張斌等

摘要： 本文介紹了礦井智能局部通風成套裝備組成及特點，詳細介紹了該裝備的優(yōu)點以及達到的效果，并介紹了其使用情況和運行情況。

Abstract： This paper introduces the composition and characteristics of the intelligent mine local ventilation equipment， details the advantages of the system and the effect， and introduces the usage and operation condition of this equipment.

關(guān)鍵詞： 智能局部通風成套裝備；三元煤業(yè)；運行情況

Key words： intelligent local ventilation equipment；Sanyuan Coal Industry；operation condition

中圖分類號：TD441 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0033-03

1 項目背景

山西三元煤業(yè)股份有限公司是晉能集團的大型煤炭生產(chǎn)企業(yè)，先后獲得全國煤企百強企業(yè)、全國安全高效礦井，全國煤炭工業(yè)“雙十佳”煤礦，全國最美礦山等榮譽稱號。三元煤業(yè)本部煤礦位于長治市郊區(qū)堠北莊鎮(zhèn)南，井田面積為22.9517km2?，F(xiàn)生產(chǎn)能力為220t/a。2012年公司根據(jù)國家安監(jiān)總局《關(guān)于貫徹落實國務院<通知>精神制定落實“十二五”規(guī)劃推動實施科技興安戰(zhàn)略的指導意見》（安監(jiān)總規(guī)劃[2010]194號）：“有條件的煤礦要采用礦井通風成套裝備智能分析技術(shù)和礦用局部通風機智能調(diào)節(jié)成套裝備”要求，為改善井下掘進面供風條件，實現(xiàn)通風智能調(diào)節(jié)，經(jīng)公司多方考察，于2012年4月向平安電氣股份有限公司訂購智能局部通風機一套，配套該公司核心技術(shù)產(chǎn)品-流道式變頻器（變頻器型號為BPB-132/660F），和智能控制開關(guān)（開關(guān)型號：QJZ-160/660F）。

同年9月入井使用，迄今為止智能局部通風成套裝備在下井使用一切正?！，F(xiàn)公司本部煤礦現(xiàn)購置智能局部通風成套裝備4套。

2 礦井智能局部通風成套裝備組成及特點

2.1 結(jié)構(gòu)和組成（圖1）

2.2 上位機軟件監(jiān)控（圖2）

2.3 優(yōu)點（圖3）

2.3.1 智能控制發(fā)明專利技術(shù) 該成套裝備是以井下掘進面迎頭、掘進巷道回風流、回風巷道混合處的瓦斯?jié)舛群惋L速為控制變量，以智能開關(guān)為控制器，以煤礦風機用隔爆型變頻器為執(zhí)行器、以局部通風機為被控對象組成的閉環(huán)調(diào)速控制成套裝備。采用PLC與變頻器組成的控制成套裝備，對風機轉(zhuǎn)速實時調(diào)控，實現(xiàn)實時預警、人機雙控、按需供風、節(jié)能運行、防災減災的效果。

2.3.2 領(lǐng)先的井下隔爆變頻器防電磁污染技術(shù) 裝備采用屏蔽、濾波、隔離、可靠接地等措施阻斷其電磁輻射和電磁干擾（EMC）的傳播途徑，使井下隔爆變頻器的電磁干擾實測參數(shù)低于國家標準值。

2.3.3 首創(chuàng)流道式散熱技術(shù) 此臺變頻器采用流道式結(jié)構(gòu)設計，不僅很好地解決了變頻器的散熱問題，而且讓其和風機自成一體，使變頻器朝著小型化邁進了一大步。

2.3.4 一體化設計技術(shù)的FBDY局部通風機 通風機因其機殼內(nèi)筒、電機外殼合二為一，取消了以往電機機殼外部的散熱片，更有效解決了電機散熱的問題，延長了電機使用壽命，同時也減小了風機的噪聲，從通風機整流帽到消聲芯筒，再到電機機座、后消聲錐做到外徑一致，保證了風機內(nèi)流道的暢通，提高了風機效率、降低了風機噪聲。據(jù)測量，F(xiàn)BDY系列風機電機定子溫升降3～5℃，噪聲低2～3dB，效率提高1～3%。

