邢東礦局部通風(fēng)裝備系列化的應(yīng)用

楊向軍

摘 要：文章簡單介紹了局部通風(fēng)裝備系列化的原理與功能，就如何使風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速裝置和煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)連接，做到自動調(diào)速，自控排瓦斯及使用雙回路真空起動器進(jìn)行主、備局扇自動切換作了介紹。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速;智能控制;自動切換

1 概述

邢東礦是2001年投產(chǎn)的礦井，井田主采煤層2#煤，自然發(fā)火傾向?yàn)棰蝾?煤塵具有爆炸性，爆炸性指數(shù)為40.45%。經(jīng)探測礦井瓦斯含量在0.11～6.76 m3/t之間，在礦井生產(chǎn)期間，全煤巷掘進(jìn)實(shí)測掘進(jìn)工作面瓦斯絕對涌出量平均為0.4～0.8 m3/min，相對涌出量5.6m3/t.日，礦井屬低瓦斯礦井。但在局部地區(qū)，有瓦斯涌出異?，F(xiàn)象。為了保證掘進(jìn)工作面瓦斯安全，滿足礦井局部通風(fēng)裝備系列化的要求，在煤巷掘進(jìn)和瓦斯異常地區(qū)，利用煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和變頻調(diào)速裝置組合而成的瓦斯智能排放裝置，可以實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)局扇的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)掘進(jìn)工作面風(fēng)量避免瓦斯超限;完成自控排瓦斯、雙風(fēng)機(jī)雙電源自動切換、風(fēng)電瓦斯電閉鎖等各種功能。自動調(diào)速裝置與監(jiān)測系統(tǒng)的配合使用，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)局部通風(fēng)智能化管理和瓦斯監(jiān)測自動化、智能化管理的有效結(jié)合。

2 裝備的組成及主要特點(diǎn)

（1）裝備的組成。局部通風(fēng)裝備系列化由主、備對旋局部通風(fēng)機(jī)，變頻調(diào)速裝置，安全監(jiān)控系統(tǒng)，雙回路真空起動器，雙風(fēng)機(jī)雙電源自動切換及風(fēng)筒換向裝置組成。

（2）裝備的主要特點(diǎn)。①節(jié)能通風(fēng)并避免瓦斯超限。正常供電條件下，裝備可以根據(jù)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出的大小，在保證瓦斯不超限、滿足風(fēng)速的前提下，自動控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)風(fēng)量，避免風(fēng)量過大導(dǎo)致的煤塵飛揚(yáng)，有利于營造良好的作業(yè)環(huán)境。②實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的軟啟動和自控排瓦斯，具有完善的保護(hù)。掘進(jìn)工作面瓦斯異常增高時，可自動調(diào)速增加對旋局部通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，避免瓦斯超限。當(dāng)瓦斯超限時，不必人工排放瓦斯，通過裝置預(yù)先設(shè)定的模式，安全地自動排放瓦斯。裝置具有軟啟動的功能，局扇啟動時，在一定的加速時間內(nèi)，局扇轉(zhuǎn)速可以由0逐步上升到額定轉(zhuǎn)速，避免了以前局扇全壓啟動帶來的“一風(fēng)吹”現(xiàn)象。同時裝置具有完善的過流、短路、過壓、欠壓、超溫等軟硬件保護(hù)和運(yùn)行狀態(tài)控制功能，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。③實(shí)現(xiàn)雙風(fēng)機(jī)雙電源自動切換，保證了掘進(jìn)工作面連續(xù)供風(fēng)，杜絕了無計(jì)劃停風(fēng)現(xiàn)象。

3 裝置的應(yīng)用

現(xiàn)以掘進(jìn)工作面為例，說明該裝置在邢東礦雙對旋風(fēng)機(jī)、變頻調(diào)速裝置、安全監(jiān)控系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)自動切換裝置組合運(yùn)行狀態(tài)下的具體應(yīng)用。

（1）對旋風(fēng)機(jī)接線示意圖。

注意事項(xiàng)：①自動調(diào)速裝置內(nèi)部有局扇開關(guān)和局扇接線柱，接線的時不可接反，否則會影響調(diào)速裝置的使用。②絕對禁止風(fēng)機(jī)自動換向裝置的電源一個接入自動調(diào)速裝置，另一個不經(jīng)過調(diào)速裝置直接接入風(fēng)機(jī)，這樣會造成對旋風(fēng)機(jī)不同步而損壞。

