变频调速技术在局部通风机中的应用

赵建军

(山西煤炭进出口集团有限公司，山西 太原 030006)

变频调速技术在局部通风机中的应用

赵建军

(山西煤炭进出口集团有限公司，山西 太原 030006)

局部通风机在煤矿井下是比较耗能且用量比较大的设备。随着供风量需求的变化，风机的调速也随之变化，风机的使用寿命与调速方式有直接关系。局部通风机采用变频调速系统是通过半导体变电流、集成电路等实现交流以达到调速目的的系统，再加上该系统配有的智能控制方式，使得风机调速变得更加精准、稳定，同时性能稳定性也有所提高。该系统调速既可以有效控制风机转速，也可以节约电能，具有较好的使用前景。

变频调速器;局部通风机;节能

1 智能局部通风机控制系统的实现

局部通风机在工作面使用的目的在于，给掘进面提供新鲜风流、吹散工作面产生的污风，同时吹散瓦斯，防止瓦斯积聚。对于高瓦斯矿井，在掘进头一般布置有瓦斯传感器。传感器布置方式见图1。3个瓦斯传感器将所在位置瓦斯浓度信号传输至数字信号处理单片，通过DSP控制器进行编程，再通过编程产生变频信号，从而控制变频器，改变输入风量，保证掘进面各处瓦斯得到控制。正常工作状态下，在确保工作面供风需求的情况下进行风机转速控制，达到安全、节能、高效的目的［1－3］。

图1 瓦斯传感器现场布置图

2 智能局部通风机控制系统的功能

智能局部机控制系统是以DSP为核心，采用变频调速局部通风机实现以下功能［4－6］:

1)自动排放瓦斯

掘进面在瓦斯浓度变大的情况下，瓦斯传感器所监测的瓦斯浓度信号通过系统进行转换，转换成调频信号，对风机的转速进行自动控制，加大风机供风量，实现高效、自动化的瓦斯自排，防止瓦斯超限，造成威胁。

2)节能运行，工作面通风环境。正常通风时，在确保涌出浓度不超限的前提下，根据掘进工作面所需风量，自动或手动调节风扇输出量，既保证了瓦斯浓度不超限，又可避免风量过大而扬尘，改善了工作面环境。

3)自动监测。可与煤矿安全微机监控系统井下分站联网，实现自动监测与调度。

4)通过控制动力电源开关，实现风电、瓦斯、电闭锁。

5)外设功能及运行状态自动显示功能、掉电记忆、通风状态与排放瓦斯状态自动运行及转换功能，可实现人工控制风量调节，无需通风机常年满额运行，节能效果显著。

3 智能局部通风控制系统的实践应用

为了充分论证局部通风机自动控制调速系统的高效及安全性能，我们在大水头煤矿东一采区115回风顺槽掘进工作面进行了一次智能局部通风控制系统的实践应用，并达到了预期效果。掘进面瓦斯传感器现场框图如图1所示。掘进工作面参数见表1。

表1 掘进面参数

1)工作面正常进行通风、掘进期间，局部通风机实际运行风量随各点瓦斯传感器检测值变化关系。

a)局部通风机实际运行风量随掘进工作面正前迎头瓦斯传感器检测值变化关系见表2。

表2 风量随掘进面正前迎头瓦斯传感器检测值变化关系

b)局部通风机实际运行风量随掘进工作面巷口瓦斯传感器检测值变化关系见表3。

表3 风量随掘进面巷口瓦斯传感器检测值变化关系

c)由于风机到掘进迎头及回风巷各处都要满足瓦斯浓度、最小风速的要求，必将造成回风巷风量大，所以在工作面正常掘进过程中，瓦斯传感器T3不发挥调节局部通风机风量的作用。

通过现场试验表明，当掘进工作面正常施工作业时，瓦斯传感器 T1、T2的监测数值多次大于0.8%(矿方作业规程瓦斯浓度上限)，自动控制系统能够通过自动变频器改变通风机的转速，增大了供风量，有效地将瓦斯体积分数控制在0.8%以下;在工作面设备检修期间，瓦斯传感器的监测数值较小，自动控制系统能够通过自动控制风机降低转速，减小供风量，控制瓦斯体积分数在0.5% ～0.8%，从而起到了高效节能的作用。

2)工作面排放瓦斯时，局部通风实际运行风量随各点瓦斯传感器检测值变化关系。

a)工作面排放瓦斯时，正前迎头及掘进巷口的瓦斯传感器均处在高浓度瓦斯流中，只发挥正常瓦斯监测作用，无调节局部通风机风量的作用。

b)工作面风巷混合风流处瓦斯传感器临界值设定见表4。

表4 掘进面回风混合风流处瓦斯传感器临界值设定

4 结论

通过现场实践表明，在煤矿掘进工作面，如果使用普通局部通风机通风，不仅管理难度大，容易发生瓦斯事故，而且会造成电能的巨大浪费。而智能变频局部通风机能根据工作面生产和检修期间瓦斯浓度大小变化，自动控制风机，调整转速，改变供风量，起到了高效节能的作用。根据现场监测不完全统计，智能变频局部通风机要比普通局部通风机节能36%以上。

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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

赵建军，男，1969年出生，1993年毕业于山西矿业学院矿山通风与安全专业，大学本科，工程师，从事煤矿通风安全技术管理工作。