一、系統(tǒng)概述
新一代礦井智能局部通風(fēng)機(jī)是根據(jù)國內(nèi)礦進(jìn)通風(fēng)的現(xiàn)狀，在大量深放煤礦井下調(diào)研的基礎(chǔ)上，為了減少瓦斯事故研發(fā)而成的。以“安全可靠、節(jié)能環(huán)保”為目標(biāo)，以“模塊單元、個性組合、實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能控制”為特點(diǎn)，達(dá)到“實(shí)時(shí)預(yù)警、人機(jī)雙控、按需供風(fēng)、防災(zāi)減災(zāi)”的效果，*了我國礦井局部通風(fēng)智能控制領(lǐng)域的空白，達(dá)到了國內(nèi)水平。
二、系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)由FBD煤用隔爆型壓入式軸流局部通風(fēng)機(jī)、隔爆兼本安型變頻調(diào)速裝置、V型自動切換風(fēng)門、分風(fēng)器、風(fēng)筒、支架等單元組成。調(diào)速裝置是由變頻調(diào)速系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、液晶顯式和參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)等部分組成，它將*的IGBT變頻調(diào)速和熱管自冷散熱技術(shù)以及模糊控制理論應(yīng)用到調(diào)速裝置中，自動化程度高，技術(shù)
三、功能概述
礦井智能局部通風(fēng)系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，它的主要功能是通過井下傳感器、井下分站采集的參數(shù)來確定供風(fēng)量的多少，避免了現(xiàn)有局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)的“一風(fēng)吹”現(xiàn)象，從而解決礦井局部通風(fēng)按需供風(fēng)的問題。系統(tǒng)從安全和節(jié)能的要求出發(fā)，采用PLC與變頻器組成的控制系統(tǒng)，對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)調(diào)控，達(dá)到“實(shí)時(shí)預(yù)警、人機(jī)雙控、按需供風(fēng)、防災(zāi)減災(zāi)”的效果，從而使礦井局部通風(fēng)、瓦斯自動排放高效安全，降低瓦斯事故，節(jié)能省電。
1、按需通風(fēng)功能
自動調(diào)節(jié)局扇轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)輸出風(fēng)量、風(fēng)壓，避免瓦斯超限使局扇能節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)檢測到T1、T2濃度值低于設(shè)定值上*，自動進(jìn)入調(diào)速狀態(tài)。根據(jù)T1、T2檢測的迎頭瓦斯?jié)舛群途蜻M(jìn)巷道回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛龋ǖ陀赥1、T2濃度設(shè)定值下限，則局扇減速；T1、T2濃度高于設(shè)定值上限，則局扇升速）控制變頻器，自動調(diào)節(jié)風(fēng)量。
2、排放瓦斯功能
人工或自動進(jìn)入排瓦斯?fàn)顟B(tài)后，依據(jù)T1、T2、T3傳感器檢測的工作面、工作面回風(fēng)流和總匯合風(fēng)流的瓦斯?jié)舛茸詣涌刂凭稚绒D(zhuǎn)速。當(dāng)T3濃度不超過設(shè)定值（1.5%）時(shí)，升速加大風(fēng)量，當(dāng)T3濃度超過設(shè)定值（1.5%）時(shí)，減速減小風(fēng)量，依此原則調(diào)節(jié)輸出風(fēng)量，控制排至回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛仍诎踩O(shè)定值的范圍內(nèi)，即以大效率進(jìn)行安全排放瓦斯，能夠避免瓦斯超限，減少瓦斯安全事故。
3、人工調(diào)節(jié)風(fēng)量功能
可通過變頻器顯示面板和智能控制開關(guān)的顯示面板的人機(jī)界面設(shè)置變頻器輸出頻率，以控制局扇的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量。
4、瓦斯電閉鎖功能
系統(tǒng)主控制開關(guān)工作且各瓦斯傳感器數(shù)據(jù)低于閉鎖值時(shí)，掘進(jìn)工作面動力有電，能夠正常進(jìn)行生產(chǎn)。此時(shí)，備用控制開關(guān)的真空接觸器斷開，備用控制開關(guān)處于斷電預(yù)備狀態(tài)。
當(dāng)瓦斯傳感器數(shù)據(jù)高于閉鎖值時(shí)，系統(tǒng)主控制開關(guān)輸出控制信號控制饋電開關(guān),饋電開關(guān)控制掘進(jìn)工作面動力電源斷電，實(shí)現(xiàn)瓦斯電閉鎖功能。
系統(tǒng)備用控制開關(guān)處于工作狀態(tài)時(shí)，僅僅實(shí)現(xiàn)巷道通風(fēng)，不能控制掘進(jìn)工作面動力電源實(shí)現(xiàn)瓦斯電閉鎖。
