一种矿井下智能气动风窗精准调节装置和方法与流程

1.本发明属于矿井下回风巷道气动风窗调节控制方法的技术领域，具体涉及一种矿井下智能气动风窗精准调节装置和方法。

背景技术：

2.由于矿井下回风巷道含有瓦斯气体，易燃易爆，只能选用本安型电气产品，矿井下风窗不能使用隔爆电机、伺服电机、步进电机进行驱动。目前市面电机产品都不能满足井下回风巷道的使用要求，所以矿井下风窗气动驱动是普遍使用的经济合理的驱动方式。驱动气源使用井下压缩空气、气压不是一直恒定，且压缩性很强，不能直接调节气动马达的转速，所以无法使用线性调节(例如pid调节)方式来调节风窗的通风量。不同结构的风窗，其调节时间和它调节后的通风量的对应关系也不同。

技术实现要素：

3.本发明针对上述的问题，提供了一种矿井下智能气动风窗精准调节装置和方法。
4.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种矿井下智能气动风窗精准调节装置，包括气动风窗、控制器和风量传感器；所述气动风窗安装在矿井下巷道墙体的通风口处，且由气动马达驱动；所述气动马达的两个气口分别通过气管一和气管二外接压缩空气，所述气管一靠近气动马达侧安装有控气阀一，所述气管二靠近气动马达侧安装有控气阀二；所述风量传感器安装在矿井下巷道内且正对所述气动风窗；所述控制器的输入端与风量传感器输出端通信连接；所述控制器的输出端与控气阀一、控气阀二通信连接。
5.作为优选，所述控制器为可编程plc控制器。
6.作为优选，还包括上位机；所述上位机处于地面的监控中心内；所述控制器安装在矿井下的巷道内并与上位机通信连接。
7.一种矿井下智能气动风窗精准调节方法，包括以下步骤：
8.步骤一安装所述的矿井下智能气动风窗精准调节装置；在所述控制器中设定气动风窗从全关到全开的时间a和相邻两次调节的间隔时间b；进而所述控制器通过计算得到风窗调节的基础时间a，所述基础时间a等于0.5a；操作人员下发设定风量qs给所述控制器；
9.步骤二所述控制器采集风量传感器的风量输出值获取当前风量qc，然后计算误差系数当误差系数c不大于预置值d时，控制器不启动对气动风窗的调节；当误差系数c大于预置值d时，控制器启动对气动风窗的调节；
10.步骤三所述控制器启动对气动风窗的调节后，所述控制器先计算本次风窗调节运行时间t，所述本次风窗调节运行时间t等于误差系数c与风窗调节的基础时间a的乘积；然后根据qc-qs的正负值，所述控制器控制气动马达运行t时间；
11.步骤四所述气动马达运行t时间后，所述控制器控制气动马达停止运转并持续间隔时间b；然后重复步骤二和步骤三，直至误差系数c不大于预置值d，对气动风窗的调节结
束。
12.作为优选，步骤一中所述时间a的设定的依据是气动风窗开关试验数据。
13.作为优选，步骤一中所述间隔时间b在3s-6s之间选择。
14.作为优选，步骤一中操作人员通过远程控制或近程控制的方式下发设定风量qs给所述控制器。
15.作为优选，步骤二中所述预置值d在1％-5％之间选择。
16.作为优选，步骤三中qc-qs为正值，所述控制器控制气动马达运行t时间，减小所述气动风窗的开口度；qc-qs为负值，所述控制器控制气动马达运行t时间，增大所述气动风窗的开口度。
17.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
18.(1)利用本发明能够避免对矿井下气动风窗的反复调节；现有技术中因风量传感器检测的风量滞后于气动风窗调节而产生的实时风量，存在对气动风窗反复调节和难以调节到设定风量的情况；
19.(2)本发明的矿井下气动风窗的调节方法中设置了相邻两次调节的间隔时间，使风量传感器检测到的风量数据更加准确，依据此风量数据调节的风量更加准确；同时相邻两次调节的间隔时间使得气动马达每次启停有一定的恢复时间，防止因频繁启停而损坏；
20.(3)本发明的矿井下气动风窗的调节方法采用按照比例逐步减小单次调节量的方式，使得调节效率更高；
21.(4)本发明的矿井下智能气动风窗精准调节装置和方法适用性强，能够满足不同结构和不同属性气动风窗的调节要求。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍：
23.图1为矿井下智能气动风窗精准调节装置示意图；
24.图2为实施例1中利用矿井下智能气动风窗精准调节装置进行调节的过程示意图；
25.图3为实施例2中利用矿井下智能气动风窗精准调节装置进行调节的过程示意图。
26.附图标记说明：
27.1—气动风窗，2—控制器，3—风量传感器。
具体实施方式
28.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
