CN112065763A - 一种风机智能控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风机智能控制装置，包括上箱体和下箱体；下箱体内安装有变频器的IGBT发热模块、整流模块、PID控制器和变频器驱动器；IGBT发热模块通过螺纹连接设置于下箱体内后板面上的紫铜板上；整流模块、PID控制器、变频器驱动器整体固定于一体板材上，并通过螺丝固定于固定块上；下箱体的后板上安装若干块散热片，散热片与防爆箱体后板之间采用螺纹连接，防爆箱体后板与散热片之间涂抹导热膏；本发明将防爆箱体下箱体内的IGBT发热功率器件的部分嵌入到煤矿通风机的风道中，利用煤矿通风机的风流将变频器的发热功率器件的温度传到散热片上来进行强制冷却，降低变频器的发热器件温度，简化变频器的散热系统，最大化的集成了变频及PID控制，减小变频器的体积，提高煤矿安全生产程度，降低煤矿井下事故率。
Description
技术领域
本发明属于智能控制器的技术领域，具体涉及一种风机智能控制装置。
背景技术
煤矿通风机是煤矿主要设备之一，实现智能化控制使变频器驱动通风机节能效果显著，安全管理得到很大程度提升，所以日益得到推广使用。变频器是一个典型的发热源，因此现有的煤矿井下变频器的散热问题很突出，其结构系统也复杂。除此，现有的煤矿变频器体积大，过多占用了巷道的空间，相对笨重，搬运非常困难。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种风机智能控制装置，以解决或改善上述的问题。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种风机智能控制装置，其包括防爆箱体，防爆箱体通过钢板间隔拆分为上箱体和下箱体；下箱体通过防爆箱体支架固定于风筒上；下箱体内安装有变频器的IGBT发热模块、整流模块、PID控制器和变频器驱动器；IGBT发热模块通过螺纹连接设置于下箱体内后板面上的紫铜板上；整流模块、PID控制器、变频器驱动器整体固定于一体板材上，并通过螺丝固定于固定块上；下箱体的后板上安装若干块散热片，散热片与防爆箱体后板之间采用螺纹连接，防爆箱后板与散热片之间涂抹导热膏；
上箱体安装有变频控制信号输出端口、风机风电瓦斯电输出端口、风机电机供电出口、瓦斯传感器入口、粉尘一氧化碳传感器信号入口、温度湿度传感器信号入口和电源进线口。
优选地，一整块紫铜板采用爆破焊接与下箱体内的后板面紧密融合。
优选地，紫铜板与防爆箱体内后板之间涂抹导热膏体。
优选地，防爆箱体支架焊接于风筒上。
优选地，若干散热片通过散热器底板固定于下箱体的后板上；所述散热器底板上开设若干个用于加固散热片的嵌入槽。
优选地，上箱体上还设置有风机输出接线柱、接线腔体接地柱、上箱体法兰、控制接线瓷柱、电源进线接线柱和风机电机接线柱。
优选地，上箱体上安装上箱体盖。
优选地，下箱体上开设变频参数显示窗和PID控制参数显示屏。
优选地，下箱体上还安装手自动转换开关和外部给定无极调速开关。
本发明提供的风机智能控制装置，具有以下有益效果：
本发明将防爆箱体下箱体内的IGBT发热功率器件部分嵌入到煤矿通风机的风道中，利用煤矿通风机的风流将变频器的发热功率器件的温度传到散热片上来进行强制冷却，降低变频器的发热器件温度，简化变频器的散热系统，最大化的集成了变频及PID控制，减小变频器的体积，提高煤矿安全生产程度，降低煤矿井下事故率。
附图说明
图1为控制器分布图。
图2为控制器内部控制分布图。
图3为风机控制器位置图。
图4为风机控制器俯视图。
图5为风机控制器运行流程图。
图6为风机控制器撒热片工艺图。
图7为上箱体接线柱布置图。
