KXJT75 660型礦用通風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速裝置在在煤礦中的應(yīng)用

1、KXJT型礦用通風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速裝置在煤礦中的應(yīng)用The Application of the Automatic Variable Frequency and Speed Adjusting System on Mine Ventilation Fan魏書華 謝偉/山東科技大學(xué) 陽(yáng)廷軍/ 煤炭科學(xué)研究總院重慶分院摘 要:介紹了礦用通風(fēng)機(jī)自動(dòng)變頻調(diào)速裝置的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，并闡述了它有別于原有變頻調(diào)速裝置的優(yōu)點(diǎn)在煤礦中進(jìn)行推廣的巨大優(yōu)勢(shì)和廣闊前景。關(guān)鍵詞：礦用通風(fēng)機(jī) 變頻調(diào)速 自動(dòng)化控制 中圖分類號(hào)：TH43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1006-8155（2005）04-0037-04Abstra

2、ct: This paper introduces the designing principles and realizing methods of the automatic variable frequency and speed adjusting system for mine ventilation fan, and describes its proper advantages compared with former variable frequency and speed adjusting systems, its great potential and good fore

3、ground in the application on the mine fan ventilation.Keywords: Mine ventilation fan Variable frequency and speed adjusting Automatic control 1 引言 煤礦井下局部通風(fēng)機(jī)是量大面廣、耗能大的常用設(shè)備，每年需求量在數(shù)千臺(tái)以上。但在性能調(diào)節(jié)功能上，基本上是空白，從理論上講，調(diào)速是調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)性能最經(jīng)濟(jì)和有效的手段。阻礙變頻調(diào)速技術(shù)在局扇上應(yīng)用的原因主要是價(jià)格昂貴，節(jié)能效果差，變頻器可靠運(yùn)行難。隨著對(duì)煤礦安全生產(chǎn)重視程度的增加，一些明顯存在安全隱患的工作場(chǎng)所，要求

4、必須對(duì)風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行調(diào)節(jié)。煤炭科學(xué)研究總院重慶分院根據(jù)當(dāng)前煤礦的具體情況，在原有礦用通風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，提高了設(shè)備的性能，研制了一套通風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)速裝置。該產(chǎn)品已經(jīng)面世，并投入煤礦使用。2 裝置命名及型號(hào)表示方法命名：KXJT型礦用型號(hào)：3 結(jié)構(gòu)特征的設(shè)計(jì)及工作原理3.1 結(jié)構(gòu)特征該裝置總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由隔爆箱體、散熱器、人機(jī)操作界面、進(jìn)出線接線腔、變頻控制系統(tǒng)、PCD1控制系統(tǒng)、瓦斯信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換及處理等單元組成。_收稿日期:2005-03-28 青島市 7654321圖1礦用通風(fēng)機(jī)自動(dòng)變頻調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1 隔爆箱體 2 進(jìn)出線接線腔 3 PCD1控制系統(tǒng) 4變頻

5、控制系統(tǒng)5 瓦斯信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、處理單元 6人機(jī)操作界面 7散熱器3.2 工作原理該裝置的工藝流程如圖2所示。1 隔爆箱體 2 進(jìn)出線接線腔 3 PCD1控制系統(tǒng) 4變頻控制系統(tǒng)5 瓦斯信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、處理單元 6人機(jī)操作界面 7散熱器圖 1礦用通風(fēng)機(jī)自動(dòng)變頻調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖2 控制內(nèi)置系統(tǒng)瓦斯?jié)舛葌鞲衅鬟m時(shí)檢測(cè)工作地點(diǎn)的瓦斯?jié)舛?，以頻率信號(hào)2001000Hz(對(duì)應(yīng)瓦斯?jié)舛?4%)傳遞到頻率轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，PCD1控制器對(duì)瓦斯?jié)舛戎导捌渥兓M(jìn)行分析、判斷，處理后的信號(hào)通過(guò)MODBUS通訊方式與變頻調(diào)速器的控制系統(tǒng)連接，控制變頻器按以固化的程序改變輸出頻率，調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制通風(fēng)

