CN102536295A - 一种智能局部通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于场所通风技术，特别涉及应用于矿山井下的一种智能局部通风系统，包括：局部通风机、调速装置和传感器或者井下信号监控系统，局部通风机为开关磁阻局部通风机；所述调速装置为智能调速装置，包括电源滤波器、接触器、开关磁阻控制器、可编程逻辑控制器PLC控制系统1、本安隔离电路和变压器；所述传感器为瓦斯、温度、风速传感器，所述传感器或者井下信号监控系统通过本安隔离电路与可编程逻辑控制器PLC控制系统1联接。与现有技术相比，本发明结构简单、运行可靠、便于维修、电磁干扰小、系统效率高、使用寿命长，可实现智能调速的智能局部通风系统。

Description

一种智能局部通风系统

技术领域

本发明属于场所通风技术，特别是涉及应用于矿山井下的一种智能局部通风系统。

背景技术

目前，矿井下的局部通风系统一般都使用普通电机，一旦投入运行，局部通风机就以额定风量和风压运行，形成所谓“一风吹”的现象。这种通风系统时常不能合理控制瓦斯的排出量，可能导致局部区段瓦斯超限，带来不安全因素。为了保证安全，该系统的局部通风机功率的选择，通常按照最长距离时确保人员正常吸氧和瓦斯浓度不超限的原则设定，因此选择功率一般偏大，当巷道掘进深度较浅时，就会出现大马拉小车的现象，造成严重的电能浪费。

国内已有采用智能开关+变频器+变频局部通风机的方式的通风系统，例如，专利申请号为200820158995.4，名称为：智能局部通风系统的发明专利，该专利公开了根据瓦斯浓度对风量进行自动调节和自动切换的智能局部通风系统，该专利存在以下缺点：

1、该专利的调速系统采用的是交流变频调速，由于交流变频控制器工作频率高，其运行的可靠性低、使用寿命短，对环境的电磁干扰强；

2、该专利采用的是多级对旋局部通风机，其结构复杂、通风效率低；

3、该专利采用的是变频器与局部通风机一体式设计，虽节省了空间，但在设备维修时极不方便，费力费时，进面影响整体作业。

有鉴于上述现有局部通风系统存在的缺陷，本设计人经积极加以研究创新，以期创设一种新型的智能局部通风系统，使其更具有实用性。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的局部通风系统存在的缺陷，提供一种结构简单、运行可靠、便于维修、电磁干扰小、系统效率高、使用寿命长，可实现智能调速的智能局部通风系统。

为实现上述发明目的，本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种智能局部通风系统，包括：局部通风机、调速装置和传感器或者井下信号监控系统：

所述局部通风机为开关磁阻局部通风机；

所述调速装置为智能调速装置，包括电源滤波器、接触器、开关磁阻控制器、可编程逻辑控制器PLC控制系统1、本安隔离电路和变压器，外部电源通过电缆线与所述电源滤波器联接，电源滤波器通过电缆线与所述变压器和所述接触器联接，接触器通过电缆线与所述开关磁阻控制器联接，开关磁阻控制器通过电缆线与开关磁阻局部通风机联接，所述可编程逻辑控制器PLC控制系统1分别与开关磁阻控制器、接触器、变压器和本安隔离电路联接，所述可编程逻辑控制器PLC控制系统1装有控制、显示面板1和声光报警器1；

所述传感器为瓦斯、温度、风速传感器，所述瓦斯、温度、风速传感器通过本安隔离电路与可编程逻辑控制器PLC控制系统1联接；或所述井下信号监控系统通过本安隔离电路与可编程逻辑控制器PLC控制系统1联接。

上述智能局部通风系统还包括监控装置，所述监控装置包括可编程逻辑控制器PLC控制系统2，所述监控装置装有与可编程逻辑控制器PLC控制系统2连接的控制、显示面板2、通讯模块和声光报警器2，所述通讯模块连接上一级监控系统，所述监控装置与所述可编程逻辑控制器PLC控制系统1联接。