2.4 成套裝備功能特點

2.4.1 風電閉鎖功能 智能開關(guān)發(fā)生故障時，饋電開關(guān)控制的掘進工作面動力電源斷電，從而實現(xiàn)風電閉鎖的

功能。

2.4.2 保護功能 當風機或變頻器發(fā)發(fā)生故障時，能實現(xiàn)短路、過流、過壓、故障顯示、故障復位等多種保護功。

2.4.3 主、備起動器斷電自動切換功能 當主起動器發(fā)生故障時，備用起動器自動切換運行。

2.4.4 報警功能 當出現(xiàn)故障和瓦斯超限時，連接的聲光報警裝備及時自動提醒現(xiàn)場工作的人員。采取相應措，解決異常情況。

2.4.5 成套裝備自動調(diào)節(jié)風速功能 成套裝備根據(jù)現(xiàn)場所接瓦斯傳感器所測的瓦斯?jié)舛?，自動調(diào)節(jié)風速。瓦斯傳感器T1為掘進面迎頭瓦斯?jié)舛戎?，T2為掘進巷道回風流瓦斯?jié)舛戎?，T3信號線為回風巷道混合處瓦斯?jié)舛戎?，F(xiàn)1為掘進面迎頭風速。（圖6）

①自動排瓦斯功能。

②自動通風功能。

2.4.6 手動調(diào)節(jié)風速功能 可通過變頻器顯示面板或起動器顯示面板的人機界面來設置變頻器的輸出頻率，從而實現(xiàn)手動控制來調(diào)節(jié)風量。

2.4.7 瓦斯電閉鎖功能

2.5 達到的效果

2.5.1 防止瓦斯超限，實現(xiàn)瓦斯“0”超限目標。該裝備集監(jiān)測與自動控制為一體，具備局部通風機關(guān)聯(lián)瓦斯?jié)舛茸赃m應“按需供風”功能、自動排瓦斯功能、瓦斯電閉鎖功能、風電閉鎖功能、雙風機雙電源自動切換功能，從根本上防治瓦斯超限。

2.5.2 降低工耗，提高勞動生產(chǎn)率 智能局部通風成套裝備的運行，有效的減少了井下相關(guān)的工作人員，逐步做到“無人則安”，同時，在礦井下監(jiān)測和排放瓦斯的工作時間大大減少，系統(tǒng)配置一步到位，大風機去換小風機，不需要單級啟動，換風筒，低效的測定工作都不再需要。大大縮短了設備維護、更換時間，節(jié)省了煤礦對通風系統(tǒng)的投入，提高了生產(chǎn)效率。

2.5.3 正常情況下節(jié)約電能約27%左右。endprint

2.6 顯著特點。①智能局部通風成套裝備主要產(chǎn)品溫升低，可靠性和使用壽命大大提高。風機結(jié)構(gòu)采用電機機座與主機組內(nèi)筒合二為一的結(jié)構(gòu)與同類產(chǎn)品相比，電動機溫升下降3～5K，提高了電動機的使用壽命；變頻器采用流道式結(jié)構(gòu)設計，很好地解決了變頻器的散熱問題，比采用其它冷卻方式的變頻器溫升低20K以上，主要元器件可靠性和使用壽命大大提高。②衡量變頻器指標的EMC值低，比國家標準低很多，不會對井下設備和通信系統(tǒng)造成干擾。③該裝置自動化程度高，自控能力強。

3 使用情況

3.1 井下掘進工作面使用情況

3.1.1 使用時間：2012年9月4日

3.1.2 使用內(nèi)容：①系統(tǒng)手動調(diào)速狀態(tài)，調(diào)整變頻風機運行頻率時，工作面?zhèn)鞲衅鱐1、T2、T3的濃度，工作面風速，工作面風量，回風風量，吸入風量的變化情況，以及風機電動機輸出電壓、電流、功率和噪音的變化情況。②系統(tǒng)自動調(diào)速狀態(tài)，調(diào)整工作面?zhèn)鞲衅鱐1、T2、T3的濃度時，工作面風速，工作面風量，回風風量，吸入風量和風機電動機輸出頻率的變化情況。③系統(tǒng)加入差壓傳感器后，系統(tǒng)開關(guān)能正確讀出實時風量。

