變頻局部通風(fēng)機(jī)在煤礦中的應(yīng)用

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1、變頻局部通風(fēng)機(jī)在煤礦中的應(yīng)用◎狄海濤本文對變頻局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行分析，利用變頻技術(shù)改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓。根據(jù)掘進(jìn)工作面實(shí)際風(fēng)量所需供風(fēng)，同時(shí)達(dá)到節(jié)電，并可消除因“一風(fēng)吹”造成的瓦斯事故，抑制因掘進(jìn)初期風(fēng)量過大造成的煤塵飛揚(yáng)，改善工作面作業(yè)環(huán)境，保證通風(fēng)可靠、安全。一、變頻局部通風(fēng)機(jī)概述局部通風(fēng)機(jī)是掘進(jìn)工作面重要的通風(fēng)設(shè)備，其性能直接關(guān)系到掘進(jìn)工作面瓦斯治理的成效。在瓦斯礦井，特別是高瓦斯礦井，隨著掘進(jìn)巷道進(jìn)尺的不斷增加，瓦斯涌出量遞增，局部通風(fēng)機(jī)的有效風(fēng)量和風(fēng)壓的降低，瓦斯治理的任務(wù)越來越重。通過跟換更大功率或是對旋局部通風(fēng)機(jī)增加風(fēng)量和提高風(fēng)壓，以滿足高瓦斯礦井長距離掘進(jìn)工作面供風(fēng)和瓦斯治理的

2、需要，變頻局部通風(fēng)機(jī)的使用為解決上述問題提供了有效途徑。（一）系統(tǒng)的組成變頻局部通風(fēng)機(jī)主要由智能開關(guān)、流道式變頻器和2×30KW對旋風(fēng)機(jī)組成，如圖1所示。（二）系統(tǒng)控制原理整個(gè)系統(tǒng)采用PLC與變頻器組成的一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，以井下的瓦斯?jié)舛葹橹饕獏⒘靠刂屏鞯朗阶冾l器的頻率變化。掘進(jìn)工作面混合回風(fēng)處CH4<1.0%時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)工作面風(fēng)量，如圖2所示。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入成正比的關(guān)系：即，（式中n,f,s,p分別表示轉(zhuǎn)速、頻率、轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對數(shù)）；通過改變電機(jī)的電源頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變。二、變頻局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新（一）智能通風(fēng)。根據(jù)瓦斯?jié)舛茸詣?dòng)調(diào)節(jié)局部通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，如圖3所示調(diào)節(jié)輸出風(fēng)

3、量避免瓦斯超限，使局部通風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行（圖中T1、T2、T3均為瓦斯傳感器，其中T1為迎頭、T2為回風(fēng)、T3為混合回風(fēng)）。當(dāng)系統(tǒng)檢測到T1、T2、T3處瓦斯?jié)舛日r(shí)，執(zhí)行正常通風(fēng)狀態(tài)。依據(jù)T1、T2所檢測的工作面回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛?，系統(tǒng)自動(dòng)控制局扇的轉(zhuǎn)速（T3瓦斯?jié)舛鹊陀谝?guī)程的規(guī)定值時(shí)，T1、T2瓦斯?jié)舛鹊陀谥悄荛_關(guān)設(shè)定值，則局扇減速；T1、T2瓦斯?jié)舛雀哂谥悄荛_關(guān)設(shè)定值，則局扇增速），以此改變工作面風(fēng)量，稀釋瓦斯，避免瓦斯超限。掘進(jìn)巷道回風(fēng)流和混合回風(fēng)的瓦斯?jié)舛茸詣?dòng)控制局部通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)T2、T3濃度減小時(shí)加大風(fēng)量，當(dāng)T2、T3濃度增大減速減小風(fēng)量，依據(jù)此原則調(diào)節(jié)風(fēng)量，控制排放到混合風(fēng)流的

4、瓦斯?jié)舛仍谝?guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)。（二）風(fēng)機(jī)軟啟動(dòng)。改變局部通風(fēng)機(jī)的全壓啟動(dòng)方式的軟啟動(dòng)，60今日科苑ModernScience科技博覽即以一定的加載率、轉(zhuǎn)速在一定的加速時(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由0上升到額定轉(zhuǎn)速，風(fēng)量逐漸增加，對風(fēng)筒有很好的保護(hù)作用，可避免“一風(fēng)吹”導(dǎo)致導(dǎo)風(fēng)筒破裂而導(dǎo)致瓦斯積存事故。實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)軟啟軟停，可以減少瞬時(shí)大電流對電機(jī)的沖擊，減少設(shè)備機(jī)械沖擊、延長設(shè)備使用壽命、減低設(shè)備故障率。（三）節(jié)能。局部通風(fēng)機(jī)由恒速運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，可以根據(jù)掘進(jìn)工作面實(shí)際風(fēng)量需求供風(fēng)。掘進(jìn)過程中，安裝一套變頻局部通風(fēng)機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)風(fēng)量由小變大的需要，減少了倒換局部通風(fēng)機(jī)所需要的時(shí)間、人工和材料等費(fèi)用。局部通風(fēng)機(jī)

5、安裝完畢后，全天24小時(shí)不間斷運(yùn)行，變頻調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)還可大大的節(jié)約電能的消耗。（四）手動(dòng)頻率控制。當(dāng)現(xiàn)場瓦斯傳感器故障或不使用時(shí)，可以手動(dòng)設(shè)定風(fēng)機(jī)工作頻率。手動(dòng)控制頻率，變頻局部通風(fēng)機(jī)只能工作在設(shè)定的頻率下，不受瓦斯?jié)舛瓤刂?，使用更加靈活方便。三、變頻局部通風(fēng)機(jī)節(jié)能分析風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓H-風(fēng)量Q曲線特性，如圖4所示。采用變頻調(diào)速，局部通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由n1下降到n2，這時(shí)工作點(diǎn)由A移動(dòng)到C點(diǎn)，風(fēng)量仍是Q2，壓力由H1降到H3，這時(shí)變頻調(diào)速后所需要的功率正比于H3與Q2的乘積，由圖可見功率時(shí)明顯減少的。由流體力學(xué)和風(fēng)機(jī)比例定律可知：風(fēng)量、轉(zhuǎn)速和軸功率的關(guān)系。風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比：風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速n的平方

6、成正比：軸功率P與轉(zhuǎn)速n的三次方成正比：當(dāng)降低局部通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，功率以轉(zhuǎn)速的立方下降，即：以我礦一個(gè)掘進(jìn)工作面T3285溜子道為例：工作面長度為920米，,,,，。整個(gè)掘進(jìn)工作面共施工228天，其功率與轉(zhuǎn)速、風(fēng)壓、風(fēng)量節(jié)電等關(guān)系如表1所示。根據(jù)表1得出：四、結(jié)束語在實(shí)際應(yīng)用中，其調(diào)速范圍為0～50Hz，可長期在25～50Hz之間穩(wěn)定運(yùn)行，一個(gè)掘進(jìn)工作面可以節(jié)約電能30%以上。變頻局部通風(fēng)機(jī)以瓦斯?jié)舛鹊淖兓癁橹饕獏?shù)來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)工作過程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的控制，從而使礦井局部通風(fēng)更安全、高效，降低瓦斯事故率，并取得明顯的節(jié)電效果，實(shí)現(xiàn)了按需供風(fēng)、安全通風(fēng)。（作者工作單位：開灤唐山礦業(yè)分

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