其中，1、上箱体盖；2、变频参数显示窗；3、PID控制参数显示屏；4、手自动转换开关；5、外部给定无极调速开关；6、风机接线盒；7、风机接线盒；8、风筒；9、风机座；10、散热片；11、紫铜板；12、箱体保护接地；13、门轴；14、防爆门；15、防爆箱体支架；16、螺丝；17、IGBT发热模块；18、固定块；19、电容器组；20、整流模块；21、PID控制器；22、变频器驱动器；23、变频控制信号输出端口；24、风机风电瓦斯电输出端口；25、风机电机供电出口；26、瓦斯传感器入口；27、粉尘一氧化碳传感器信号入口；28、温度湿度传感器信号入口；29、电源进线口；30、嵌入槽；31、散热器底板；32、电源整流模块；33、风机输出接线柱；34、接线腔体接地柱；35、上箱体法兰；36、控制接线瓷柱；37、电源进线接线柱；38、风机电机接线柱。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
根据本申请的一个实施例，参考图1-图7，本方案的风机智能控制装置，主要为用于控制对旋式轴流风机的智能控制器，其具体包括：
防爆箱体，防爆箱体通过钢板间隔拆分为上箱体和下箱体。
下箱体通过防爆箱体支架15固定于风筒8上，防爆箱体支架15焊接于风筒8上。
下箱体内安装有变频器的IGBT发热模块17、整流模块20、PID控制器21和变频器驱动器22。
下箱体主要由变频器和PID控制器21及显示屏和开关组成，变频器IGBT发热模块17通过螺纹连接在箱体内后板面上的紫铜板11上，紫铜板11的吸热效率高。
一整块紫铜板11采用爆破焊接与下箱体内的后板面紧密融合，采用爆破焊接工艺使紫铜板11之间能紧密的结合在一起确保热量的散失。
紫铜板11与防爆箱体内后板之间涂抹导热膏，拆卸时只需将螺丝16拆下即可将IGBT发热模块17取出。
电容器组19和电源整流模块20整体在板上固定形成一整体模块，拆卸时只需拆卸下固定在固定块18上的螺丝16即可将电容器组19和电源整流模块20整体取出。
整流模块20、PID控制器21、变频器驱动器22，整体固定在一体板材上然后又通过螺丝16固定在固定块18上，当设备出现故障检修时，拆卸简单，只需将三个模块拆下整体取出即可，将新的模块更换上即可，使设备维修维护简单高速，减少了维修的工量，提升了维修效率。
隔爆控制器有防爆门14，门上开设两个可视窗，一个是变频变频参数显示窗2，PID控制参数显示屏3，可实时将风机运行参数显示出来。
箱体外后板上装有若干块散热片10，散热片10与钢板之间采用螺纹连接，防爆箱后板与散热片10之间涂抹有导热膏，散热片10在风道内侧。
若干散热片10通过散热器底板31固定于下箱体的后板上，散热器底板31上开设若干个用于安装散热片10的嵌入槽30。
当风机开启运行，IGBT发热模块17散发的热量通过防爆箱体内的紫铜板11迅速吸热将热量通过紫铜板11传递给箱体外底板上的散热片10吸收，此时风机运行产生的风流将散热片10上的温度吹走，确保变频器在正常温度下运行。
下箱体上还安装手自动转换开关4和外部给定无极调速开关5。
上箱体上安装上箱体盖1，其内安装有变频控制信号输出端口23、风机风电瓦斯电输出端口24、风机电机供电出口25、瓦斯传感器入口26、粉尘一氧化碳传感器信号入口27、温度湿度传感器信号入口28和电源进线口29。
上箱体上还设置有风机输出接线柱33、接线腔体接地柱34、上箱体法兰35、控制接线瓷柱36、电源进线接线柱37和风机电机接线柱38。
本发明是将防爆智能控制器安装于风筒8壁上，将风筒8安装在风机上，风筒8侧壁开有与控制器后板尺寸大小相等的孔口，风筒8壁焊接有防爆箱体支架15，安装控制器时，先将导流罩拆下，将风筒8安装在风机上，再将导流罩安装上，通电，此时变频器和PID控制板同时上电，
主风机运行，运行互锁实验运行。
煤矿掘进工作面通风机有两台对旋式通风机，其中一台在正常工作是给工作面送风，另一台在主风机故障时启动送风即备用风机，第一变频器控制主风机，第二变频控制备用风机。
第一变频器主风机带有显示控制数据变频器，第二变频器是指未安装触摸屏和控制板的变频器。当第一变频器打到手动状态时，第一变频器直接运行，通过电位器手动调节转速，此时第二变频器无法运行。同理，当第二变频器打到手动状态时，通过电位器手动调节转速，此时第一变频器无法运行。当两台变频器都处于自动状态时，通过控制板信号来控制变频器的启停和速度。
变频器空载和加载实验