5、風(fēng)電閉鎖功能
系統(tǒng)主控制開2關(guān)故障時(shí)（主控制開關(guān)停機(jī)），系統(tǒng)主控制開關(guān)輸出控制信號,饋電開關(guān)控制掘進(jìn)工作面動力電源斷電，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉鎖功能。
6、聲光報(bào)警功能
為了在異常情況下，及時(shí)提醒現(xiàn)場工作的人員，本系統(tǒng)可配接一個聲光報(bào)警裝置，此裝置采用36V交流輸入。當(dāng)PLC通過探頭檢測到瓦斯傳感器超限、或通過485總線通訊發(fā)現(xiàn)變頻器故障時(shí)，PLC會發(fā)出聲光報(bào)警，從而提示工作人員采取相應(yīng)措施，解決異常情況。
四、系統(tǒng)工作過程
1、主系統(tǒng)啟動
系統(tǒng)上電→智能控制開關(guān)操縱手柄合上→按下智能控制開關(guān)啟動按鈕→真空接觸器閉合→變頻器得電，開始初始化，經(jīng)過一段延時(shí)后，變頻器給風(fēng)機(jī)供電，輸出頻率從啟動設(shè)定值（1.5Hz）開始逐漸增加，實(shí)現(xiàn)軟啟動。
系統(tǒng)中T1～T4為四個瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，F(xiàn)1為風(fēng)速傳感器，W1為溫度傳感器，如圖二所示：
圖2 礦井智能局部通風(fēng)系統(tǒng)上位機(jī)圖
T1為工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，T2為回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，正常通風(fēng)狀態(tài)時(shí)T1與T2一起作為控制風(fēng)量的依據(jù)； T3為回風(fēng)巷處瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，在自動通風(fēng)狀態(tài)時(shí)只采集數(shù)據(jù)，不作控制依據(jù)，排瓦斯?fàn)顟B(tài)時(shí)作為控制風(fēng)量的依據(jù)；T4為風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口處瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌?/div>
2、初始運(yùn)行狀態(tài)
系統(tǒng)初始上電，輸出頻率設(shè)定值為20Hz（也可設(shè)定為30Hz）；
3、正常通風(fēng)狀態(tài)
當(dāng)掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐1和T2超過設(shè)定值上限（0.7%）時(shí)，變頻器逐級增頻，風(fēng)機(jī)自動增加風(fēng)量；當(dāng)掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐1和T2低于設(shè)定值下限(0.5%)時(shí)，變頻器減頻，風(fēng)機(jī)風(fēng)量自動減少。掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐1或T2超過報(bào)警設(shè)定值（1.0%）時(shí)報(bào)警，系統(tǒng)進(jìn)入稀釋瓦斯?fàn)顟B(tài)。掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐1或T2超過斷電設(shè)定值（1.5%）時(shí)工作面非本質(zhì)安全型電源自動切斷，系統(tǒng)進(jìn)入排瓦斯?fàn)顟B(tài)。括號內(nèi)數(shù)值為出廠設(shè)定值，可根據(jù)用戶具體情況更改。
4、排瓦斯?fàn)顟B(tài)
當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入排瓦斯?fàn)顟B(tài)時(shí)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行由瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐3進(jìn)行自動控制，當(dāng)瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐3超過設(shè)定上限（1.5%）時(shí)，變頻器減頻，減少風(fēng)機(jī)風(fēng)量，使T3在設(shè)定上限范圍（1.5%）內(nèi)；當(dāng)瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐3低于設(shè)定下限（1.0%）時(shí),變頻器增頻，增加風(fēng)機(jī)風(fēng)量，高效排放瓦斯。當(dāng)瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐3超過報(bào)警設(shè)定值（1.5%）時(shí)報(bào)警。當(dāng)掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛冉档皆O(shè)定的安全濃度(<1.0%)并保持在安全濃度以下，工作面方可復(fù)電。括號內(nèi)數(shù)值為出廠設(shè)定值，可根據(jù)用戶具體情況更改