（2）甲烷傳感器的配接設(shè)置與實(shí)現(xiàn)的功能。通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置可以配接最多3個甲烷傳感器，實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。配接的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的3個甲烷傳感器T1、T2、T3，其中T1掛置于距離掘進(jìn)工作面迎頭5米的位置，T2掛置于掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中距全風(fēng)壓匯合處10-15米左右的位置，T3掛置于全風(fēng)壓匯合處。甲烷傳感器的信號通過傳輸電纜，分別接入通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置內(nèi)對應(yīng)的信號接線柱上。如不接甲烷傳感器，可以完成軟啟動的功能;只配接T1，可以實(shí)現(xiàn)自動控制通風(fēng)的功能，只配接T3，可以實(shí)現(xiàn)自控排瓦斯的功能;只配接T1、T3或 T1、T2、T3全接入，可以實(shí)現(xiàn)裝置的全部功能。根據(jù)不同需要，合理的選擇配接的甲烷傳感器，滿足不同的需求。在掘進(jìn)工作面正常的生產(chǎn)過程中，一般同時接入3個甲烷傳感器，使裝置在正常運(yùn)行過程中，按照調(diào)速裝置根據(jù)有關(guān)規(guī)程預(yù)先設(shè)定的相關(guān)控制程序，根據(jù)甲烷傳感器監(jiān)測到的掘進(jìn)工作面瓦斯變化情況，控制調(diào)速裝置自動運(yùn)行在排瓦斯?fàn)顟B(tài)或自控通風(fēng)狀態(tài)下。

（3）甲烷傳感器信號的接入方法。通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置要求的信號制式有頻率、電流、電壓信號三種。邢東礦安裝的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，使用的甲烷傳感器輸出信號是數(shù)字信號，信號模式不匹配，不能直接接入通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置，需要對使用的甲烷傳感器輸出制式進(jìn)行改造。為此，礦和傳感器生產(chǎn)廠家協(xié)作，對傳感器輸出模式進(jìn)行了改進(jìn)，在保持原來的數(shù)字信號輸出不變的條件下，另外增加了一個4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，既滿足了監(jiān)控系統(tǒng)對信號傳輸?shù)囊?，又滿足了通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置對甲烷傳感器傳輸信號制式的需要，有利于實(shí)現(xiàn)對瓦斯的適時監(jiān)測監(jiān)控和自動控制。掘進(jìn)工作面使用了兩個通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置，分別對主、備風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動調(diào)速控制。為了使甲烷傳感器輸出的信號，同時傳輸?shù)街?、副通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置，從而實(shí)現(xiàn)主、副風(fēng)機(jī)的自動控制，與廠家協(xié)作，對通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置甲烷傳感器接線方式進(jìn)行了研究和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，對原來通風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置電路控制系統(tǒng)中能接入1-5mA直流電信號的電氣回路，進(jìn)行了改造，使裝置能夠接收4-20mA的直流電信號。通過改造，成功地將3個甲烷傳感器的電信號分別接入了主、副通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置內(nèi)對應(yīng)的信號接線柱上，實(shí)現(xiàn)了主、副風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置同步自動化控制。

現(xiàn)以甲烷傳感器T3為例，說明其接線原理和方法。

甲烷傳感器根據(jù)監(jiān)測到的瓦斯量，經(jīng)過傳感器系統(tǒng)的處理，根據(jù)瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)的不同，轉(zhuǎn)化為一個隨瓦斯量變化而變化的4-20mA的電信號，按照上圖所示的接線方法，分別將3個甲烷傳感器的信號輸出接到通風(fēng)機(jī)自動調(diào)速裝置相應(yīng)的接線端子上，實(shí)現(xiàn)裝置所有的自動和手動控制功能。

4 應(yīng)用效果

應(yīng)用該系統(tǒng)后，有效地改善了局部通風(fēng)的狀況，杜絕了瓦斯超限和無計(jì)劃停風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，風(fēng)機(jī)切換的軟啟動，杜絕了風(fēng)機(jī)全壓啟動帶來的風(fēng)筒脫節(jié)現(xiàn)象。為日常的瓦斯管理和局部通風(fēng)安全管理，提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)和裝備保障與支持，取得了很好的應(yīng)用效果。