29.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
30.实施例1
31.下面结合附图1-图2对本发明作进一步的描述，一种矿井下智能气动风窗精准调节装置，如图1所示，包括气动风窗1、控制器2和风量传感器3。
32.如图1所示气动风窗1安装在矿井下巷道墙体的通风口处，且由气动马达驱动；气动马达的两个气口分别通过气管一和气管二外接压缩空气，气管一靠近气动马达侧安装有控气阀一，气管二靠近气动马达侧安装有控气阀二。利用控气阀一和控气阀二实现气动马达正反转为现有技术。
33.如图1所示风量传感器3安装在矿井下巷道内且正对气动风窗1。
34.控制器2的输入端与风量传感器3输出端通信连接；控制器2的输出端与控气阀一、控气阀二通信连接。
35.控制器2为可编程plc控制器。
36.还包括上位机；上位机处于地面的监控中心内；控制器2安装在矿井下的巷道内并与上位机通信连接。
37.一种矿井下智能气动风窗精准调节方法，包括以下步骤：
38.步骤一安装上述的矿井下智能气动风窗精准调节装置；在控制器2中设定气动风窗1从全关到全开的时间a和相邻两次调节的间隔时间b；进而控制器2通过计算得到风窗调节的基础时间a，基础时间a等于0.5a；操作人员下发设定风量qs给控制器2；
39.步骤二控制器2采集风量传感器3的风量输出值获取当前风量qc，然后计算误差系数当误差系数c不大于预置值d时，控制器2不启动对气动风窗1的调节；当误差系数c大于预置值d时，控制器2启动对气动风窗1的调节；
40.步骤三控制器2启动对气动风窗1的调节后，控制器2先计算本次风窗调节运行时间t，本次风窗调节运行时间t等于误差系数c与风窗调节的基础时间a的乘积；然后根据qc-qs的正负值，控制器2控制气动马达运行t时间；
41.步骤四气动马达运行t时间后，控制器2控制气动马达停止运转并持续间隔时间b；然后重复步骤二和步骤三，直至误差系数c不大于预置值d，对气动风窗1的调节结束。
42.步骤一中时间a的设定的依据是气动风窗1开关试验数据。
43.步骤一中间隔时间b在3s-6s之间选择。
44.步骤一中操作人员通过远程控制或近程控制的方式下发设定风量qs给控制器2。
45.步骤二中预置值d在1％-5％之间选择。。
46.步骤三中qc-qs为正值，控制器2控制气动马达运行t时间，减小气动风窗1的开口度；qc-qs为负值，控制器2控制气动马达运行t时间，增大气动风窗1的开口度。
47.本实施例中压缩空气的压力大，气动风窗1的调节比较灵敏。矿井下气动风窗1调节中：
48.操作人员给控制器2下发的设定风量qs＝100nm3/min,间隔时间b＝5s，风窗从全关到全开的时间a＝10s(气动风窗1传动机构的减速比小)，误差系数预置值d＝5％。
49.如图2所示，第一次调节时qc＝150nm3/min，此时误差系数c》预置值d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行2.5s减小气动风窗1的开口度。
50.第二次调节时qc＝60nm3/min，此时误差系数c》d,需要
调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行2s增大气动风窗1的开口度。
51.第三次调节时qc＝130nm3/min，此时误差系数c》d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行1.5s减小气动风窗1的开口度。
52.第四次调节时qc＝80nm3/min，此时误差系数c》d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行1s增大气动风窗1的开口度。
53.第五次调节时qc＝110nm3/min，此时误差系数c》d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行0.5s减小气动风窗1的开口度。
54.第六次调节时qc＝96nm3/min，此时误差系数c《d,不需要调节，调节完成。
55.实施例2
56.本实施例与实施例1的区别是：本实施例中压缩空气的压力小，气动风窗1的调节比较迟缓。矿井下气动风窗1调节中：
57.操作人员给控制器2下发的设定风量qs＝100nm3/min,间隔时间b＝5s，风窗从全关到全开的时间a＝100s(气动风窗1传动机构的减速比大)，误差系数预置值d＝5％。
58.如图3所示，第一次调节时qc＝150nm3/min，此时c》d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行25s减小气动风窗1的开口度。
