

矿井主要通风机切换过程供给风量优化控制研究

矿井主要通风机切换过程中存在供给风量大范围波动甚至中断问题,易导致瓦斯浓度超限。常用的基于模型的主要通风机切换控制方法难以很好地对约束进行处理,基于智能算法的控制方法依赖专家知识和经验,具有主观性和随意性。针对上述问题,以中国平煤能源化工集团有限责任公司二矿主要通风机切换过程为研究背景,研究了主要通风机切换过程供给风量优化控制问题。基于流体动力学方程和图论概念,建立了主要通风机切换过程动态模型,并采用泰勒展开式对其进行线性化处理,以降低计算复杂度。考虑矿井主要通风机切换过程具有强非线性、系统状态受约束,且为离散的多输入多输出系统,采用模型预测控制(MPC)算法研究风量控制问题,设计了主要通风机切换过程MPC系统,将风量优化转换为二次规划问题。采用原对偶神经网络在线求解优化问题,实现主要通风机切换过程的供给风量实时优化控制。试验结果表明:MPC系统可有效实现主要通风机切换,切换过程中4个风门风量可很好地跟踪参考值;各采样时刻运算时间为0.027 s,满足切换过程实时性要求;供给风量波动最大值仅为0.9%,明显优于传统PID控制效果。

矿井通风平台搭建与实验教学应用研究

该文基于“矿井通风学”课程实验教学,设计搭建了安全系数高、可实时感知、沉浸式体验感强、无障碍考核的矿井通风平台;以煤矿真实测试流程为参考,设计了矿井通风实验教学方案;并进行了矿井气候参数与通风阻力测试实验及实验教学效果考核。实验测试结果表明:平台环境下,重复测试结果偏差低于1%,平台测试环境稳定性强;利用全景单向玻璃窗实现了对实验过程的安全监控及不中断、无干扰考核,使考核结果更为客观。该平台在满足实验教学需求前提下,可为智能通风、灾变应急逃生等科学研究提供基础测试平台环境,发挥了平台的最大应用价值。

矿用自动风门技术的发展及其分析比较

文章从控制系统、信号检测方式以及机械传动机构3个方面介绍了矿用自动风门技术的发展及应用现状,分析了目前较为常见的矿用自动风门的工作原理,并比较了其各自的优缺点,最后介绍了一种新型的隔爆兼本安型风门控制器。

同向气动风门在矿井均压通风系统中的应用

分析了同向气动风门的工作原理,结合补连塔煤矿井下均压通风系统实际特点,总结了同向气动风门在均压通风系统应用中的一些注意事项及优点,并不断对气动风门进行了改进和优化,在均压通风系统其它条件都不变的情况下,更换传统平衡式电动风门为同向气动风门后,风门内外压差由原来的400 Pa升至550 Pa,风门密封性显著增强,均压工作面总进风量由原来的2 050 m^3/min升至2 250 m^3/min,风门漏风量明显减少,证明同向气动风门替代普通风门应用于均压通风系统中能够取得较好的效果。

煤矿立风井防爆门发展现状分析

煤矿风井防爆门是保护主通风机的重要安全设施。在本世纪以来的重大煤矿爆炸事故中,因风井防爆门设计缺陷造成事故扩大化的问题屡有发生,使得煤矿风井防爆门受到多方关注和重视,并获得快速革新和发展。梳理了国内外煤矿风井防爆门相关法规和标准的制订情况,分析了十多种典型煤矿立风井防爆门的结构、特点和防爆工作原理,介绍了相关理论和试验研究成果。在此基础上,着重分析指出了风井防爆门发展中存在的问题,并提出了解决问题的方向和思路。

地下矿通风系统风门对通风系统的影响研究

利用通风系统节点风流平衡关系和回路阻力平衡关系,基于空气动力学特征的制约关系,分析了井下通风系统中风门对各分支的影响,以及某些分支安装风门后,其他分支的风量和阻力变化的分析模型,给出了度量风量和阻力反应敏感性强弱的方法,并提出了通风系统风门安装的最优调节模型,通过这些模型可预先进行运算分析,对于风门的使用具有较好的指导作用。

矿井风门冲击变形特征及结构优化

根据风门结构特点,建立了矿井风门冲击载荷作用下的超静定结构模型,对风门的接触面宽度、最大弯曲挠度、支反力、支点位移等协调变形参数进行了理论分析,指出现有风门结构及安装方式具有变形不协调、抗冲击性能差等缺点。根据风门设计的侧重点不同,通过改进接触面宽度与通行宽度的比值来调整支反力,且接触面采用弹性介质来动态调节支点位移时,能够有效促进风门的协调变形。

