智能(néng)风机

一、系统概述

新(xīn)一代矿井智能(néng)、节能(néng)局部通风机是根据國(guó)内矿进通风的现状，在大量深放煤矿井下调研的基础上，為(wèi)了减少瓦斯事故研发而成的。以“安全可(kě)靠、节能(néng)环保”為(wèi)目标，以“模块单元、个性组合、实时监测、智能(néng)控制”為(wèi)特点，达到“实时预警、人机双控、按需供风、防灾减灾”的效果，填补了我國(guó)矿井局部通风智能(néng)控制领域的空白，达到了國(guó)内领先水平。

二、系统组成

该系统由FBD系列煤用(yòng)隔爆型压入式轴流局部通风机、隔爆兼本安型变频调速装置、V型自动切换风门、分(fēn)风器、风筒、支架等单元组成。调速装置是由变频调速系统、瓦斯监控系统、液晶显式和参数设定系统等部分(fēn)组成，它将先进的IGBT变频调速和热管自冷散热技术以及模糊控制理(lǐ)论应用(yòng)到调速装置中，自动化程度高，技术领先

三、功能(néng)概述

矿井智能(néng)局部通风系统是一个闭环控制系统，它的主要功能(néng)是通过井下传感器、井下分(fēn)站采集的参数来确定供风量的多(duō)少，避免了现有(yǒu)局部通风机供风的“一风吹”现象，从而解决矿井局部通风按需供风的问题。系统从安全和节能(néng)的要求出发，采用(yòng)PLC与变频器组成的控制系统，对风机转速实时调控，达到“实时预警、人机双控、按需供风、防灾减灾”的效果，从而使矿井局部通风、瓦斯自动排放高效安全，降低瓦斯事故，节能(néng)省電(diàn)。

1、按需通风功能(néng)

自动调节局扇转速，调节输出风量、风压，避免瓦斯超限使局扇能(néng)节能(néng)经济运行。当系统检测到T1、T2浓度值低于设定值上限时，自动进入调速状态。根据T1、T2检测的迎头瓦斯浓度和掘进巷道回风流的瓦斯浓度(低于T1、T2浓度设定值下限，则局扇减速;T1、T2浓度高于设定值上限，则局扇升速)控制变频器，自动调节风量。

2、排放瓦斯功能(néng)

人工或自动进入排瓦斯状态后，依据T1、T2、T3传感器检测的工作面、工作面回风流和总汇合风流的瓦斯浓度自动控制局扇转速。当T3浓度不超过设定值(1.5%)时，升速加大风量，当T3浓度超过设定值(1.5%)时，减速减小(xiǎo)风量，依此原则调节输出风量，控制排至回风流的瓦斯浓度在安全设定值的范围内，即以最大效率进行安全排放瓦斯，能(néng)够避免瓦斯超限，减少瓦斯安全事故。

3、人工调节风量功能(néng)

可(kě)通过变频器显示面板和智能(néng)控制开关的显示面板的人机界面设置变频器输出频率，以控制局扇的转速来调节风量。

4、瓦斯電(diàn)闭锁功能(néng)

系统主控制开关工作且各瓦斯传感器数据低于闭锁值时，掘进工作面动力有(yǒu)電(diàn)，能(néng)够正常进行生产。此时，备用(yòng)控制开关的真空接触器断开，备用(yòng)控制开关处于断電(diàn)预备状态。

当瓦斯传感器数据高于闭锁值时，系统主控制开关输出控制信号控制馈電(diàn)开关,馈電(diàn)开关控制掘进工作面动力電(diàn)源断電(diàn)，实现瓦斯電(diàn)闭锁功能(néng)。

系统备用(yòng)控制开关处于工作状态时，仅仅实现巷道通风，不能(néng)控制掘进工作面动力電(diàn)源实现瓦斯電(diàn)闭锁。

5、风電(diàn)闭锁功能(néng)

系统主控制开2关故障时(主控制开关停机)，系统主控制开关输出控制信号,馈電(diàn)开关控制掘进工作面动力電(diàn)源断電(diàn)，实现风電(diàn)闭锁功能(néng)。

6、声光报警功能(néng)