59.第二次调节时qc＝60nm3/min，此时,c》d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行20s减小气动风窗1的开口度。
60.第三次调节时qc＝130nm3/min，此时c》d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行15s减小气动风窗1的开口度。
61.第四次调节时qc＝120nm3/min，此时c》d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行10s减小气动风窗1的开口度。
62.第五次调节时qc＝110nm3/min,此时c》d,需要调节，则调节时间控制器2控制气动马达运行5s减小气动风窗1的开口度。
63.第六次调节时qc＝104nm3/min,此时c《d,不需要调节，调节完成。
64.以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种矿井下智能气动风窗精准调节装置，其特征在于，包括气动风窗(1)、控制器(2)和风量传感器(3)；所述气动风窗(1)安装在矿井下巷道墙体的通风口处，且由气动马达驱动；所述气动马达的两个气口分别通过气管一和气管二外接压缩空气，所述气管一靠近气动马达侧安装有控气阀一，所述气管二靠近气动马达侧安装有控气阀二；所述风量传感器(3)安装在矿井下巷道内且正对所述气动风窗(1)；所述控制器(2)的输入端与风量传感器(3)输出端通信连接；所述控制器(2)的输出端与控气阀一、控气阀二通信连接。2.根据权利要求1所述的矿井下智能气动风窗精准调节装置，其特征在于，所述控制器(2)为可编程plc控制器。3.根据权利要求1所述的矿井下智能气动风窗精准调节装置，其特征在于，还包括上位机；所述上位机处于地面的监控中心内；所述控制器(2)安装在矿井下的巷道内并与上位机通信连接。4.一种矿井下智能气动风窗精准调节方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一安装权利要求2或3所述的矿井下智能气动风窗精准调节装置；在所述控制器(2)中设定气动风窗(1)从全关到全开的时间a和相邻两次调节的间隔时间b；进而所述控制器(2)通过计算得到风窗调节的基础时间a，所述基础时间a等于0.5a；操作人员下发设定风量qs给所述控制器(2)；步骤二所述控制器(2)采集风量传感器(3)的风量输出值获取当前风量qc，然后计算误差系数当误差系数c不大于预置值d时，控制器(2)不启动对气动风窗(1)的调节；当误差系数c大于预置值d时，控制器(2)启动对气动风窗(1)的调节；步骤三所述控制器(2)启动对气动风窗(1)的调节后，所述控制器(2)先计算本次风窗调节运行时间t，所述本次风窗调节运行时间t等于误差系数c与风窗调节的基础时间a的乘积；然后根据qc-qs的正负值，所述控制器(2)控制气动马达运行t时间；步骤四所述气动马达运行t时间后，所述控制器(2)控制气动马达停止运转并持续间隔时间b；然后重复步骤二和步骤三，直至误差系数c不大于预置值d，对气动风窗(1)的调节结束。5.根据权利要求4所述的矿井下智能气动风窗精准调节方法，其特征在于，步骤一中所述时间a的设定的依据是气动风窗(1)开关试验数据。6.根据权利要求4所述的矿井下智能气动风窗精准调节方法，其特征在于，步骤一中所述间隔时间b在3s-6s之间选择。7.根据权利要求4所述的矿井下智能气动风窗精准调节方法，其特征在于，步骤一中操作人员通过远程控制或近程控制的方式下发设定风量qs给所述控制器(2)。8.根据权利要求4所述的矿井下智能气动风窗精准调节方法，其特征在于，步骤二中所述预置值d在1％-5％之间选择。9.根据权利要求4所述的矿井下智能气动风窗精准调节方法，其特征在于，步骤三中qc-qs为正值，所述控制器(2)控制气动马达运行t时间，减小所述气动风窗(1)的开口度；qc-qs为负值，所述控制器(2)控制气动马达运行t时间，增大所述气动风窗(1)的开口度。

技术总结

本发明属于矿井下通风调节技术领域，具体涉及一种矿井下智能气动风窗精准调节装置和方法，所述调节装置包括气动风窗、控制器和风量传感器；所述气动风窗安装在矿井下巷道墙体的通风口处，且由气动马达驱动；所述气动马达的两个气口分别通过气管一和气管二外接压缩空气，所述风量传感器安装在矿井下巷道内且正对所述气动风窗；相比现有技术，(1)利用本发明能够避免对矿井下气动风窗的反复调节；(2)本发明的矿井下气动风窗的调节方法采用按照比例逐步减小单次调节量的方式，使得调节效率更高；(3)本发明的矿井下智能气动风窗精准调节装置和方法适用性强，能够满足不同结构和不同属性气动风窗的调节要求。属性气动风窗的调节要求。属性气动风窗的调节要求。