所述开关磁阻局部通风机采用双出轴式开关磁阻电机，所述双出轴式开关磁阻电机安装在所述开关磁阻局部通风机主体风筒横截面中央，所述双出轴式开关磁阻电机的两端各设有一台风机转子，两台风机转子同向旋转。

所述接触器为交流真空接触器。

所述智能调速装置还包括调速装置柜，所述电源滤波器、接触器、开关磁阻控制器、可编程逻辑控制器PLC控制系统、本安隔离电路和变压器安装在调速装置柜的柜体内，所述调速装置柜设有冷却系统。

所述冷却系统包括设在调速装置柜的柜体后部的热管，热管上套有散热片，IGBT安装在热管的基板上，热管的上部装有对热管进行强迫冷却的冷却风机。

所述智能局部通风系统设有主系统和备用系统两个系统，所述主系统和备用系统彼此独立，且各自拥有结构、功能完全相同的开关磁阻局部通风机、智能调速装置和瓦斯、温度、风速传感器，所述主系统和备用系统的智能调速装置内的可编程逻辑控制器PLC控制系统1互相联接。

所述智能局部通风系统设有主系统和备用系统两个系统，所述主系统和备用系统彼此独立，且各自拥有结构、功能完全相同的开关磁阻局部通风机、智能调速装置和瓦斯、温度、风速传感器，所述主系统和备用系统的智能调速装置内的可编程逻辑控制器PLC控制系统1互相联接，且分别与所述监控装置联接。

与现有技术相比，本发明具有如下明显的优点和有益效果：

1、本发明是采用开关磁阻电机驱动的局部通风系统，具有系统可靠性高、系统效率高、使用寿命长、对电网及外部环境的电磁干扰低、调速性能稳定、启动时对电网无冲击电流，响应时间快等优点；

2、开关磁阻局部通风机采用双出轴式开关磁阻电机，开关磁阻电机两端各安置一台风机转子，两风机转子同向旋转，简化了系统的复杂程度，降低了成本；双出轴式开关磁阻电机安装在所述开关磁阻局部通风机上体风筒横截面中央，利用风机自身风流对开关磁阻电机进行强制冷却，提高了可靠性。

3、智能调速装置开关磁阻控制器采用热管强迫风冷的方式，提高了系统可靠性；

4、瓦斯、风速、温度传感器与智能调速装置联接，所采集的数据通过智能调速装置内的本安隔离电路传送给的可编程逻辑控制器PLC控制系统1进行分析处理，系统可根据瓦斯浓度进行风量调节，即可以保证对掘进面的供风量，又实现了节能，大大提高了系统效率；

5、通过人机界面可对输出风量进行在线修改；

6、主系统和备用系统的并列设置且相互联接，可实现主备系统之间的自动切换，主系统故障时可切换到备用系统继续运行，提高了通风系统运行的可靠性和安全性；

7、具有系统自检功能，每天自动切换试验，并自动记录运行状态存档备查；

8、系统故障可分级，严重度高的进行切换，并可将状态传输给井上监控系统；

9、系统可进行无级调速，通过软件设置，使系统可自动躲过风机转速的不稳定区，进入稳定区运行。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1：智能局部通风系统示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明如后。

实施例1：

参见图1，实施例1的智能局部通风系统包括：开关磁阻局部通风机、智能调速装置、传感器或者井下信号监控系统，传感器与井下信号监控系统为替代关系，处理的信号可来自传感器，也可来自井下信号监控系统。

