風機變頻調(diào)速自動化控制的原理及控制方式分析

王磊

冀中能源邢礦集團生活后勤服務(wù)分公司 河北邢臺 054000

風機是工業(yè)領(lǐng)域中重要的機械設(shè)備，主要包括離心風機和軸流風機以及密封風機等。當前在船舶、冶金等領(lǐng)域當中，風機被廣泛的應(yīng)用。在當前快速發(fā)展的經(jīng)濟水平已經(jīng)推動了煤礦通風自動化設(shè)備的發(fā)展，很多自動化設(shè)備都是大型的單獨設(shè)備，由于監(jiān)控的參數(shù)不全，結(jié)構(gòu)非常復雜，并且后期需要維護的步驟也是非常繁瑣的，所以在設(shè)備出現(xiàn)故障時工作人員的監(jiān)察能力不高。不能對通風系統(tǒng)進行有效的修護。工作人員的安全性得不到保障，所以有必要對通風系統(tǒng)進行整體的監(jiān)測與分析，探索出新的監(jiān)測制度和發(fā)展道路。

1 風機自動化控制的原理

如今工業(yè)生產(chǎn)的風機基本都具備了自動化控制的功能，明顯提高了生產(chǎn)的效率和自動控制的效果。風機要實現(xiàn)自動化控制的功能，首先需要采集風機的各項運行狀態(tài)參數(shù)，當參數(shù)與所要求的運行參數(shù)具有一定的差異時，則可以通過自動化控制系統(tǒng)將運行狀態(tài)加以修正，保證風機的正常運行。風機在運行的過程中，會涉及到常用的風機參數(shù)概念，主要包括以下內(nèi)容，一是風量：風機每分鐘輸送的空氣立方數(shù)。二是全壓：氣體所具有的全部能量，等于動壓加上靜壓。三是動壓：將氣體從零速度加速至某一速度所需要的壓力。四是靜壓：流體某點的絕對壓力與大氣壓力的差值。五是風機轉(zhuǎn)速：風機葉輪每分鐘轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)。六是軸功率：電動機除去外部損耗因素，傳遞到風機軸上的實際功率，通常認為是風機實際所需功率。七是噪音：風機在正常運轉(zhuǎn)過程中氣動噪音和機械噪音疊加所形成的噪音。此外，風機在運行的過程中，如軸流和離心這兩種類型的風機存在著區(qū)別在于：一是離心風機具備改變介質(zhì)流向的功能，具有較高的靈活性，但軸流風機不會改變流向，在功能的實現(xiàn)方式上較為單一。二是兩種不同類型的風機在安裝過程中的方便程度不一樣。在風機的實際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，對于不同類型和不同型號的風機，應(yīng)該加以區(qū)別對待，保證風機具有較好的應(yīng)用效果[1]。

2 風機自動化控制的控制方式

2.1 變頻調(diào)速技術(shù)

在風機的運行中，對于風機的調(diào)節(jié)流量主要包括以下三種。一是通過交流電動機變頻進行調(diào)速控制。二是通過應(yīng)用液立耦合器對風機和水泵的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。三是通過傳統(tǒng)的機械方法來對風機和水泵進行調(diào)節(jié)。在對水泵和風機進行調(diào)速中，裝機容量越大，絕對節(jié)電量也就越大，所以在水泵和風機的使用中，可以通過高壓變頻進行調(diào)速，從而達到節(jié)約電能效果。隨著社會的不斷發(fā)展，我國電動機總裝機容量越來越高，電動機的運行消耗量大概占總發(fā)電量的百分之六十左右，所以對電動機進行節(jié)能控制具有重要意義。在對電機進行節(jié)能控制中，主要可以通過兩個途徑對電機進行節(jié)能。一是在電機運行中，通過提高對精度控制力度，達到節(jié)約效果。二是可以通過加強創(chuàng)新，提高電機運轉(zhuǎn)效率，達到節(jié)能效果。

2.2 加強自動化監(jiān)測

基于WiFi建立通風監(jiān)測系統(tǒng)當中，其中主要的監(jiān)測工作內(nèi)容包含了通風機的工作運轉(zhuǎn)狀況，主要的監(jiān)測點包含了通風風速大小、溫度大小以及內(nèi)部環(huán)境的濕度控制等，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成當中包含了監(jiān)測設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況、自動模塊調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)管理模塊以及歷史數(shù)據(jù)分析單元等，整傳輸、近距離無線電傳輸、WiFi數(shù)據(jù)傳輸以及寬帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)认冗M的通信技術(shù)。但是在煤礦開采工作當中，因為整個開采工作環(huán)境比較復雜，在數(shù)據(jù)傳輸過程當中經(jīng)常會出現(xiàn)長距離傳輸?shù)挠绊?，為了有效實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)長距離和高質(zhì)量的傳輸工作，需要有效確定監(jiān)測系統(tǒng)的有效信息傳輸形式，通過WiFi數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，可以大大提高整個數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量和傳輸效率。

通過對溫度傳感器、風速傳感器、濕度傳感器的有效應(yīng)用，可以對開展工作當中放到內(nèi)部的瓦斯?jié)舛取⒎蹓m濃度來進行有效的監(jiān)測，同時還可以對的實時溫度和濕度等相關(guān)環(huán)境參數(shù)來進行監(jiān)測。依照系統(tǒng)監(jiān)測當中的實際使用標準，有效確定了無線傳感器的使用型號以及無線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過對WiFi通信技術(shù)的有效應(yīng)用，可以實現(xiàn)各個不同區(qū)域傳感器的測量和數(shù)據(jù)收集工作，同時對通風的實際狀況來進行有效的判斷[2]。

2.3 應(yīng)用遠程操控

PLC控制器能夠?qū)崟r將風機運行狀態(tài)、工作面風速、溫度、回風流中粉塵濃度等參數(shù)，通過信號線上傳至井底車場網(wǎng)路交換站；交換站利用工業(yè)以太網(wǎng)以及井筒內(nèi)信號基站傳送至井口網(wǎng)路交換站；交換站利用信號線將數(shù)據(jù)信號上傳至地面操控室主機系統(tǒng)內(nèi)。們可以看到監(jiān)測到的信號，無論是從本地傳播來的，還是從遠程傳播來的，都是具有實際的時間顯示的。故障記憶的方法是對通過出現(xiàn)過故障系統(tǒng)的記錄時間來進行操作。報警系統(tǒng)是在現(xiàn)場監(jiān)測到的數(shù)值，已經(jīng)超過原有的標準，則可以通過本地系統(tǒng)實施遠程監(jiān)控，嚴重者則可以實行立即報警的功能。冗余功能在系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障時，能夠排除故障，使整個通風系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。擴展功能，如果現(xiàn)場增設(shè)了一些其他的分站監(jiān)控系統(tǒng)，可以及時的應(yīng)用到通風的總系統(tǒng)當中，不排斥任何一種系統(tǒng)的接入。

地面操控室主機安裝了一套FameVice組態(tài)軟件，該軟件利用顯示器可直觀的對智能化通風控制系統(tǒng)各部件運行狀態(tài)進行顯示，操作人員可通過界面遠程操控系統(tǒng)，并可修改系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)；同時可利用打印機繪制處系統(tǒng)運行狀態(tài)曲線圖[3]。

3 結(jié)語

風機是重要的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備之一，不同的廠家生產(chǎn)的風機的特性具有一定的差異，所采用的自動化控制系統(tǒng)和控制方式也有所不同。在實際的風機選型和應(yīng)用過程中，應(yīng)該根據(jù)所應(yīng)用的場合加以選擇，保證風機的安全穩(wěn)定運行。