T4為風(fēng)機(jī)入口瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，?dāng)T4的濃度≥0.5%時(shí)，依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，風(fēng)機(jī)自動停止工作，掘進(jìn)工作面按停風(fēng)斷電處理。
5、主、備風(fēng)機(jī)自動切換
當(dāng)按下主風(fēng)機(jī)智能控制開關(guān)停止按鈕(或主風(fēng)機(jī)故障)時(shí)→主風(fēng)機(jī)智能控制開關(guān)真空接觸器斷電→主風(fēng)機(jī)的變頻器失電（主風(fēng)機(jī)停止工作）→主風(fēng)機(jī)智能控制開關(guān)的PLC發(fā)出故障信號→備用風(fēng)機(jī)智能控制開關(guān)的PLC接收故障信號→備用智能控制開關(guān)真空接觸器閉合→備用風(fēng)機(jī)變頻器得電→備用風(fēng)機(jī)開始運(yùn)行。
主、備智能控制開關(guān)之間聯(lián)絡(luò)線在正常運(yùn)行狀態(tài)下不帶電，僅在風(fēng)機(jī)相互切換過程中短時(shí)帶電（系我公司雙風(fēng)機(jī)雙電源技術(shù)），使用更加安全。
圖3礦井智能局部通風(fēng)系統(tǒng)框圖
6、系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置
本系統(tǒng)為了適應(yīng)各種礦井的實(shí)際情況， T1、T2、T3的報(bào)警、閉鎖、復(fù)電值可由供用戶自行設(shè)置，用戶可根據(jù)使用地點(diǎn)的實(shí)際情況來設(shè)定這些參數(shù)，這些值的設(shè)定都被限制在《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的范圍內(nèi)。
五、安全保障
1、主系統(tǒng)故障或停機(jī)時(shí)，智能局部通風(fēng)系統(tǒng)的智能控制開關(guān)實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)切換啟動熱備用風(fēng)機(jī)供風(fēng)，供風(fēng)更可靠。
2、改善作業(yè)現(xiàn)場工作環(huán)境。正常通風(fēng)情況下，智能局部通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量的大小自動控制風(fēng)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，避免風(fēng)量過大造成揚(yáng)塵。
3、大效率自控排放瓦斯。因意外停電或計(jì)劃停風(fēng)或瓦斯大量涌出而導(dǎo)致掘進(jìn)工作面瓦斯超*，利用智能局部通風(fēng)系統(tǒng)可自動速度、安全地排放瓦斯。
4、智能局部通風(fēng)系統(tǒng)工作在排瓦斯?fàn)顟B(tài)時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)主備切換，確保安全。
5、可防止“一風(fēng)吹”。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可控制，風(fēng)量可調(diào)節(jié)；風(fēng)機(jī)的全壓啟動為軟啟動，可避免因風(fēng)機(jī)全壓啟動而引發(fā)的風(fēng)筒故障。以及電流沖擊引起的電源故障。
6、智能局部通風(fēng)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)兼容，系統(tǒng)安全可靠。
六、系統(tǒng)特點(diǎn)
1、流道式變頻器采用隔爆式殼體，隔爆殼體外徑與局扇電機(jī)外徑一致，在不影響風(fēng)機(jī)使用性能的前提下，滿足了變頻器散熱的要求；流道式變頻器與局扇主機(jī)組成一體，外筒按局扇系列化尺寸設(shè)計(jì)，并可獨(dú)立裝拆；
2、 流道式變頻器本體設(shè)置有本地操作盒，操作方便；
3、 控制電路與主電路分開布置，避免干擾，系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠；
4、 可實(shí)現(xiàn)按需通風(fēng)；
5、 可控排放瓦斯；
6、 雙電源雙風(fēng)機(jī)自動切換；
7、 掉電記憶、鎖定顯示、閉鎖接口；
8、 與井下分站聯(lián)網(wǎng)；
9、 運(yùn)行狀態(tài)控制；
10、 可靠的保護(hù)功能。
七、環(huán)境要求
1、海拔高度≤1000m，當(dāng)大于1000 米時(shí)，降容選型；
2、溫度：-5℃～+40℃；
3、周圍空氣的年平均相對濕度：95％～98％（25℃時(shí)）；
4、適用于有甲烷等氣體同空氣形成的爆炸性混合物的礦井中；
5、與水平面安裝的傾斜度≤15 度；
6、在無顯著搖動和劇烈沖擊振動的地方；
7、在有防止滴水的地方；
8、安裝類別； 為Ⅲ類；
9、污染等級： 為三級。
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