為(wèi)了在异常情况下，及时提醒现场工作的人员，本系统可(kě)配接一个声光报警装置，此装置采用(yòng)36V交流输入。当PLC通过探头检测到瓦斯传感器超限、或通过485总線(xiàn)通讯发现变频器故障时，PLC会发出声光报警，从而提示工作人员采取相应措施，解决异常情况。

四、系统工作过程

1、主系统启动

系统上電(diàn)→智能(néng)控制开关操纵手柄合上→按下智能(néng)控制开关启动按钮→真空接触器闭合→变频器得電(diàn)，开始初始化，经过一段延时后，变频器给风机供電(diàn)，输出频率从启动设定值(1.5Hz)开始逐渐增加，实现软启动。

系统中T1～T4為(wèi)四个瓦斯浓度传感器，F1為(wèi)风速传感器，W1為(wèi)温度传感器，如图二所示：

图2 矿井智能(néng)局部通风系统上位机图

T1為(wèi)工作面瓦斯浓度传感器，T2為(wèi)回风流瓦斯浓度传感器，正常通风状态时T1与T2一起作為(wèi)控制风量的依据; T3為(wèi)回风巷处瓦斯浓度传感器，在自动通风状态时只采集数据，不作控制依据，排瓦斯状态时作為(wèi)控制风量的依据;T4為(wèi)风机进风口处瓦斯浓度传感器。

2、初始运行状态

系统初始上電(diàn)，输出频率设定值為(wèi)20Hz(也可(kě)设定為(wèi)30Hz);

3、正常通风状态

当掘进工作面瓦斯浓度传感器T1和T2超过设定值上限(0.7%)时，变频器逐级增频，风机自动增加风量;当掘进工作面瓦斯浓度传感器T1和T2低于设定值下限(0.5%)时，变频器减频，风机风量自动减少。掘进工作面瓦斯浓度传感器T1或T2超过报警设定值(1.0%)时报警，系统进入稀释瓦斯状态。掘进工作面瓦斯浓度传感器T1或T2超过断電(diàn)设定值(1.5%)时工作面非本质安全型電(diàn)源自动切断，系统进入排瓦斯状态。括号内数值為(wèi)出厂设定值，可(kě)根据用(yòng)户具體(tǐ)情况更改。

4、排瓦斯状态

当系统进入排瓦斯状态时，风机运行由瓦斯浓度传感器T3进行自动控制，当瓦斯浓度传感器T3超过设定上限(1.5%)时，变频器减频，减少风机风量，使T3在设定上限范围(1.5%)内;当瓦斯浓度传感器T3低于设定下限(1.0%)时,变频器增频，增加风机风量，高效排放瓦斯。当瓦斯浓度传感器T3超过报警设定值(1.5%)时报警。当掘进工作面瓦斯浓度降到设定的安全浓度(<1.0%)并保持在安全浓度以下，工作面方可(kě)复電(diàn)。括号内数值為(wèi)出厂设定值，可(kě)根据用(yòng)户具體(tǐ)情况更改

T4為(wèi)风机入口瓦斯浓度传感器，当T4的浓度≥0.5%时，依据《煤矿安全规程》，风机自动停止工作，掘进工作面按停风断電(diàn)处理(lǐ)。

5、主、备风机自动切换

当按下主风机智能(néng)控制开关停止按钮(或主风机故障)时→主风机智能(néng)控制开关真空接触器断電(diàn)→主风机的变频器失電(diàn)(主风机停止工作)→主风机智能(néng)控制开关的PLC发出故障信号→备用(yòng)风机智能(néng)控制开关的PLC接收故障信号→备用(yòng)智能(néng)控制开关真空接触器闭合→备用(yòng)风机变频器得電(diàn)→备用(yòng)风机开始运行。

主、备智能(néng)控制开关之间联络線(xiàn)在正常运行状态下不带電(diàn)，仅在风机相互切换过程中短时带電(diàn)(系我公司双风机双電(diàn)源专利技术)，使用(yòng)更加安全。

6、系统的参数设置

本系统為(wèi)了适应各种矿井的实际情况， T1、T2、T3的报警、闭锁、复電(diàn)值可(kě)由供用(yòng)户自行设置，用(yòng)户可(kě)根据使用(yòng)地点的实际情况来设定这些参数，这些值的设定都被限制在《煤矿安全规程》规定的范围内。