智能调速装置包括电源滤波器、接触器、开关磁阻控制器、可编程逻辑控制器PLC控制系统1、本安隔离电路和变压器，外部电源通过电缆线与电源滤波器联接，电源滤波器通过电缆线与接触器联接，接触器采用交流真空接触器，交流真空接触器通过电缆线与开关磁阻控制器联接、开关磁阻控制器通过电缆线与开关磁阻局部通风机联接，编程逻辑控制器PLC控制系统1分别与开关磁阻控制器、交流真空接触器联接，外部的传感器或者井下监控系统也通过本安隔离电路与可编程逻辑控制器PLC控制系统1联接，可编程逻辑控制器PLC控制系统1装有控制、显示面板1和声光报警器1；

智能调速装置内设有冷却系统，冷却系统装有热管和冷却风机，采用热管强迫风冷方式。具体的，智能调速装置还包括调速装置柜，电源滤波器、接触器、开关磁阻控制器、可编程逻辑控制器PLC控制系统1、本安隔离电路和变压器安装在调速装置柜的柜体内，在调速装置柜的柜体后部设有热管，热管上套有散热片，IGBT安装在热管的基板上，热管的上部装有对热管进行强迫冷却的冷却风机。

开关磁阻局部通风机采用开关磁阻电机，开关磁阻电机采用双出轴方式，电机的两端各安置一台风机转子，两风机转子同向旋转。开关磁阻电机安装在开关磁阻局部通风机主体风筒横截面中央。

传感器分别对井下瓦斯浓度、温度、风速进行监控，其所采集的信号通过本安隔离电路传送到可编程逻辑控制器PLC控制系统1中，可编程逻辑控制器PLC控制系统1的核心控制器件优选型号为西门子公司的s7-200型可编程逻辑控制器PLC，可编程控制器PLC控制系统1根据对信号数据的分析处理，然后根据分析结果输出控制信号至开关磁阻控制器，开关磁阻控制器根据可编程逻辑控制器PLC控制系统1传送过来的控制信号对开关磁阻电机的调速控制；可编程逻辑控制器PLC控制系统1同时根据瓦斯浓度情况和通风情况对外部输出风电闭锁、瓦斯电闭锁信号。S7-200型的可编程逻辑控制器PLC具有2个RS-485通讯口，一个用于与开关磁阻控制器的联接，实现对开关磁阻控制器的监控，另一个用于与显示屏联接。

所述开关磁阻局部通风采用双出轴方式，电机两端各安置一台风机转子，两风机转子同向旋转，简化了风机结构。开关磁阻电机安装在开关磁阻局部通风机主体风筒横截面中央，利用风机自身风流对开关磁阻电机进行强制冷却，提高了可靠性。

实施例2：

实施例2的智能局部通风系统包括：开关磁阻局部通风机、智能调速装置、监控装置、传感器或者井下信号监控系统构成。

监控装置上设有控制、显示面板2、通讯模块和声光报警器2。监控装置的核心控制部件可编程逻辑控制器PLC控制系统2的核心控制器件同样采用西门子公司的S7-200型的可编程逻辑控制器PLC。监控装置与智能调速装置通过控制线联接，智能调速装置内的S7-200型的可编程逻辑控制器PLC的2个RS-485通讯口，一个用于对开关磁阻控制器的监控，另一个则用于与监控装置的可编程逻辑控制器PLC的485通讯口联接。参照图1，其余同实施例1相同。

实施例3：

实施例3的智能局部通风系统包括主系统和备用系统两个系统，主系统和备用系统彼此独立，且各自拥有结构、功能完全相同的开关磁阻局部通风机、智能调速装置和瓦斯、温度、风速传感器，主系统和备用系统的智能调速装置内的可编程逻辑控制器PLC控制系统1互相联接。见图1，其余同实施例1相同。