空载实验，变频器到手动档位，变频器运行，并手动调节调速旋钮，速度逐渐达到所需的风速。
空载试验主要是在风机启动后，变频启动的初始频率在25-30HZ运行，此时，调节电位器开关，可改变风机的转速，达到控制风量的作用来保证掘进工作面所需的风量，风机风速的控制由工作面的风速传感器反馈给PID控制器21信号来调节风速，本发明设定的风速为2.5米/秒，当风速高过2.5米/秒时将风速调地至2.5米/秒，反之，调高风速至2.5米/秒。
加载实验，搭建加载试验台，包括拖动电机、加载电机、制动装置和制动电阻，防爆变频器运行拖动电机至一定转速，加载变频器增大负荷至防爆变频器输出电流打到满负荷状态。
该实验主要是要在工作面出现事故或灾害隐患时，确保风机能满载运行，主要的事故隐患形式有以下几点：
1、当工作面的瓦斯涌出，瓦斯传感器T1的浓度超1％是传感器报警，同时主风机风速达到最大值50HZ，即满载运行，稀释工作面的瓦斯浓度，使其降至安全范围值，如果T1出现故障，T2替代T1，当瓦斯延巷道被掘进口的瓦斯传感器T3接收到达到1％时，风速会迅速降至30HZ左右，以避免瓦斯吹到主巷道。
2、当粉尘浓度超限，粉尘浓度传感器报警，同时反馈信号，将风速调至最大，同时启动喷淋降尘设备，将粉尘迅速降至安全值，同理，温度、一氧化碳、硫化氢等易燃易爆气体，始终在传感器的监控下，通过改变风速来保障工作面的安全生产，加载试验是检验设备运行的可靠性。
逻辑实验
风机控制功能试验
瓦斯传感器测量放置点：T1为掘进面迎头瓦斯浓度值，T2为掘进巷道回风流瓦斯浓度值，T3为回风巷混合处瓦斯浓度值，T4为风机入口瓦斯浓度值。
手动排风试验
手动操作时，调速器设定频率与输出频率一致。
风电闭锁
调速器启动后，在到达设置时间后，输出接点闭合，调速器停止后，输出节点立刻断开。
自动排瓦斯状态测试
(1)输入瓦斯浓度(T1＝1.5％)，(T3＝0％)，输出频率为50+0.5Hz。
(2)输入瓦斯浓度(T1＝1.5％)，(T3＝1％)，输出频率为30+0.5Hz。
(3)输入瓦斯浓度(T1＝1.5％),(T3＝0～1％)，输出频率从50Hz下降至30Hz。
(4)输入瓦斯浓度(T1＜1.5％),(T3＜1％)，输出频率为30～50Hz，T1增大时，输出频率增大，T1减小时，输出频率减小。
自动通风状态测试
(1)输入瓦斯浓度(T3＜1.0％)，(T1＝0％)，输出频率为30+0.5Hz。
(2)输入瓦斯浓度(T3＜1.0％)，(T1＝1.5％)，输出频率为50+0.5Hz。
(3)输入瓦斯浓度(T3＜1.0％)，(T1＝0～1.5％)，输出频率从30Hz上升至50Hz。
(4)输入瓦斯浓度(T3＞1.0％),(T1＞1.5％)，输出频率为30～50Hz，T3增大时，输出频率减小，T1减小时，输出频率增大。
瓦斯电闭锁
调速器运行状态下，输入瓦斯浓度(T1≥1.5％)，或(T3≥1.0％)，输出节点断开。
故障测定
(1)T1故障，选择T2值，实现T1的功能。
(2)T3故障，进行保护，输出频率为30+0.5Hz。
(3)T4值≥0.5时，调速器停止工作。
主、备变频切换功能试验
(1)双电源供电时，起动主调速器、备用调速器不能起动。
(2)停止正在运行的主调速器，备用调速器自动起动；停止备用调速器，主调速器不能自动起动。
(3)备用调速器运行时，手动起动主调速器，当主调速器运行后，备用调速器停止运行。
相对传统传统的变频器的散热模式，本发明具有以下有益效果：
本发明提升了风机的把智能化运行效率，无需专人管理，始终可使工作面达到最佳的风量值。
本发明改变了传统的变频器的散热模式，大大减少了控制器的体积和重量，体积是现有变频1/5，重量现有变频1/6，节约率成本。
本控制器的通信功能有机的与现在的煤矿企业的六大系统结合在一起，便于统一的管理，为实现智能化矿山奠定了基础。
本发明节能效果突出，通过掘进工面实际所需的分量来调节，可大幅的降低能耗。
本发明可与瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、粉尘、硫化氢、温度、湿度等有害物的防治系统有机的结合，确保了工作面的安全运行。