3.2 使用結(jié)果

①根據(jù)該工作面作業(yè)規(guī)程規(guī)定：風機設定最低頻率為20HZ。②工作面瓦斯傳感器T1、T2在小于0.5%期間，風機輸出設定最低頻率。滿足工作面用風需要。實現(xiàn)了節(jié)能運行。③工作面瓦斯傳感器T1、T2在大于0.7%期間，風機輸出頻率迅速增加，直至最高頻率50Hz。確保工作面瓦斯?jié)舛炔怀^0.7%，并能滿足工作面用風需要。④混合處瓦斯傳感器T3在1.5%或大于1.5%期間，工作面瓦斯傳感器T1、T2無論多少，風機輸出頻率立即降至設定最低頻率。防止混合處瓦斯超過規(guī)定要求。避免瞬間排放瓦斯。

4 運行情況

①設備運行期間，變頻器運行平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)任何故障，并且沒有對其它設備造成干擾；②主、副風機切換正常，風電閉鎖靈敏可靠；③工作面瓦斯傳感器T1、回風流瓦斯傳感器T2、混合處的瓦斯傳感器T3的信號可以傳輸?shù)街悄芸刂崎_關(guān)并正常顯示，瓦斯電閉鎖靈敏可靠；④兩個差壓傳感器數(shù)據(jù)能正確傳入開關(guān)，開關(guān)能顯示實時風量；⑤通風機、變頻器和控制開關(guān)能與其它各種設備兼容；⑥變頻器可以隨著工作面瓦斯?jié)舛鹊淖兓詣诱{(diào)節(jié)頻率，從而改變工作面的實際用風需要，保證了瓦斯不超限；⑦智能控制開關(guān)顯示屏上能夠顯示運行過程中的電壓、電流、功率、風量、運行頻率、故障狀態(tài)等，便于操作人員掌握現(xiàn)場情況，做出合理的操作；⑧相同功率的普通風機（功率：2×45kW）運行一個月消耗電量約為：55080kWh，電費為30294元（三元煤業(yè)本部煤礦平均電價：0.55元/kWh）。該變頻風機在不同頻率下各運行一個月，風機耗電及節(jié)能情況如表1所示。

5 結(jié)論

①智能局部通風成套裝備能現(xiàn)實各種基本功能，運行安全穩(wěn)定；②自動工作狀態(tài)下，瓦斯?jié)舛茸兓瘯r，能實現(xiàn)風機自動調(diào)整頻率及調(diào)節(jié)風量的閉環(huán)控制；③智能局部通風成套裝備節(jié)能效果明顯；④設備運行期間，噪音略低于普通風機。

參考文獻：

[1]張振華.掘進工作面局部通風安全保障系統(tǒng)設計及應用[J].河北煤炭，2009（05）.

[2]梁濤，侯友夫，吳楠楠.掘進工作面局部通風智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].礦山機械，2008（01）.

[3]姜勇國.談局部通風方法[J].煤炭技術(shù)，2008（07）.endprint

2.6 顯著特點。①智能局部通風成套裝備主要產(chǎn)品溫升低，可靠性和使用壽命大大提高。風機結(jié)構(gòu)采用電機機座與主機組內(nèi)筒合二為一的結(jié)構(gòu)與同類產(chǎn)品相比，電動機溫升下降3～5K，提高了電動機的使用壽命；變頻器采用流道式結(jié)構(gòu)設計，很好地解決了變頻器的散熱問題，比采用其它冷卻方式的變頻器溫升低20K以上，主要元器件可靠性和使用壽命大大提高。②衡量變頻器指標的EMC值低，比國家標準低很多，不會對井下設備和通信系統(tǒng)造成干擾。③該裝置自動化程度高，自控能力強。

