變頻調(diào)速技術(shù)在局部通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

趙建軍

(山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

變頻調(diào)速技術(shù)在局部通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

趙建軍

(山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

局部通風(fēng)機(jī)在煤礦井下是比較耗能且用量比較大的設(shè)備。隨著供風(fēng)量需求的變化，風(fēng)機(jī)的調(diào)速也隨之變化，風(fēng)機(jī)的使用壽命與調(diào)速方式有直接關(guān)系。局部通風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)是通過半導(dǎo)體變電流、集成電路等實(shí)現(xiàn)交流以達(dá)到調(diào)速目的的系統(tǒng)，再加上該系統(tǒng)配有的智能控制方式，使得風(fēng)機(jī)調(diào)速變得更加精準(zhǔn)、穩(wěn)定，同時(shí)性能穩(wěn)定性也有所提高。該系統(tǒng)調(diào)速既可以有效控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，也可以節(jié)約電能，具有較好的使用前景。

變頻調(diào)速器;局部通風(fēng)機(jī);節(jié)能

1 智能局部通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

局部通風(fēng)機(jī)在工作面使用的目的在于，給掘進(jìn)面提供新鮮風(fēng)流、吹散工作面產(chǎn)生的污風(fēng)，同時(shí)吹散瓦斯，防止瓦斯積聚。對(duì)于高瓦斯礦井，在掘進(jìn)頭一般布置有瓦斯傳感器。傳感器布置方式見圖1。3個(gè)瓦斯傳感器將所在位置瓦斯?jié)舛刃盘?hào)傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單片，通過DSP控制器進(jìn)行編程，再通過編程產(chǎn)生變頻信號(hào)，從而控制變頻器，改變輸入風(fēng)量，保證掘進(jìn)面各處瓦斯得到控制。正常工作狀態(tài)下，在確保工作面供風(fēng)需求的情況下進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制，達(dá)到安全、節(jié)能、高效的目的［1－3］。

圖1 瓦斯傳感器現(xiàn)場(chǎng)布置圖

2 智能局部通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的功能

智能局部機(jī)控制系統(tǒng)是以DSP為核心，采用變頻調(diào)速局部通風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)以下功能［4－6］:

1)自動(dòng)排放瓦斯

掘進(jìn)面在瓦斯?jié)舛茸兇蟮那闆r下，瓦斯傳感器所監(jiān)測(cè)的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)通過系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成調(diào)頻信號(hào)，對(duì)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)控制，加大風(fēng)機(jī)供風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)高效、自動(dòng)化的瓦斯自排，防止瓦斯超限，造成威脅。

2)節(jié)能運(yùn)行，工作面通風(fēng)環(huán)境。正常通風(fēng)時(shí)，在確保涌出濃度不超限的前提下，根據(jù)掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇輸出量，既保證了瓦斯?jié)舛炔怀?，又可避免風(fēng)量過大而揚(yáng)塵，改善了工作面環(huán)境。

3)自動(dòng)監(jiān)測(cè)?？膳c煤礦安全微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)井下分站聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與調(diào)度。

4)通過控制動(dòng)力電源開關(guān)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、瓦斯、電閉鎖。

5)外設(shè)功能及運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)顯示功能、掉電記憶、通風(fēng)狀態(tài)與排放瓦斯?fàn)顟B(tài)自動(dòng)運(yùn)行及轉(zhuǎn)換功能，可實(shí)現(xiàn)人工控制風(fēng)量調(diào)節(jié)，無需通風(fēng)機(jī)常年滿額運(yùn)行，節(jié)能效果顯著。

3 智能局部通風(fēng)控制系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用

為了充分論證局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制調(diào)速系統(tǒng)的高效及安全性能，我們?cè)诖笏^煤礦東一采區(qū)115回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面進(jìn)行了一次智能局部通風(fēng)控制系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用，并達(dá)到了預(yù)期效果。掘進(jìn)面瓦斯傳感器現(xiàn)場(chǎng)框圖如圖1所示。掘進(jìn)工作面參數(shù)見表1。

表1 掘進(jìn)面參數(shù)

1)工作面正常進(jìn)行通風(fēng)、掘進(jìn)期間，局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行風(fēng)量隨各點(diǎn)瓦斯傳感器檢測(cè)值變化關(guān)系。

a)局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行風(fēng)量隨掘進(jìn)工作面正前迎頭瓦斯傳感器檢測(cè)值變化關(guān)系見表2。

表2 風(fēng)量隨掘進(jìn)面正前迎頭瓦斯傳感器檢測(cè)值變化關(guān)系

b)局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行風(fēng)量隨掘進(jìn)工作面巷口瓦斯傳感器檢測(cè)值變化關(guān)系見表3。

