黃陵二號礦智能局扇通風系統探討

田多寶

摘要：文章介紹了黃陵二號煤礦使用PLC控制系統與變頻技術相結合的智能局部通風控制系統實時控制局扇通風機的轉速。該系統能夠對瓦斯濃度信號進行分析判定，從而實現局扇風機的智能控制。當瓦斯涌出時，系統可根據瓦斯濃度進行實時調控局扇通風機轉速，以達到快速稀釋瞬間涌出的瓦斯濃度，確保煤礦的安全生產。

關鍵詞：局扇通風機；瓦斯；可編程控制器；按需供風；節能運行；防災減災 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD724 文章編號：1009-2374（2016）08-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.073

本文主要針對智能局扇通風集控系統在黃陵二號礦井下工作面五套局扇風機的實際應用進行探討。五套風機現場均配有一套FBDY系列礦用隔爆行壓入式對旋軸流局扇通風機，并分別配有QJZ系列礦用隔爆本安型真空電磁啟動器、KBZ9-200/1140（660）礦用隔爆型真空饋電開關。煤礦掘進工作面瓦斯極易超限，形成安全隱患，一旦超限必須停工停產，所以對于開展工作面局扇通風系統遠程智能化控制具有極高的價值，實現在調度中心遠程控制，實時監控各種參數，達到安全生產、減員增效的目的。

1 建設目標

實現以風速、風量為控制變量，以煤礦風機用隔爆型變頻器為執行器、局扇通風機為被控對象組成的閉環調速控制系統。采用PLC與變頻器組成的控制系統，對風機轉速實時調控，實現實施預警、人機雙控、按需供風、節能運行、防災減災的效果。

2 系統控制配置及組成

局扇通風監控系統包括：（1）防爆變頻器；（2）可編程控制器；（3）瓦斯檢測傳感器；（4）風速、風量監測裝置。

采用國際流行的PLC智能化控制，完成對通風機、變頻系統、配電系統的監控。PLC控制柜主要由可編程控制器、開關、繼電器組成，主要完成對信號的接收通過運算發出各種控制、報警等信號，實時監控局扇通風機的運行工況，實現局扇通風機的無人值守。

3 系統功能

3.1 風電閉鎖功能

智能風機發生故障，無法正常運行，停止供風，控制系統輸出控制信號斷開掘進工作面動力電源，實現風電閉鎖功能。

3.2 主、備風機自動切換功能

在人機界面上按主機啟動按鈕，主機運行，當主機發生故障時，備機根據系統設定好的條件自動切換備機運行，并發出報警信號，提示工作人員采取措施，及時維修。

3.3 變頻技術的應用

系統根據現場瓦斯傳感器所測的瓦斯濃度，通過PLC控制系統設定好的算法，輸出信號至變頻器，根據頻率值增大或減小風機運轉速度。

如：當瓦斯濃度值T1≥1.5%，T3=0%時，輸出頻率為50Hz，風量最大；當瓦斯濃率度值T1≥1.5%，

T3=1%時，輸出頻為20Hz，風量最小；當瓦斯濃度值T1≥1.5%，1%>T3<0.7%時，輸出頻率保持20Hz，風量保持最小的現狀不變；當瓦斯濃度值T1≥1.5%，0

注：瓦斯傳感器T1為掘進面迎頭瓦斯濃度值，T2為掘進巷道回風流瓦斯濃度值，T3信號線為回風巷道混合處瓦斯濃度值。

3.4 軟件功能

在設計軟件系統的過程中，充分利用了模塊化編程的思想，使軟件系統的結構清晰、功能明確、維護方便。

軟件系統的工作過程如下：（1）模擬圖顯示：模擬顯示系統的安裝工藝流程圖；（2）實時數據顯示：實時顯示設備開停狀態、運行狀況、各類監測參數；（3）遠程控制功能：通過人機界面實現遠程手動切換、啟、停局扇通風機的功能；（4）報警功能：系統內發生的報警可實時進行顯示，提供語音信息，并可完成本系統內歷史報警的查詢。根據設定的報警參數名、報警范圍，對系統中的數據進行報警設置，打開故障報警畫面即可看到實時報警，同時具有故障記錄查詢功能。顯示報警發生次數、報警時間、報警類型、確認人、確認狀態、確認時間、恢復時間等；（5）實時/歷史曲線：核心參數的實時/歷史曲線展示及曲線打印功能；（6）報表功能：主要參數的日報表、月報表查詢、打印功能；（7）WEB發布功能：實現主要組態畫面的WEB發布。

4 建設效果

礦井智能局扇通風系統具備根據瓦斯濃度，按需供風、自動切換、風電閉鎖等功能，充分發揮井下局扇通風風機能力，從根本上防治瓦斯超限，達到安全可靠和高效節能的礦井智能化通風系統。

5 效益分析

實現智能化局扇通風集控系統后，可達到減員增效、節能增效，具體分析如下：

減員效益：由區域電工進行檢修，一套局扇通風三班可減少值班崗3人，共計5套局扇可減15人；每人工資10萬/年，年工資減少15×10，約150萬。

節能效益：以2×30kW的對旋風機為例，配備BPB-75/660F變頻器計算，設計工況工頻運行時的電機輸出功率P=54kW，電機效率為η1=0.92；風機效率為η2=0.83，轉速比n=0.8時，風機效率為η3=0.8，變頻后的電機效率為η4=0.875。

6 結語

本文設計的黃陵二號煤礦局扇通風智能控制系統具有完善的監控功能，提高了運行的可靠性，減少了故障停機時間。該系統結合綜合自動化技術、網絡計算機技術以及顯著的變頻技術，具有無極調速特性、操作簡單、節能效果明顯、運行可靠等優點，取得顯著的社會效益和經濟效益。

通過該智能局扇通風控制系統在黃陵二號煤礦的應用，提高了礦井的智能化生產水平的同時，實現了節能降耗和減員增效，為黃陵二號煤礦建設安全、高效的智能化生產礦井邁出了堅實的一步。

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（責任編輯：秦遜玉）