煤礦局部通風機是煤礦生產中的重要設備之一,在煤礦生產中起著至關重要的作用。通風機采用工頻電源供電,排瓦斯時通風機一旦工作(工頻下運轉),風量立即達到最大,會把巷道內的高瓦斯氣體吹到回風巷中,造成回風巷中的瓦斯濃度超標,必須手動開啟風機開關,使風機處于斷續工作狀態,控制風量的平均值,避免回風巷中的瓦斯超標。該控制方式對操作人員的技術水平要求高,且易出現瓦斯超排現象。在正常通風狀態開采過程中,通風機會長期超風量工作,浪費大量電能,且工作時的噪音很大,還會增加巷道內的煤塵。

　　采用通風機用隔爆兼本安型變頻調速裝置,可解決以上問題。該變頻調速裝置采用了IGBT變頻調速技術、熱管散熱技術以及智能控制技術,可根據不同的運行工況,通過檢測不同地點的瓦斯濃度,自動調節通風機的風速,達到高效排瓦斯和節能通風的目的。

　　1　工作原理

　　井巷掘進工作面通風機用隔爆兼本安型變頻調速裝置安裝布置如圖1所示。當自動控制裝置檢測到T1、T2、T3處瓦斯濃度正常時即自動進入自控通風狀態。依據T1、T2所檢測的瓦斯濃度和掘進巷道回風流的瓦斯濃度,通風機用隔爆兼本安型變頻調速裝置自動控制局部通風機的轉速(T1、T2濃度變小,則局部通風機減速;T1、T2濃度變大,則局部通風機加速)根據瓦斯濃度的大小自動調節風量,避免瓦斯超限。

　　局部通風機調速范圍:在“上限頻率”和“下限頻率”的設定值之間變化。局部通風機下限頻率設定在10~50Hz,上限頻率設定在10~50Hz。甲烷傳感器T1出現斷線故障時,則局部通風機以“下限頻率”所設定的轉速運行。當回風巷混合處瓦斯濃度T3超過安全規定值(T3濃度值設定)時,通風機用隔爆兼本安型變頻調速裝置自動進入自控排瓦斯狀態。

　　通風機用隔爆兼本安型變頻調速裝置進入自控排瓦斯狀態后,依據T2、T3傳感器檢測的工作面回風流和總匯合風流的瓦斯濃度自動控制局部通風機轉速。當T2、T3濃度減小時,通風機加速加大風量,當T2、T3濃度增大時自動減速減小風量,依此原則調節輸出風量,控制排至回風流的瓦斯濃度在安全設定值的范圍內,即以最大效率安全排放瓦斯。

　　在必要的情況下,可以人為控制局部通風機的運行速度。手動控制局部通風機轉速時,調節風量可通過通風機用隔爆兼本安型變頻調速裝置上的操作按鈕設定,轉速人為設定后即不受瓦斯傳感器所檢測的瓦斯濃度值以及甲烷傳感器是否故障的影響。

　　當甲烷傳感器T1、T2、T3處的瓦斯濃度超過煤礦安全規定值后,輸出閉鎖節點斷開,控制掘進巷的饋電開關斷電,實現瓦斯電閉鎖功能。當自動控制裝置故障停止運行時,輸出閉鎖節點斷開,控制掘進巷的饋電開關斷電,實現風電閉鎖功能。

　　2　功能特點

　　(1)可自動控制風速風量,實現節能通風。正常供電情況下,該變頻調速裝置可根據掘進工作面瓦斯涌出量的大小自動控制風速,調節風量,避免了局部通風機的全速運行引發的“一風吹”現象,局部通風機轉速可控,風量可調,避免了能源的浪費。

　　(2)可實現最大效率無超限自控排放瓦斯。因意外停電或計劃停風而造成掘進面瓦斯超限時,不必人工排放瓦斯,通風機用隔爆兼本安型變頻調速裝置可自動以接近于合流點瓦斯濃度安全設定值為限進行排放,高效而安全。

　　(3)局部通風機由全壓啟動轉為變頻軟啟動。局部通風機變為以一定的加速度啟動,轉速在一定的加速時間內由0上升到額定轉速。

　　(4)可實現自動倒臺。專線供風系統故障或停機時,自動控制裝置的閉鎖繼電器節點閉合,自動控制混線開關投切,啟動熱備用的備用風機供風;當專線線路修復重新投入使用后此節點斷開,自動切斷混線開關改為專線供風。

　　(5)具備完善的軟硬件保護。具有過流、短路、過壓、欠壓和超溫等軟硬件保護功能。

　　3　應用效果

　　(1)變頻啟動避免了對電網的沖擊。由于變頻器改造后風機可以實現變頻軟啟動,不僅對電網沒有任何沖擊,而且還可以隨時啟動或停止。

　　(2)變頻節能運行,可按需調節風量,避免浪費,節約了大量能源。變頻改造后,風機不再一直滿負荷工作,節能率高達63%。

　　(3)降低風機工作強度,延長使用壽命。變頻改造后,風機大部分時間都以較低速度運行,大大降低了風機工作的機械強度和電氣沖擊,延長了風機的使用壽命,傳動裝置的故障率下降,員工的維修工作量也隨之下降。

　　(4)可使電動機與風機直接相連接,減少傳動環節的費用。

　　(5)系統壓力降低,對管道的壓力和密封等的影響變小,使管道壽命得以延長。

　　(6)系統監控性能完善,運行可靠,工作效率高,減少了檢修和維護的工作量。

　　(7)減少了員工的工作量,降低了費用支出。掘進全過程只需安裝1臺足夠風量的局部通風機,就可實現對不同大小風量的需求,不必經常更換局部通風機,可減少倒換風機的時間、費用和勞動。