自动通风变频装置方案

矿用局扇自动通风变频装置

技

术

方

案

2013.06.16

目录一．项目概况

二．装置描述

三．控制方案介绍

四．节能分析

五．装置主要特点及功能

一．项目概述：

矿用局扇自动通风变频装置主要功能是通过井下传感器或井下采集分站采集的各种参数（如各种需监控各种气体，风速风量等），自动控制局扇风机转速，对其进行调节，以达到矿井局部通风按需供风，自动调节，安全节能的作用，主要有以下优点：

1.BPJ-150/660F矿用隔爆兼本质安全型交流变频调速装置（以下简称调速装置）是我公司开发的新一代局部通风机自动调速装置,适用于煤矿井下具有瓦斯、煤尘爆炸危险的场合。该产品改善局部风机通风性能，避免了一风吹造成的瓦斯事故。自动检测掘进头及混合风浓度调节风量（在低瓦斯矿主要根据风量进行调节)。该产品独立控制，即可做主机也可做备机设定，故障自动切换。较以往产品优化了结构，方便维修维护，大大降低了使用门槛和维护工作量，提高了使用效率，节约维护时间。

2.调速装置选用ABB高性能进口变频器，在控制核心PLC的控制下，根据瓦斯浓度信号（在低瓦斯矿主要根据风量进行调节)，在保证风量供给及瓦斯浓度不超过规定安全值为条件，自动调节电机转速，同时在进风口满足其它有害气体如CO2，CO等不超标的前提下，对掘进面有害气体进行监控及排放控制，做到依需供风，降低了风机耗能，达到节能效果。并同时抑制了掘进面因风速过大而导致的煤尘飞扬，改善了工作环境。

3.具有手动和自动工作模式，及主备自动切换，风电闭锁，瓦斯电闭锁，大大提高了设备的可靠性，保证了局扇的不间断运行。

4.可以通过较大容量风机通风，经变频器调速控制风机，在不增加电能损耗的状况延长局扇风机风管长度，减少拆装次数，降低工作量。

备注：对于是能否通过局扇风速控制降低采掘面粉尘的问题，我们在神东保德矿和锦界矿进行了调研，目前使用的局扇通风机在均为全速送风，据井下做业工人反应加大通风对粉尘影响不大，并且有可能加大份尘悬浮时间，目前在使用专门的除尘风机情况下，粉尘也并没有得到很好处理，两矿负责通风的总工均不认可可以通过局扇风速控制降低采掘面粉尘的问题，只有通过试验来确定调整局扇风速对掘进面粉尘影响在确定是否加入控制。

二．装置描述：

本系统适用于煤矿井下，用于掘进头、采掘面，采用一拖2的方式，适用于总容量2x75KW及以下双对旋局扇风机的控制。

环境要求：

（a）使用于有瓦斯和煤尘爆炸性危险的煤矿井下

（b）周围环境温度 0℃ --- +40℃

（c）海拔高度不超过 2000m.

（d）相对湿度不大于95%（+25℃）

（e）环境大气压80KPa-106KPa

（f）无剧烈振动冲击场所

技术指标：

BPJ-150/660F矿用隔爆兼本质安全型交流变频调速装置技术指标

额定输入电压AC660V

输入电压范围士10 %

额定输入频率50 Hz,

输出额定输出电压660V

输出频率范围5一50 Hz.

输出频率分辨率0.01 Hz

输出颁率稳定精富士0.1%

额定输出功率150kW

输出力矩正比于于或但定

过载能力120 % 1分钟180%立即保护

加减速时间0.1一3200秒，可设定

诊断开机自检，运行中买时检测诊断环境温度0一40°C

相对湿度最高90%无凝露

海拔高度一般不超过1000米

防护等级符合EXd，煤安防爆标准

冷却方式风冷

人机界面触摸屏

外型尺寸：

系统原理图：

装置自带隔离开关，真空接触器及保护装置，无需另外配备开关，自成一体，通过设置选择，既可以当主机也可以当备机使用，具有双机热备、主、辅风机自动切换，数据上传监控，瓦斯电闭锁、风电闭锁功能等功能。

三．控制方案介绍：

我们在局扇自动化控制主要基于两个主要方面：

1.井下风流速度的控制：井下局扇通风，必须以井巷的风流速度不超最大允许值为前提，通过风流速度传感器控制检测风速做为第一判定条件，PLC控制变频器驱动电机的转速，使巷道内风流速度在不超过最大允许值的条件下，送风及排放有害气体。该最大允许值可根据下表标准按照实际情况设定。

控制框图：

2.通过各种传感器检测井巷主要气体含量，在不超过井巷风流允许速度的前提下，自动调节局扇转速，使巷道空气质量达到《煤矿安全规程中》的要求。检测以下几种主要气体的含量并加以控制调整。根据用户需求也可增加其它气体检测并控制。

其中瓦斯做为主要控制反馈信号通过PID设定值进行调整局扇转速，当其它几种气体大于或小于允许浓度90%时，自动转入允许最大风流控制，使送风量在最大状态下送风，当超出标准气体降低到允许值的80%后，再转入瓦斯自动调整状态。

瓦斯自动控制工作原理：

如图所示风机调速装置配接三只瓦斯传感器：T1：迎头瓦斯传感器

T2：回风处瓦斯传感器

T3: 回风巷混合风流瓦斯传感器

在回风巷混合风流瓦斯传感器T3处瓦斯浓度不超限时，调速装置自动进入自控通风状态。以T3处瓦斯传感器浓度不超限为主要控制原则，当T3传感器瓦斯浓度值超过设定值时，风机调速装置减小输出频率，风机减小输出风量，控制工作面到T3处的瓦斯排出量，随着新鲜风流的注入而稀释，T3点的瓦斯浓度就会逐渐减小到安全值以下，此时风机调速装置加大输出频率，风机加大风量排出工作面和回风处的瓦斯，如此循环往复，以达到最大效率安全排放瓦斯的目的。若T3处瓦斯传感器浓度不超设定值，此时T1、T2处瓦斯传感器浓度值越大，风机调速装置输出频率越大，风机输出风量越大。依据工作面瓦斯浓度传感器T1、回风处瓦斯浓度传感器T2所检测的瓦斯浓度，调速装置根据瓦斯浓度的大小自动调节风量，T1、T2浓度变小，则局扇减速;T1、T2浓度变大，则局扇加速，避免瓦斯超限，解决了因为风机全负荷恒定转速运转而造成的巨大浪费。

四．节能分析：

风机的风压H-风量Q曲线特性图