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1、金属矿山井下VOD智能通风研究（金属矿山杂志）2014年第七期1VOD智能通风原理VOD智能通风从作业人员工种及数量、主要设备工作状态、作业面类型分布、井下空气有害成分浓度及温湿度等影响实际需风量大小的因素并通过一定的监测手段反应到VOD智能通风控制系统并自动计算实际需风量Qx，相应地通过风量监测技术监测通风区域供风量并反应到VOD智能通风控制系统并自动计算实际供风量Qg，根据Qx与Qg的大小关系，自动调节控制风机的开停或变频调速，实现通风系统风机风量的闭环控制，VOD智能通风控制系统示意见图1。同时，建立三维通风系统模型，采用三维通风仿真模拟软件进行三维可视化通风网络模拟解算，用于风机远程集
2、中监控系统风机控制方案的比照参考及互相验证，进一步提高VOD智能通风系统的可靠性和稳定性。三维通风仿真模拟软件应具有良好的可视化效果，兼容AUTOCADDXF数据及Surpac等三维模拟数据文件，可快速地在现有设计数据的基础上进行三维通风系统建模。通过对矿井通风系统数据进行三维可视化建模，将整个矿井通风系统直观、动态的展现出来，系统建成后可作为矿山企业进行通风系统管理和调整的决策分析平台。一般地，三维通风仿真模拟软件应该具备图2中的基本功能。2梅山铁矿VOD智能通风技术21风量监测及VOD智能通风控制矿井通风与矿井生产活动严密相连，通风环境可变因素及不可预测的因素多，若考虑因素太多，实现风机自
3、动化控制系统的闭环控制以及自控系统的稳定性运行比拟困难。考虑到详细的施行效果，要实现VOD智能通风技术，首先需要确定控制风机的开启及变频的根据是什么，初始条件是什么。从自动化控制的角度来讲，就是怎样直接或间接检测被控量(风量)大小，作为风机控制系统动作的指令。根据（金属非金属矿山安全规程）:供风量应不少于每人4m3/min;有柴油设备运行的矿井，按同时作业机台数每千瓦每分钟供风量4m3计算。首先保证人员需风量作为实际需风量的最低标准，并且计算人员与设备关联下的井下皮卡车、铲运机等实际需风量。通过人员(设备)定位系统采集人员、设备信息并将数据经转换、传输到风机远程集中监控系统(VOD智能通风控制
4、系统)，自动计算“实际需风量;通过通风监测监控系统监测风量并将数据传输到风机远程集中监控系统并自动计算“实际供风量。梅山铁矿VOD智能通风系统示意图如图3所示。人员(设备)定位系统通过人员、设备定位卡自动统计各区域内的人员(设备)数量N(N1，N2，Nn)，并进行数据转换，由风机远程集中监控系统内置程序自动计算人员与设备关联下的实际需风量Qx。通风监测监控系统风速(风量)传感器采集各区域内风量Qg(Q1，Q2，Qn)，主要在各分区域内机站风机巷设置风速传感器采集各区域风量，经数据传输进入风机远程集中监控系统，得到实际供风量Qg。VOD智能通风控制系统根据Qx与Qg的大小关系，自动调节控制风机的
5、开停或变频调速，实现通风系统风机风量的闭环控制。同时通过三维通风仿真模拟系统对VOD智能通风控制系统方案提供比照和参考，也能进行三维通风仿真模拟与VOD智能通风效果的互相验证。22研究方案及技术道路(1)井下通风系统调研，进行井下通风监控系统分区控制。收集整理采掘、通风系统等相关资料和图纸，把握多级机站通风系统机站分布(机站位置、风机型号、机站局阻)、通风巷道井巷参数(断面形状、支护类型、断面尺寸、局部阻力系数、摩擦阻力系数)、风速传感器位置及分布(风速传感器数据的准确性、可靠性)、采掘作业面分布、主要采掘设备分布、人员工种等数据。根据井下多级机站通风系统特点，将井下机站风机服务的通风区域分区