综上所述，本发明将将防爆箱体下箱体内的IGBT发热功率器件部分嵌入到煤矿通风机的风道中，利用煤矿通风机的风流将变频器的发热功率器件的温度传到散热片上来进行强制冷却，降低变频器的发热器件温度，简化变频器的散热系统，最大化的集成了变频及PID控制，减小变频器的体积，提高煤矿安全生产程度，降低煤矿井下事故率。
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (9)
1.一种风机智能控制装置，其特征在于：包括防爆箱体，所述防爆箱体通过钢板间隔拆分为上箱体和下箱体；所述下箱体通过防爆箱体支架固定于风筒上；所述下箱体内安装有变频器的IGBT发热模块、整流模块、PID控制器和变频器驱动器；所述IGBT发热模块通过螺纹连接设置于下箱体内后板面上的紫铜板上；所述整流模块、PID控制器、变频器驱动器整体固定于一体板材上，并通过螺丝固定于固定块上；所述下箱体的后板上安装若干块散热片，散热片与防爆箱体后板之间采用螺纹连接，防爆箱后板与散热片之间涂抹导热膏；
所述上箱体安装有变频控制信号输出端口、风机风电瓦斯电输出端口、风机电机供电出口、瓦斯传感器入口、粉尘一氧化碳传感器信号入口、温度湿度传感器信号入口和电源进线口。
2.根据权利要求1所述的风机智能控制装置，其特征在于：一整块所述紫铜板采用爆破焊接与下箱体内的后板面紧密融合。
3.根据权利要求1所述的风机智能控制装置，其特征在于：所述紫铜板与防爆箱体内后板之间涂抹导热膏体。
4.根据权利要求1所述的风机智能控制装置，其特征在于：所述防爆箱体支架焊接于风筒上。
5.根据权利要求1所述的风机智能控制装置，其特征在于：若干所述散热片通过散热器底板固定于下箱体的后板上；所述散热器底板上开设若干个用于加固散热片的嵌入槽。
6.根据权利要求1所述的风机智能控制装置，其特征在于：所述上箱体上还设置有风机输出接线柱、接线腔体接地柱、上箱体法兰、控制接线瓷柱、电源进线接线柱和风机电机接线柱。
7.根据权利要求1所述的风机智能控制装置，其特征在于：所述上箱体上安装上箱体盖。
8.根据权利要求1所述的风机智能控制装置，其特征在于：所述下箱体上开设变频参数显示窗和PID控制参数显示屏。
9.根据权利要求1所述的风机智能控制装置，其特征在于：所述下箱体上还安装手自动转换开关和外部给定无极调速开关。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112761702A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-05-07 | 新疆工程学院 | 一种矿井下使用的降噪通风控制装置 |
| CN115234505A (zh) * | 2022-08-02 | 2022-10-25 | 中国矿业大学(北京) | 一种嵌入式变频智能通风机及其分级控制方法 |
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2020
- 2020-10-09 CN CN202011070871.2A patent/CN112065763A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112761702A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-05-07 | 新疆工程学院 | 一种矿井下使用的降噪通风控制装置 |
| CN115234505A (zh) * | 2022-08-02 | 2022-10-25 | 中国矿业大学(北京) | 一种嵌入式变频智能通风机及其分级控制方法 |
| CN115234505B (zh) * | 2022-08-02 | 2023-08-22 | 中国矿业大学(北京) | 一种嵌入式变频智能通风机及其分级控制方法 |
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