6、機(jī)輸出風(fēng)量的目的。4適用范圍和主要技術(shù)參數(shù)4.1 適用范圍（1） 掘進(jìn)工作面限量排放瓦斯，實(shí)現(xiàn)最大效率的安全排放。因意外停電或計(jì)劃停風(fēng)而造成掘進(jìn)工作面瓦斯超限時(shí)，該裝置可自動(dòng)以接近于合流點(diǎn)T3處的瓦斯?jié)舛劝踩颠M(jìn)行排放，避免人工排放時(shí)，難以控制瓦斯?jié)舛?，超量排放?wèn)題。（2）采煤工作面限量抽排瓦斯，形成安全可控的引排系統(tǒng)。用于引排系統(tǒng)處理采煤工作面上隅角瓦斯積聚時(shí)，瓦斯傳感器探頭放置在測(cè)試風(fēng)筒中，檢測(cè)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛龋催M(jìn)入風(fēng)機(jī)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?。該裝置根據(jù)設(shè)定的瓦斯?jié)舛劝踩?，自?dòng)地調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，確保抽出式通風(fēng)機(jī)進(jìn)口的瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)3%，實(shí)現(xiàn)安全抽排。（3）節(jié)能運(yùn)行掘進(jìn)正常通風(fēng)時(shí)，根據(jù)工作面瓦斯

7、涌出量的大小自動(dòng)控制風(fēng)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，既保證了瓦斯?jié)舛炔怀?，又可避免風(fēng)量過(guò)大而揚(yáng)塵，影響工作環(huán)境。4.2 主要技術(shù)參數(shù) 電源輸入電壓： 660 V AC 電源輸入電壓允許波動(dòng)范圍：-25%+10%輸出電壓：本安輸出：18V/360mA DC 本安輸出允許波動(dòng)范圍：5%本安電源過(guò)流保護(hù)整定值：（37010）mA本安電源過(guò)壓保護(hù)整定值：（240.1）V輸入頻率 4852Hz 輸出頻率范圍 F10.0F50.0Hz防爆類型： 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型防爆標(biāo)志： ExdibI配接設(shè)備： KG9001B型智能高低濃度沼氣傳感器 瓦斯傳感器信號(hào)制式：2001000Hz線性對(duì)應(yīng)：0CH44CH4及0CH440CH

8、4 顯示方式：人機(jī)操作界面，單色STNLCD顯示,20個(gè)薄膜按鍵。顯示運(yùn)行狀態(tài)，保護(hù)類別，故障狀態(tài)，瓦斯?jié)舛?，?bào)警等。5 功能掘進(jìn)面迎頭瓦斯?jié)舛葯z測(cè)值：T1 04掘進(jìn)巷道回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葯z測(cè)值：T2 040回風(fēng)巷混合處瓦斯?jié)舛葯z測(cè)值：T3 0-45.1通風(fēng)狀態(tài)調(diào)速裝置初始上電（停電或者計(jì)劃停風(fēng)）后，進(jìn)入排瓦斯?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，輸出頻率為（300.5）Hz，響應(yīng)時(shí)間為（10.2）s。調(diào)速裝置在T31.0CH4條件下，當(dāng)T3值增大，輸出頻率減小；當(dāng)T3值減小，輸出頻率增大。在3050Hz范圍內(nèi)自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)輸出頻率，進(jìn)行最大效率安全排放。當(dāng)T31.0CH4，同時(shí)T11.4CH4， 延時(shí)10min，系統(tǒng)完成排

