煤矿局部通风机是煤矿生产中的重要设备之一,在煤矿生产中起着至关重要的作用。通风机采用工频电源供电,排瓦斯时通风机一旦工作(工频下运转),风量立即达到最大,会把巷道内的高瓦斯气体吹到回风巷中,造成回风巷中的瓦斯浓度超标,必须手动开启风机开关,使风机处于断续工作状态,控制风量的平均值,避免回风巷中的瓦斯超标。该控制方式对操作人员的技术水平要求高,且易出现瓦斯超排现象。在正常通风状态开采过程中,通风机会长期超风量工作,浪费大量电能,且工作时的噪音很大,还会增加巷道内的煤尘。
采用通风机用隔爆兼本安型变频调速装置,可解决以上问题。该变频调速装置采用了IGBT变频调速技术、热管散热技术以及智能控制技术,可根据不同的运行工况,通过检测不同地点的瓦斯浓度,自动调节通风机的风速,达到高效排瓦斯和节能通风的目的。
1 工作原理
井巷掘进工作面通风机用隔爆兼本安型变频调速装置安装布置如图1所示。当自动控制装置检测到T1、T2、T3处瓦斯浓度正常时即自动进入自控通风状态。依据T1、T2所检测的瓦斯浓度和掘进巷道回风流的瓦斯浓度,通风机用隔爆兼本安型变频调速装置自动控制局部通风机的转速(T1、T2浓度变小,则局部通风机减速;T1、T2浓度变大,则局部通风机加速)根据瓦斯浓度的大小自动调节风量,避免瓦斯超限。
局部通风机调速范围:在“上限频率”和“下限频率”的设定值之间变化。局部通风机下限频率设定在10~50Hz,上限频率设定在10~50Hz。甲烷传感器T1出现断线故障时,则局部通风机以“下限频率”所设定的转速运行。当回风巷混合处瓦斯浓度T3超过安全规定值(T3浓度值设定)时,通风机用隔爆兼本安型变频调速装置自动进入自控排瓦斯状态。
通风机用隔爆兼本安型变频调速装置进入自控排瓦斯状态后,依据T2、T3传感器检测的工作面回风流和总汇合风流的瓦斯浓度自动控制局部通风机转速。当T2、T3浓度减小时,通风机加速加大风量,当T2、T3浓度增大时自动减速减小风量,依此原则调节输出风量,控制排至回风流的瓦斯浓度在安全设定值的范围内,即以最大效率安全排放瓦斯。
在必要的情况下,可以人为控制局部通风机的运行速度。手动控制局部通风机转速时,调节风量可通过通风机用隔爆兼本安型变频调速装置上的操作按钮设定,转速人为设定后即不受瓦斯传感器所检测的瓦斯浓度值以及甲烷传感器是否故障的影响。
当甲烷传感器T1、T2、T3处的瓦斯浓度超过煤矿安全规定值后,输出闭锁节点断开,控制掘进巷的馈电开关断电,实现瓦斯电闭锁功能。当自动控制装置故障停止运行时,输出闭锁节点断开,控制掘进巷的馈电开关断电,实现风电闭锁功能。
2 功能特点
(1)可自动控制风速风量,实现节能通风。正常供电情况下,该变频调速装置可根据掘进工作面瓦斯涌出量的大小自动控制风速,调节风量,避免了局部通风机的全速运行引发的“一风吹”现象,局部通风机转速可控,风量可调,避免了能源的浪费。
(2)可实现最大效率无超限自控排放瓦斯。因意外停电或计划停风而造成掘进面瓦斯超限时,不必人工排放瓦斯,通风机用隔爆兼本安型变频调速装置可自动以接近于合流点瓦斯浓度安全设定值为限进行排放,高效而安全。
(3)局部通风机由全压启动转为变频软启动。局部通风机变为以一定的加速度启动,转速在一定的加速时间内由0上升到额定转速。
(4)可实现自动倒台。专线供风系统故障或停机时,自动控制装置的闭锁继电器节点闭合,自动控制混线开关投切,启动热备用的备用风机供风;当专线线路修复重新投入使用后此节点断开,自动切断混线开关改为专线供风。
(5)具备完善的软硬件保护。具有过流、短路、过压、欠压和超温等软硬件保护功能。
3 应用效果
(1)变频启动避免了对电网的冲击。由于变频器改造后风机可以实现变频软启动,不仅对电网没有任何冲击,而且还可以随时启动或停止。
(2)变频节能运行,可按需调节风量,避免浪费,节约了大量能源。变频改造后,风机不再一直满负荷工作,节能率高达63%。
(3)降低风机工作强度,延长使用寿命。变频改造后,风机大部分时间都以较低速度运行,大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击,延长了风机的使用寿命,传动装置的故障率下降,员工的维修工作量也随之下降。
(4)可使电动机与风机直接相连接,减少传动环节的费用。
(5)系统压力降低,对管道的压力和密封等的影响变小,使管道寿命得以延长。
(6)系统监控性能完善,运行可靠,工作效率高,减少了检修和维护的工作量。
(7)减少了员工的工作量,降低了费用支出。掘进全过程只需安装1台足够风量的局部通风机,就可实现对不同大小风量的需求,不必经常更换局部通风机,可减少倒换风机的时间、费用和劳动。