6、，依次划分为(1n)个通风区域。(2)人员(设备)定位系统人员信息及关联设备信息采集。人员(设备)定位统计各区域内的人员(设备)数量N(N1，N2，Nn)，并进行数据转换。要求在人员定位系统内设置分区，以便统计各区域内人数及关联设备，并经数据转换、传输进入通风系统智能控制终端。(3)建立井下通风系统运行形式，根据实际生产情况为通风系统设备运转提供根据。结合相关国家通风规程及规定，结合人员(设备)等信息对井下通风系统进行分析，并利用内置程序自动计算出人员与设备关联下各通风区域实际需风量Qx。然后，通过对整个通风系统进行风量解算，计算总系统的通风量，然后根据通风系统各风机及通风构筑物情况确定井下通
7、风设备的运转，并构成科学有效地运行形式。(4)建立井下通风监测监控系统并确保数据可靠性、通讯的稳定性。在井下各主要进、回风井、通风巷道设置风速传感器，回风系统可设置CO传感器等，建立完善的井下通风监测监控系统。通风监测监控系统采集各区域内风量Qg(Q1，Q2，Qn)，主要在各分区域内机站风机巷设置的风速传感器采集各区域风量，经数据传输进入通风系统智能控制终端，得到实际供风量Qg。定期对监测监控系统进行验证，确保其可靠性及稳定性。(5)建立三维通风系统模型，进行三维可视化风系统仿真模拟。利用三维通风仿真模拟软件，在现有设计数据的基础上进行三维通风系统建模。输入井巷参数、机站及风机性能参数等通风网
8、络模拟解算等基础数据，进行三维通风系统仿真模拟，模拟结果以直观、形象、立体、动态的图形显示，得到通风系统风量、风阻及风机效能等参数分布情况。(6)通过VOD智能通风系统控制通风系统运行。通过监测监控系统传输数据，对井下各主要监测点的通风数据进行监测，并和选择的井下风机运行形式下的设计通风量进行数据校核，并通过智能系统比拟判定“实际需风量与“实际供风量之间的关系，对各区域风机动作下达修正指令，同时，借助三维通风系统仿真模拟作为决策控制风机开停或变频调速的参考根据。3结论(1)梅山铁矿初次在我国提出金属矿山井下VOD智能通风，从矿井风量的“供需平衡原理出发，按需供应风量，是金属矿山经济节能的智能通
9、风技术，实现了风机远程集中监控系统风机风量的闭环控制。(2)梅山铁矿通过人员(设备)定位系统采集人员、设备信息并将数据经转换、传输到风机远程集中监控系统(VOD智能通风控制系统)，自动计算“实际需风量;通过通风监测监控系统监测风量即“实际供风量反应到风机远程集中监控系统，比拟判定“实际需风量与“实际供风量之间的关系控制风机的开停或变频调速，以供应最优、最合理的风量。同时，借助三维通风仿真系统，建立三维通风模型进行通风系统模拟、优化，作为指导风机远程集中监控系统控制风机开停或变频调速的参考根据。(3)矿井VOD智能通风系统，以人员数量(及关联设备)和监测风量作为控制风机的两个“反应信号，在实际执行经过中，考虑到井下环境的粉尘、高湿度条件对传感器的影响，传感器采集的风量数据作为辅助性判定参数，以一定人员数量(与设备关联)下计算的“实际需风量作为风机控制方案的主要判定参数，并通过三维通风仿真模拟结果用于风机控制决策的参考数据。(4)VOD智能矿井通风是实现“数字化、“智能化数字矿山的重要体现，尤其是对多级机站通风系统下的VOD智能通风，更大地发挥了多级机站通风系统的节能优势。(5)下一步研究中可改良VOD智能通风的风机风量调节方式变频调节以及增加VOD智能通风的下初始条件如设备的散热量、空气的温度等影响通风量大小的反应因子。