9、瓦斯過(guò)程，自動(dòng)進(jìn)入通風(fēng)狀態(tài)。5.2 手動(dòng)控制狀態(tài)調(diào)速裝置上電后，根據(jù)人機(jī)界面的操作提示，可選擇手動(dòng)控制，此時(shí)由操作人員自定運(yùn)行頻率值，頻率波動(dòng)范圍0.5Hz。5.3 自動(dòng)控制排瓦斯?fàn)顟B(tài)當(dāng)T11.4CH4時(shí)，調(diào)速裝置自動(dòng)切換到排瓦斯?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，輸出頻率為（300.5）Hz，響應(yīng)時(shí)間為（10.2）s。隨后，以T31.0CH4為判別條件，當(dāng)T3值增大,輸出頻率減??；當(dāng)T3值減小,輸出頻率增大，在3050Hz范圍內(nèi)自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)輸出頻率，進(jìn)行最大效率安全排放。當(dāng)T11.4CH4，同時(shí)T31.0CH4，延時(shí)10min，系統(tǒng)完成排瓦斯過(guò)程，自動(dòng)返回通風(fēng)狀態(tài)。當(dāng)T1故障，程序選擇T2值，實(shí)現(xiàn)T1的功能。以T3

10、值為判別條件，當(dāng)T3值增大，輸出頻率減??；當(dāng)T3值減小，輸出頻率增大，頻率在3050Hz之間連續(xù)可調(diào)。立即安排人員更換傳感器T1。當(dāng)T3故障，程序保護(hù)，輸出頻率（300.5）Hz，響應(yīng)時(shí)間為（10.2）s。立即安排人員更換傳感器。5.4自動(dòng)控制通風(fēng)狀態(tài)當(dāng)瓦斯?jié)舛萒11.4CH4，T31.0CH4的情況下，調(diào)速裝置自動(dòng)進(jìn)入通風(fēng)狀態(tài)。此時(shí)，輸出頻率為（300.5）Hz，響應(yīng)時(shí)間為（10.2）s。程序跟蹤T1值，在逼近T11.4CH4條件下，當(dāng)T1值增大，輸出頻率增大；當(dāng)T1值減小，輸出頻率減小，頻率在3050Hz之間連續(xù)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能通風(fēng)。5.5 主通風(fēng)機(jī)/備用通風(fēng)機(jī)切換人機(jī)界面設(shè)置主/備風(fēng)機(jī)切換

11、功能鍵，通過(guò)外接斷電儀，由操作人員選擇切換。5.6 報(bào)警功能 報(bào)警點(diǎn)T11.4CH4，響應(yīng)時(shí)間為（10.2）s，報(bào)警誤差+0.05CH4。當(dāng)T11.4CH4，連續(xù)運(yùn)行20min,解除報(bào)警。人機(jī)界面顯示報(bào)警畫面，外接聲光報(bào)警器報(bào)警。6 裝置的安裝及接線自動(dòng)調(diào)速裝置在掘進(jìn)工作面的安裝示意圖見圖3。圖3 自動(dòng)調(diào)速裝置安裝示意圖對(duì)旋軸流式局扇安裝在工作面，3個(gè)瓦斯監(jiān)測(cè)傳感器安放在3個(gè)不同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。瓦斯傳感器輸出的電信號(hào)接到變頻器，變頻器再分別接一級(jí)風(fēng)機(jī)和二級(jí)風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的調(diào)速。7 結(jié)論（1） 節(jié)能高效。在同等條件下，與無(wú)調(diào)節(jié)性能的高效風(fēng)機(jī)相比，用變頻調(diào)速方式，可使風(fēng)機(jī)始終在高效區(qū)運(yùn)行，平均運(yùn)行效率可提高15%左右，節(jié)省電能，對(duì)大功率風(fēng)機(jī)，效果尤為明顯。（2） 自動(dòng)化程度高 。該裝置通過(guò)對(duì)工作地點(diǎn)瓦斯?jié)舛葘?shí)時(shí)檢測(cè)，用控制器編程控制，智能地自動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)輸入電源的頻率，達(dá)到按需通風(fēng)的目的。（3） 元件品質(zhì)高，安全性好。主要元部件均采用進(jìn)口芬蘭VACON(源自ABB著名品牌)定型產(chǎn)品，體積小