采礦智能自動化通風係統

采礦智能自動化通風係統是根據礦進通風的現狀，在大量深采礦井下調研的基礎上，為了減少爆乍氣體瓦斯、甲烷、塵暴、粉塵事故研發而成的。以“安全可靠、節能環保”為目標，以“模塊單元、個性組合、實時監測、智能控製”為聯動自動，達到“實時預警、人機雙控、按需供風、防災減災”的效果。

采礦智能自動化通風係統承擔著向掘進工作麵提供新鮮風流，稀釋巷道內有害氣體、粉塵濃度以及改善工作麵環境等任務，能夠對井下各種有毒有害氣體、粉塵濃度、各地點風量進行實時監測，通過智能化大數據分析，將采集到的數字信息進行深度處理，並采取可靠的防控措施，有效防止風流異常和有害氣體超標等情況。

井下主要大巷及采掘工作麵粉塵及車輛尾氣濃度分布、采掘工作麵多源粉塵基礎理化性質、采掘工作麵風流與粉塵耦合流動矢量流線、粉塵流動擴散規律，粉塵防控與尾氣治理是職業安全健康監管工作的重點，完善的降塵措施及空氣質量在線監測與智能預警平台的建設，必將從源頭上改善井下空氣質量，醉大限度地預防和減少職業病危害。

該係統由FBD係列煤用隔爆型壓入式軸流局部通風機、隔爆兼本安型變頻調速裝置、V型自動切換風門、分風器、遠程定量調節自動風窗、風筒、支架等單元組成。傳感器（風速、壓力、瓦斯、甲烷、粉塵、溫度、振動、綜合電量）、甲烷斷電儀、光電轉換器、溫度巡檢儀、PLC可編程控製、行程開關、電磁閥、集控係統，調速裝置是由變頻調速係統、瓦斯監控係統、液晶顯式和參數設定係統等部分組成，它將的IGBT變頻調速和熱管自冷散熱技術以及模糊控製理論應用到調速裝置中，自動化程度高，技術成熟。

功能概述，在采礦掘進中，調速裝置以確保掘進工作麵有充足的新鮮風流和瓦斯濃度、粉塵、有毒氣體規定的安全值為條件，控製局部通風機轉速，依需供風，杜絕一風吹，使局部通風機節能經濟運行，抑製掘進工作麵因風速過大而導致的粉塵飛揚，改善工作環境，優化局部通風係統，災變時期風流應急調控。原來需要測風員每隔7天出一次風，兩名測風員完成全礦井主要巷道測風少需要3個工作日，一旦通風係統狀態出現異常變化，測風員要趕去現場核實，反應速度相對滯後。而在掘進工作麵瓦斯異常湧出或因局部通風機故障停風等種種原因造成工作麵瓦斯或粉塵積聚超，調速裝置又以確保合風流處瓦斯濃度不超規定安全值為條件，進行自動控製，安全、可靠、高效地排放超限瓦斯。調速裝置還可以實現雙風機熱備自動切換功能是理想的礦山安全自動控製裝置。

采礦智能自動化通風係統工作原理，井下通風基本實現了雙風機雙電源供電：主風機為專用電源供電，備用風機為動力電供電。雙機型通風機自動調速裝置為雙電源輸入，是由兩台結構和電氣相互獨立又能實現自動切換的調速裝置組合而成。

專用電源和備用電源同時分別接入調速裝置，調速裝置的輸出控製主、備風機。主、備風機的切換在調速裝置內部可以自動切換或通過操作按鈕人工切換，一台工作時另一台處於待機備用狀態。單機工作時工作原理及實現的型調速裝置完全一樣。

1、內部實現雙電源自動切換

2、瓦斯濃度傳感器、粉塵濃度傳感器等信號同時接入，主、備風機都可實現依據瓦斯、粉塵濃度調節風量，從而有效地避免瓦斯、粉塵超限。

3、設備數理少、接線簡單、功能強大。

采礦智能自動化通風係統產品性能特點

調速裝置將瓦斯、粉塵監控各種傳感器和變頻器融為一體，通過高效的熱管自冷散熱器為功率器件提供良好的散熱條件，可延長功率器件的使用壽命，保證整個裝置安全可靠運行。調速裝置功能、質量可靠，適用於煤礦通風機的控製，並具有以下特點：

1、係統高可靠性

該調速裝置變頻部分采用德國INFIEON公司IGBT、瑞典CONCEPT公司驅、日本日立電容器、DSP主控係統，控製部分采用日本三菱公司PLC及高速光耦隔離，從麵實現從瓦斯、粉塵信號的采集，控製模塊的分析、運算，各單元之間的通訊，到執行機構運行，均采用國外技術和元件。軟件部分邏輯關係清晰明確，操作性強，經長期運行試驗，係統運轉穩定成熟可靠。

2、自動化程度高

通風機性能的調節方式是變轉速調節，而改變通風機轉速經濟、適用的方式是改變輸入電源的頻率。該調速裝置通過對工作地點瓦斯或粉塵濃度的實時檢測，用變頻調速器和自動控製係統，智能地自動調節通風機輸入電源的頻率，達到按需通風的目的。適用長時間、無人值守連續工作。