3 使用情況

3.1 井下掘進工作面使用情況

3.1.1 使用時間：2012年9月4日

3.1.2 使用內(nèi)容：①系統(tǒng)手動調(diào)速狀態(tài)，調(diào)整變頻風機運行頻率時，工作面?zhèn)鞲衅鱐1、T2、T3的濃度，工作面風速，工作面風量，回風風量，吸入風量的變化情況，以及風機電動機輸出電壓、電流、功率和噪音的變化情況。②系統(tǒng)自動調(diào)速狀態(tài)，調(diào)整工作面?zhèn)鞲衅鱐1、T2、T3的濃度時，工作面風速，工作面風量，回風風量，吸入風量和風機電動機輸出頻率的變化情況。③系統(tǒng)加入差壓傳感器后，系統(tǒng)開關(guān)能正確讀出實時風量。

3.2 使用結(jié)果

①根據(jù)該工作面作業(yè)規(guī)程規(guī)定：風機設定最低頻率為20HZ。②工作面瓦斯傳感器T1、T2在小于0.5%期間，風機輸出設定最低頻率。滿足工作面用風需要。實現(xiàn)了節(jié)能運行。③工作面瓦斯傳感器T1、T2在大于0.7%期間，風機輸出頻率迅速增加，直至最高頻率50Hz。確保工作面瓦斯?jié)舛炔怀^0.7%，并能滿足工作面用風需要。④混合處瓦斯傳感器T3在1.5%或大于1.5%期間，工作面瓦斯傳感器T1、T2無論多少，風機輸出頻率立即降至設定最低頻率。防止混合處瓦斯超過規(guī)定要求。避免瞬間排放瓦斯。

4 運行情況

①設備運行期間，變頻器運行平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)任何故障，并且沒有對其它設備造成干擾；②主、副風機切換正常，風電閉鎖靈敏可靠；③工作面瓦斯傳感器T1、回風流瓦斯傳感器T2、混合處的瓦斯傳感器T3的信號可以傳輸?shù)街悄芸刂崎_關(guān)并正常顯示，瓦斯電閉鎖靈敏可靠；④兩個差壓傳感器數(shù)據(jù)能正確傳入開關(guān)，開關(guān)能顯示實時風量；⑤通風機、變頻器和控制開關(guān)能與其它各種設備兼容；⑥變頻器可以隨著工作面瓦斯?jié)舛鹊淖兓詣诱{(diào)節(jié)頻率，從而改變工作面的實際用風需要，保證了瓦斯不超限；⑦智能控制開關(guān)顯示屏上能夠顯示運行過程中的電壓、電流、功率、風量、運行頻率、故障狀態(tài)等，便于操作人員掌握現(xiàn)場情況，做出合理的操作；⑧相同功率的普通風機（功率：2×45kW）運行一個月消耗電量約為：55080kWh，電費為30294元（三元煤業(yè)本部煤礦平均電價：0.55元/kWh）。該變頻風機在不同頻率下各運行一個月，風機耗電及節(jié)能情況如表1所示。

5 結(jié)論

①智能局部通風成套裝備能現(xiàn)實各種基本功能，運行安全穩(wěn)定；②自動工作狀態(tài)下，瓦斯?jié)舛茸兓瘯r，能實現(xiàn)風機自動調(diào)整頻率及調(diào)節(jié)風量的閉環(huán)控制；③智能局部通風成套裝備節(jié)能效果明顯；④設備運行期間，噪音略低于普通風機。

參考文獻：

[1]張振華.掘進工作面局部通風安全保障系統(tǒng)設計及應用[J].河北煤炭，2009（05）.

[2]梁濤，侯友夫，吳楠楠.掘進工作面局部通風智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].礦山機械，2008（01）.

