地面筒仓局部通风机节能降噪技术改造

刘雄飞

（山西晋煤集团沁秀煤业有限公司岳城煤矿，山西 晋城 048006）

1 概述

岳城煤矿为沁秀公司下属主力生产矿井，主采3#、15#煤层，年生产能力150 Mt/a。地面有5 个筒仓，每个筒仓高度30 m，筒仓直径10 m。为有效缓解煤仓瓦斯压力，杜绝区域瓦斯积聚事故，特在每个筒仓上方安装2 个通风机进行风排，由来自该矿6 kV 变电站的二回路对电机分别进行供电。由于风机长期以50 Hz 工频状态运行，双台风机输出功率恒定为14.4 kW，设备空转造成了很大的能源浪费。通风机启动加速运行，噪音持续在85～95 dB 左右，对作业人员造成很大危害。因此非常有必要对筒仓风机进行升级改造，实现筒仓运转高效低耗的目的。

2 改造方案

建立局部通风机实时状态监控系统，随时掌握筒仓瓦斯浓度动态变化；并根据瓦斯浓度大小，通过PLC 控制系统自动控制局部通风机的转速，既及时排除了瓦斯，又减少了空负荷运转的资源浪费；对低电机转速进行动态调整，同时在通风机口安装降噪格栅，降低局部通风机在运行过程中发出的高频噪音。

本次改造所用PLC 控制器为西门子公司S7-200smart 系列，参数选择37 kW，60 A，电压等级AC380 V，变频器启动转矩大，能提供0.5 Hz/150%额定转矩输出。甲烷传感器选用南京北路的GJ4/100矿用高低浓度甲烷传感器。矿用通风机选用山西盛佳的2×15 kW/380 V 抽出式通风机。

筒仓局部通风机节能降噪技术改造设备布置如图1 所示。

图1 局扇系统设备布置图

如图所示，在筒仓顶部正常风流处安设甲烷传感器，对煤仓瓦斯实行动态监测报警。接近开关主要用于煤仓存煤位置的检测，当煤位与开关距离达到动作距离时，无需机械接触即可使开关动作，并将动作指令信号传输至PLC 变频控制器。

2.1 变频控制

当前每台通风机有2 台电机，均采用普通防爆开关人工进行控制。因此给通风机配备PLC 变频器，对筒仓内的瓦斯浓度变化进行实时监测，并将瓦斯浓度值转化为电信号，通过变频器来调节通风机的运行频率。变频控制示意图如图2 所示。

图2 变频控制示意图

如上图，每个通风机由2 台380 V/15 kW 异步电机同时进行供电，故设计使用1 台36 kW 的PLC变频器，通过两个并行端口与电机分别连接，对2台电机进行同步变频控制。

2.2 噪声控制

根据现场调研，噪音来源，一是电机的低负荷运转，二是通风机口的高频振动。采用变频器进行动态调节后，电机噪音能够有效控制在设计要求之内。拟采用安装降噪格栅对通风机口进行降噪。

3 改造效果分析

3.1 节能效果

改造前后风机功率输出如表1 所示。

表1 改造前后风机运行参数统计表

节 能 计 算 公 式： 实 际 节 能 率=（P1-P2）/P1×100%，由此得改造前后节能率如表2 所示。

表2 改造前后风机节能降耗统计表

由上表可知：

（1）筒仓风机改造前，当瓦斯浓度变化值在0.1%～0.3%区间时，风机工频以额定功率一半运行，即一直保持在7.2 kW。

（2）当瓦斯浓度值≥0.3%时，风机工频以额定功率运行，即功率一直保持在14.4 kW。

（3）改造后风机保持变频运行，随着瓦斯浓度的上升，功率从最低1.8 kW 开始变化，直到达到最大功率14.4 kW 运行。

（4）根据筒仓内瓦斯实际浓度值日常绝大多数时间是维持在0.1%左右，故综合考虑节能率能够达到27%以上。

3.2 降噪效果

改造前后风机周围噪音分贝值对比如表3 所示。

表3 改造前后风机噪音分贝值统计表

根据上表可以看出，改造后筒仓周围噪音分贝值均降至80 dB 以下，明显小于《煤矿安全规程》对局部通风机周围噪音≤85 dB 的要求。

4 结 语

项目于2018 年5 月—8 月在岳城矿洗煤厂进行了节能降噪示范研究。研究表明，项目实施后筒仓周围噪音明显降低，实测值在10～80 dB 范围内，职工工作环境有了显著改善。风机系统通过变频调速后，节能率达到27%以上，电机实际功率15 kW。按1 台风机每天运转24 h、每年工作182 d、电费1元、5 台风机计算，则每年可节省费用8.77 万元，具有可观的经济效益。