表3 風(fēng)量隨掘進(jìn)面巷口瓦斯傳感器檢測(cè)值變化關(guān)系

c)由于風(fēng)機(jī)到掘進(jìn)迎頭及回風(fēng)巷各處都要滿足瓦斯?jié)舛取⒆钚★L(fēng)速的要求，必將造成回風(fēng)巷風(fēng)量大，所以在工作面正常掘進(jìn)過程中，瓦斯傳感器T3不發(fā)揮調(diào)節(jié)局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的作用。

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，當(dāng)掘進(jìn)工作面正常施工作業(yè)時(shí)，瓦斯傳感器 T1、T2的監(jiān)測(cè)數(shù)值多次大于0.8%(礦方作業(yè)規(guī)程瓦斯?jié)舛壬舷?，自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠通過自動(dòng)變頻器改變通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，增大了供風(fēng)量，有效地將瓦斯體積分?jǐn)?shù)控制在0.8%以下;在工作面設(shè)備檢修期間，瓦斯傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)值較小，自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠通過自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)降低轉(zhuǎn)速，減小供風(fēng)量，控制瓦斯體積分?jǐn)?shù)在0.5% ～0.8%，從而起到了高效節(jié)能的作用。

2)工作面排放瓦斯時(shí)，局部通風(fēng)實(shí)際運(yùn)行風(fēng)量隨各點(diǎn)瓦斯傳感器檢測(cè)值變化關(guān)系。

a)工作面排放瓦斯時(shí)，正前迎頭及掘進(jìn)巷口的瓦斯傳感器均處在高濃度瓦斯流中，只發(fā)揮正常瓦斯監(jiān)測(cè)作用，無調(diào)節(jié)局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的作用。

b)工作面風(fēng)巷混合風(fēng)流處瓦斯傳感器臨界值設(shè)定見表4。

表4 掘進(jìn)面回風(fēng)混合風(fēng)流處瓦斯傳感器臨界值設(shè)定

4 結(jié)論

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，在煤礦掘進(jìn)工作面，如果使用普通局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，不僅管理難度大，容易發(fā)生瓦斯事故，而且會(huì)造成電能的巨大浪費(fèi)。而智能變頻局部通風(fēng)機(jī)能根據(jù)工作面生產(chǎn)和檢修期間瓦斯?jié)舛却笮∽兓?，自?dòng)控制風(fēng)機(jī)，調(diào)整轉(zhuǎn)速，改變供風(fēng)量，起到了高效節(jié)能的作用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)不完全統(tǒng)計(jì)，智能變頻局部通風(fēng)機(jī)要比普通局部通風(fēng)機(jī)節(jié)能36%以上。

［1］徐甫榮.大功率風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速節(jié)能運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析(2)［J］.電源技術(shù)應(yīng)用，2002，5(Z1):56－59.

［2］李永東，倚鵬.大功率高性能逆變器技術(shù)發(fā)展綜述［J］.電氣傳動(dòng)，2000，36(6):26－28.

［3］李世文.淺議電廠風(fēng)機(jī)和給水泵的運(yùn)行方式及節(jié)能［J］.節(jié)能，2000，19(10):33－35.

［4］趙相賓，年培新.談我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用［J］.電氣傳動(dòng)，2000，36(2):123－125.

［5］ 高峻嶺，柏方艷，嚴(yán)宏惠.基于PLC的AM50掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2002，18(4):85－88.

［6］蔡啟仲，蔡啟先，陳文輝.基于PLC軟件與輸出單元特性的輸出總線的研究［J］.電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2001，15(3):89－92.

Application of variable frequency speed regulation technology in local fan

ZHAO Jianjun

(Shanxi Coal Import and Export Group Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030006，China)

The local fan is relatively large amount of energy and equipment in the coal mine，but with the change of air supply demand，fan speed are changed，there is a direct relationship between life and speed of fan.Using the frequency control system，mainly through semiconductor variable current and integrated circuit，local fan realizes variable current exchange and achieves speed control system.And the system is equipped with intelligent control mode.The speed of the fan becomes more precise，more stable and performance and stability have also been improved.The speed of the system can not only control the speed of the fan，but also can save the electric energy and has a good prospect.

variable frequency speed governor;local fan;energy saving

TD72

A

1004－7050(2016)06－0095－02

10.16525/j.cnki.cn14－1109/tq.2016.06.30

2016－08－14

趙建軍，男，1969年出生，1993年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院礦山通風(fēng)與安全專業(yè)，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦通風(fēng)安全技術(shù)管理工作。