实施例4：

实施例4的智能局部通风系统包括主系统和备用系统两个系统，主系统和备用系统彼此独立，且各自拥有结构、功能完全相同的开关磁阻局部通风机、智能调速装置和瓦斯、温度、风速传感器，主系统和备用系统的智能调速装置内的可编程逻辑控制器PLC控制系统1互相联接。在两个系统上一级增加一个监控装置。监控装置上设有控制、显示面板和声光报警器。监控装置中也采用西门子公司的S7-200型的可编程逻辑控制器PLC。监控装置与智能调速装置通过控制线联接。两个系统中智能调速装置内的S7-200型的可编程逻辑控制器PLC的两个RS-485通讯口，一个用于对开关磁阻控制器的监控，另一个则用于与监控装置的可编程逻辑控制器PLC控制系统2的485通讯口联接。见图1，其余同实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是末脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种智能局部通风系统，包括：局部通风机、调速装置和传感器或者井下信号监控系统，其特征在于：

所述局部通风机为开关磁阻局部通风机；

所述调速装置为智能调速装置，包括电源滤波器、接触器、开关磁阻控制器、可编程逻辑控制器PLC控制系统1、本安隔离电路和变压器，外部电源通过电缆线与所述电源滤波器联接，电源滤波器通过电缆线与所述变压器和所述接触器联接，接触器通过电缆线与所述开关磁阻控制器联接，开关磁阻控制器通过电缆线与开关磁阻局部通风机联接，所述可编程逻辑控制器PLC控制系统1分别与开关磁阻控制器、接触器、变压器和本安隔离电路联接，所述可编程逻辑控制器PLC控制系统1装有控制、显示面板1和声光报警器1；

所述传感器为瓦斯、温度、风速传感器，所述瓦斯、温度、风速传感器通过本安隔离电路与可编程逻辑控制器PLC控制系统1联接；或所述井下信号监控系统通过本安隔离电路与可编程逻辑控制器PLC控制系统1联接。

2.根据权利要求1所述的一种智能局部通风系统，其特征在于：还包括监控装置，所述监控装置包括可编程逻辑控制器PLC控制系统2，所述监控装置装有与可编程逻辑控制器PLC控制系统2连接的控制、显示面板2、通讯模块和声光报警器2，所述通讯模块连接上一级监控系统，所述监控装置与所述可编程逻辑控制器PLC控制系统1联接。

3.根据权利要求2所述的一种智能局部通风系统，其特征在于：所述开关磁阻局部通风机采用双出轴式开关磁阻电机，所述双出轴式开关磁阻电机安装在所述开关磁阻局部通风机主体风筒横截面中央，所述双出轴式开关磁阻电机的两端各设有一台风机转子，两台风机转子同向旋转。

4.根据权利要求2所述的一种智能局部通风系统，其特征在于：所述接触器为交流真空接触器。

5.根据权利要求2所述的一种智能局部通风系统，其特征在于：所述智能调速装置还包括调速装置柜，所述电源滤波器、接触器、开关磁阻控制器、可编程逻辑控制器PLC控制系统1、本安隔离电路和变压器安装在调速装置柜的柜体内，所述调速装置柜设有冷却系统。

6.根据权利要求5所述的一种智能局部通风系统，其特征在于：所述冷却系统包括设在调速装置柜的柜体后部的热管，热管上套有散热片，IGBT安装在热管的基板上，热管的上部装有对热管进行强迫冷却的冷却风机。

7.根据权利要求1所述的一种智能局部通风系统，其特征在于：所述智能局部通风系统设有主系统和备用系统两个系统，所述主系统和备用系统彼此独立，且各自拥有结构、功能完全相同的开关磁阻局部通风机、智能调速装置和瓦斯、温度、风速传感器，所述主系统和备用系统的智能调速装置内的可编程逻辑控制器PLC控制系统1互相联接。

8.根据权利要求2所述的一种智能局部通风系统，其特征在于：所述智能局部通风系统设有主系统和备用系统两个系统，所述主系统和备用系统彼此独立，且各自拥有结构、功能完全相同的开关磁阻局部通风机、智能调速装置和瓦斯、温度、风速传感器，所述主系统和备用系统的智能调速装置内的可编程逻辑控制器PLC控制系统1互相联接，且分别与所述监控装置联接。

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