3、全中文雙液晶顯示屏

調速裝置采用屏中文顯示係統，分別顯示變頻器運行參數及風機運行方式、瓦斯、粉塵濃度運行狀態，報警用文字說明，畫麵直觀、清晰。全部顯式為中文係統。可隨時選擇操作狀態（自動、手動），設定低輸出頻率值和瓦斯濃度值。規定的瓦斯濃度值，輸出報警信號。

4、調速裝置的運行模式

調速裝置具有“自動控風模式”、“自控排瓦斯模式”、“自控排粉塵模式”、“手控頻率給定模式”等運行模式。見下圖

（1）自控通風

在T1、T2、T3處瓦斯濃度都不設定值時，調速裝置工作在自控通風狀態，根據T1瓦斯濃度自動調節風機轉速，從而改變輸出風量，T1瓦斯濃度由小變大，反之，T1濃度由大變小，則風機轉速也由大變小；調節風機輸出風量，避免瓦斯超限，實現按需通風。

（2）自控排瓦斯

調速裝置正常工作在自控通風模式，當T3實際濃度≧T3設定值或T2實際濃度≧T2設定值或T1實際濃度≧T1設定值時，會自動轉入自控排瓦斯模式，根據T3瓦斯濃度自動調節風機轉速，T3濃度由小變大，則風機轉速也由大變小；反之，T3濃度由大變小，則風機轉速也由小變大，調節風機輸和出風量，避免瓦斯超限。

（3）自控排粉塵

調速裝置正常工作在自控通風模式，當T3實際濃度≧T3設定值或T2實際濃度≧T2設定值或T1實際濃度≧T1設定值時，會自動轉入自控排粉塵模式，根據T3瓦斯濃度自動調節風機轉速，T3濃度由小變大，則風機轉速也由大變小；反之，T3濃度由大變小，則風機轉速也由小變大，調節風機輸和出風量，避免粉塵有毒氣體超限。

（4）手動調節頻率

在手動調節頻率模式下，輸出頻率應和設定頻率一致，誤差不±0.5Hz。

在手動調節頻率模式下，輸出頻率不受瓦斯濃度傳感器T1、T2、T3濃度的控製。

5、“雙機熱備”的工作方式

“雙機熱備”是主、備調速裝置之間的切換功能，調速裝置控製兩組獨立電源供電的局部通風機自動切換，具有如下功能：

（1）主通風機自動起動時，備用風機處於待機狀態；

（2）主通風機停止運行或停電時，備用通風機在自動模式下，自動起動；

（3）主通風機運行時，如主通風機發生故障，備用風機立即起動；在主通風機故障恢複之後，可按主通風機的起動按鈕，主通風機在備用通風機輸出頻率降0 Hz時，自動啟動。

6、風電、瓦斯粉塵電閉鎖

風電閉鎖：主調速裝置起動後，輸出節點閉合；主調速裝置停止後輸出節點斷開。（注該節點用於控製動力設備的供電）

瓦斯電閉鎖：調速裝置處於“自動”運行狀態時，當輸入瓦斯濃度（T1≧1.5％）或（T3≧1.0％）時，輸出節點斷開。（注：該節點用於控製動力設備的供點）

7、諧波抑製功能

變頻調速係統內置輸入諧波抑製裝置，狀諧波含量降小，完全符合標準。輸入濾波器可除低高次諧波幹擾，降低三相電壓不平衡度，符合IEEE通用規定，減小變頻器對其他設備的幹擾。輸出濾波器有效地濾掉低壓輸出側高次諧波，從而減少高頻電磁幹擾，減少輸出電壓DV/DT，降低電機運行噪音，減少電機發熱，提高電機使用壽命。

8、實現軟起動，避免“一風吹”

風機轉速可控製，風量可調節；變風機的全壓啟動為軟起動，故可避免因風機全壓起動而引發“一風吹”現象。風機以一定的加速度在一定的加速時間內由零速上升到額定轉速或設定速度，這樣對保護風筒有特別的好處，可避免全壓起動吹破風筒，大大減少風筒的損壞率，延長風筒的使用壽命。同時由於變頻啟動沒有全壓啟動時3~5倍的大衝擊電流，減少了對電網和風機的衝擊。

9、節能通風

由於電機的功率P和轉速n的三次方成正比（P1/P2=(n1/n2)3），轉速和頻率F成正比，調速裝置根據測風傳感儀器收集風速風量數據智能變頻自動化調節轉速，靈敏增加掘進延深空氣不新鮮和風量風速，所以在滿足工作麵風量的前提下降低頻率可以大大降低輸出功率，達到節能效果。

10、減小更換風機的工作量，自動切換

采用調速裝置後，掘進全過程隻需安裝一台足夠風量的局部通風機，即可實現風量由小到大的需求。由於不需要經常更換局部通風機，因此既可省去倒換風機的時間、費用和勞動量，同時又可大量節約由於通風機長期額定轉速運轉所耗費的電能耗損。不僅有效解決了超長距離供風問題，而且根據融合聯動工作麵各種環境參數的變化，自動調節局部通風機的供風量，實現了地下開采巷道與掘進工作麵的智能供風。