[3]姜勇國.談局部通風方法[J].煤炭技術(shù)，2008（07）.endprint

2.6 顯著特點。①智能局部通風成套裝備主要產(chǎn)品溫升低，可靠性和使用壽命大大提高。風機結(jié)構(gòu)采用電機機座與主機組內(nèi)筒合二為一的結(jié)構(gòu)與同類產(chǎn)品相比，電動機溫升下降3～5K，提高了電動機的使用壽命；變頻器采用流道式結(jié)構(gòu)設計，很好地解決了變頻器的散熱問題，比采用其它冷卻方式的變頻器溫升低20K以上，主要元器件可靠性和使用壽命大大提高。②衡量變頻器指標的EMC值低，比國家標準低很多，不會對井下設備和通信系統(tǒng)造成干擾。③該裝置自動化程度高，自控能力強。

3 使用情況

3.1 井下掘進工作面使用情況

3.1.1 使用時間：2012年9月4日

3.1.2 使用內(nèi)容：①系統(tǒng)手動調(diào)速狀態(tài)，調(diào)整變頻風機運行頻率時，工作面?zhèn)鞲衅鱐1、T2、T3的濃度，工作面風速，工作面風量，回風風量，吸入風量的變化情況，以及風機電動機輸出電壓、電流、功率和噪音的變化情況。②系統(tǒng)自動調(diào)速狀態(tài)，調(diào)整工作面?zhèn)鞲衅鱐1、T2、T3的濃度時，工作面風速，工作面風量，回風風量，吸入風量和風機電動機輸出頻率的變化情況。③系統(tǒng)加入差壓傳感器后，系統(tǒng)開關(guān)能正確讀出實時風量。

3.2 使用結(jié)果

①根據(jù)該工作面作業(yè)規(guī)程規(guī)定：風機設定最低頻率為20HZ。②工作面瓦斯傳感器T1、T2在小于0.5%期間，風機輸出設定最低頻率。滿足工作面用風需要。實現(xiàn)了節(jié)能運行。③工作面瓦斯傳感器T1、T2在大于0.7%期間，風機輸出頻率迅速增加，直至最高頻率50Hz。確保工作面瓦斯?jié)舛炔怀^0.7%，并能滿足工作面用風需要。④混合處瓦斯傳感器T3在1.5%或大于1.5%期間，工作面瓦斯傳感器T1、T2無論多少，風機輸出頻率立即降至設定最低頻率。防止混合處瓦斯超過規(guī)定要求。避免瞬間排放瓦斯。

4 運行情況

①設備運行期間，變頻器運行平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)任何故障，并且沒有對其它設備造成干擾；②主、副風機切換正常，風電閉鎖靈敏可靠；③工作面瓦斯傳感器T1、回風流瓦斯傳感器T2、混合處的瓦斯傳感器T3的信號可以傳輸?shù)街悄芸刂崎_關(guān)并正常顯示，瓦斯電閉鎖靈敏可靠；④兩個差壓傳感器數(shù)據(jù)能正確傳入開關(guān)，開關(guān)能顯示實時風量；⑤通風機、變頻器和控制開關(guān)能與其它各種設備兼容；⑥變頻器可以隨著工作面瓦斯?jié)舛鹊淖兓詣诱{(diào)節(jié)頻率，從而改變工作面的實際用風需要，保證了瓦斯不超限；⑦智能控制開關(guān)顯示屏上能夠顯示運行過程中的電壓、電流、功率、風量、運行頻率、故障狀態(tài)等，便于操作人員掌握現(xiàn)場情況，做出合理的操作；⑧相同功率的普通風機（功率：2×45kW）運行一個月消耗電量約為：55080kWh，電費為30294元（三元煤業(yè)本部煤礦平均電價：0.55元/kWh）。該變頻風機在不同頻率下各運行一個月，風機耗電及節(jié)能情況如表1所示。

5 結(jié)論

①智能局部通風成套裝備能現(xiàn)實各種基本功能，運行安全穩(wěn)定；②自動工作狀態(tài)下，瓦斯?jié)舛茸兓瘯r，能實現(xiàn)風機自動調(diào)整頻率及調(diào)節(jié)風量的閉環(huán)控制；③智能局部通風成套裝備節(jié)能效果明顯；④設備運行期間，噪音略低于普通風機。

參考文獻：

[1]張振華.掘進工作面局部通風安全保障系統(tǒng)設計及應用[J].河北煤炭，2009（05）.

[2]梁濤，侯友夫，吳楠楠.掘進工作面局部通風智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].礦山機械，2008（01）.

[3]姜勇國.談局部通風方法[J].煤炭技術(shù)，2008（07）.endprint