风门受压变形特征及新型抗压风门构筑技术

随着矿井开采深度的增加,巷道受到的压力也越来越大,导致风门设施出现墙体开裂、门槛变形折断、风门漏风等问题。以唐口煤矿为例,采用现场观测、理论分析等方法,对风门受压变形状况进行分析;采用数值模拟对巷道受压破坏程度进行研究,提出构建新型抗压风门技术,并在330检修斜巷进行了试验。经过四个月的观测,风门墙体水平长度变形量为17.3cm,垂直长度变形量为21.2cm,墙体压力最高达到16.7 MPa,风门完好。

矿井主要通风机液压旋叶风门的设计

介绍了一种液压缸驱动的旋叶式风门。该风门可以实现矿井主要通风机不停风倒换风机,杜绝了因倒换通风机造成的煤矿井下瓦斯超限事故。旋叶风门具有动作快、密封性好、耐腐蚀和安装方便等特点。

矿井主通风机不停风自动倒台风门的设计

为保证矿井通风安全,设计了一种不停风自动倒台风门,该风门具有结构紧凑,运行平稳灵活,安装维修简单方便,密封性能好等优点,而且操作简单可靠,可达到风机倒台时井下不停风的目的。

矿用自动复位式风井防爆门研究

针对煤矿井下发生爆炸时,传统防爆门飞离井口、容易造成井下大范围人员伤亡的问题,研发了自动复位式风井防爆门系列产品,介绍了其防漏风措施,提出了由风机叶片强度反求防爆门受到的爆炸冲击载荷的方法,给出了防爆门梁(柱)和门板与梁(柱)连接部位强度的计算式以及根据风井负压确定门板厚度的计算式等。该产品平时密封可靠;停风时自动开启实施自然通风,恢复供风时自动关闭;发生爆炸时迅速开启保护主要通风机,爆炸过后自动复位,迅速恢复通风系统,给遇险人员自救和应急救援创造有力条件。

平一矿己一采区远控反风系统的研究

介绍了应用在平一矿己一采区的远控风门反风系统的动作原理及特点。

救生舱舱门空气幕系统优化设计与试验分析

为采用空气幕阻隔矿用救生舱舱外有害气体,利用数值模拟技术建立了二维舱门空气幕模型,通过对不同的空气幕喷口宽度、送风角度及送风速度下的气幕流场进行分析,对有限气源下空气幕系统进行优化设计,通过试验和数值模拟分析,验证了有限气源下空气幕系统设计的合理性.该研究成果已成功应用于"KJYY-12/96"型矿用紧急救生舱.

煤矿通风系统的优化实现

针对传统的煤矿通风系统在倒机过程中存在短暂停风的问题,提出了一种不停风倒机的煤矿通风系统优化方案。该方案在传统的煤矿通风系统的基础上,通过在两个风道上方各增加一个百叶窗式的平式对空风门来实现倒机过程中井下风量基本不变。实际应用验证了该方案的可行性与实用性。

新型高分子自动控制免压风门的研制与应用

该文分析了阻燃式自动控制免压风门的新型设计特点,阐述了免压机构工作机理及自动控制装置中的设计创新点。整个风门系统部件相互独立,具有可换性,维修费用低,隔风密闭型强环境适应性强的特点。

基于S7-300 PLC的矿井通风机不停风自动倒机系统设计

针对高瓦斯突出矿井进行主通风机倒机时,在短暂的停机时间内仍会出现瓦斯超限现象的问题,提出了一种基于S7-300 PLC的矿井通风机不停风自动倒机系统的设计方案。该系统采用增加对空旁路风门来启动备用通风机的方案,即在主通风机停止前先启用备用通风机,通过主、副风门开度的配合,保证倒机系统风量的稳定。实际应用表明,该系统可有效保证不停风倒机过程的安全。

基于CAN总线的风电瓦斯闭锁分站的设计

针对现有煤矿中各风电瓦斯闭锁分站不能互通信息、互相访问的状况 ,利用CAN总线设计了一种可以互访的分站 ,详细说明了该分站的功能 。

风门的合理设置及改进

矿井通风系统是矿井生产的重要组成部分,是矿井安全生产的保障系统。而风门是矿井通风系统内数量较多的通风设施,在井下漏风中,风门漏风所占比重较大。分析了正常矿井通风系统对风门合理设置的要求和目前矿井所使用的传统结构风门存在的问题,并对存在的问题提出了一些解决的方法。

补连塔煤矿气动风门常见故障分析

高负压气动双缸行车风门已成为现代化大型矿井必不可少的通风设施,在日常的生产使用过程中气动风门故障时常出现,导致车辆不能通过,工作面风量太小不能生产等等。为了在气动风门出现故障时能及时处理,确保煤矿安全生产,对补连塔煤矿气动风门电气部分、气路部分、机械部分3大部分元件、常见故障以及处理方法做了详细的分析与介绍。