CN204610333U - 矿用局部通风机防爆变频控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种矿用局部通风机防爆变频控制系统，解决了现有煤矿井下掘进工作面局部通风机恒速运转造成的能源浪费问题。该系统包括主风机电源、备用风机电源、驱动部分、控制部分和传感器部分；驱动部分由SOHO矢量控制变频器、真空接触器、第一二电机综合保护器组成；传感器部分包括瓦斯浓度传感器和风量传感器；控制部分为PLC控制系统，主要完成对电源、SOHO矢量控制变频器、真空接触器、电动机保护器、瓦斯浓度传感器和风量传感器进行监测保护和控制。本实用新型是利用防爆变频器控制局部通风机的转速，使其在最佳的工况条件下运转，合理地控制供风区域的风量，从而达到节约能源的目的。

Description

矿用局部通风机防爆变频控制系统

技术领域

本实用新型煤矿井下掘进工作面局部通风技术领域，具体是一种矿用局部通风机防爆变频控制系统。

背景技术

煤矿井下矿用局部通风机是为掘进工作面工人提供足够的新鲜空气、稀释并排出有害气体及粉尘，并为井下创造良好气候环境的设备，但随着掘进工作面的推进，巷道进尺、风筒阻力加大，瓦斯浓度也有很大变化，局部通风机恒速运转是无法满足需要的。利用大功率局部通风机不仅会造成巷道风速超限，而且会造成大量能源浪费，因此利用防爆变频控制器可实现对局部通风机的转速控制，从而达到控制风量，节约能源的目的。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种矿用局部通风机防爆变频控制系统。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种矿用局部通风机防爆变频控制系统，包括主风机电源、备用风机电源、驱动部分、控制部分和传感器部分；驱动部分分为相互隔离的左防爆腔体和右防爆腔体，主风机电源接左防爆腔体，备用风机电源接右防爆腔体；左防爆腔体内装有SOHO矢量控制变频器、真空接触器和第一电机综合保护器，用以控制主风机A和主风机B的动作；右防爆腔体内装有真空接触器和第二电机综合保护器，用以控制备用风机A和备用风机B的动作；第一、二电机综合保护器具有过/欠压、短路、过载、堵转、缺相、漏电闭锁等保护功能，当电机旁路工频运行时用以保护电机；左防爆腔体和右防爆腔体内均安装有控制部分，用以控制SOHO矢量控制变频器输出频率及主备用风机间的切换，所述的控制部分为PLC控制系统；传感器部分包括瓦斯浓度传感器和风量传感器，并且瓦斯浓度传感器和风量传感器都与PLC控制系统相连接。

进一步的，所述的PLC控制系统采用西门子S7-200系列的PLC控制系统，主要完成对电源、SOHO矢量控制变频器、真空接触器、电动机保护器、瓦斯浓度传感器和风量传感器进行监测保护和控制。所述的瓦斯浓度传感器采用本安型瓦斯浓度传感器，所述的风量传感器采用矿用智能风量传感器，两个传感器的输出为标准4—20mA工业信号。

本实用新型的工作原理：风机启动时结合启动斜坡函数改变输出电源频率以实现风机的软启动，避免局扇的“一风吹”现象。

自动方式下运行时正常供风和瓦斯排放的监测由风速传感器和瓦斯浓度传感器来实现。掘进工作面安装风速传感器和瓦斯浓度传感器分别用以检测工作面的风速和瓦斯浓度。瓦斯浓度传感器安装在距离工作面L≤5米的位置，其瓦斯报警浓度为1.0％ CH₄，断电浓度为1.0％ CH₄，复电浓度为1.0％ CH₄。PLC控制系统接收到瓦斯浓度传感器的模拟量信号后与设定浓度进行比较，满足相应条件后方可执行程序。工作面的正常风速一般在0.25m/s－6m/s之间。正常通风状态，在满足掘进工作面工作人员用风量的前提下，若瓦斯浓度不断增加，PLC控制系统输出到SOHO矢量控制变频器的速度给定也随之增加，局部通风机转速随之上升，供风量加大，使瓦斯浓度不断降低，局部通风机转速又随之下降，直至达到正常风速下的转速值进入稳定运行阶段。通过这种方式避免了以往局扇额定运转所造成的电能的浪费，达到了显著节能效果。

安装于回风流处的瓦斯浓度传感器其报警浓度为1.0％CH₄，断电浓度为1.0％CH₄，复电浓度为1.0％CH₄。防爆变频电控系统根据回风流处瓦斯浓度调节局扇转速，改变输出风量，控制回风流处瓦斯浓度在安全范围内，实现最大效率无超限瓦斯自动排放。

手动方式下运行时可以根据需要手动调节局扇的输出风量。

煤矿井下通风基本实现了双风机双电源供电。防爆变频控制系统可将两回路电源同时接入，输出控制主备用风机。通过传感器检测各电源的状态。

自动方式下运行时：默认为主电源供电，主风机运行。当主电源故障时通过PLC控制自动切换到备用电源供电，当主风机故障时通过PLC控制自动切换到备用风机。

手动方式下运行时：主备电源及主备风机间的切换均可以通过转换开关人工切换。有以下工作模式：主电源驱动主风机、主电源驱动备用风机、备用电源驱动主风机、备用电源驱动备用风机。

当SOHO矢量控制变频器发生故障时，自动运行方式下系统自动切换到工频直接启动电机，通过电机综保对电机进行保护监测。手动方式下通过转换开关切换到旁路运行。

当局部通风机由停止状态切换到运行状态前系统检测瓦斯浓度在安全范围内才允许启动。

本实用新型的有益效果为：

1）最大效率自动排放瓦斯：通风机自动调速转置在排放瓦斯时，依据传感器检测的工作面的瓦斯浓度在安全范围内，实现最大效率无超限自动排放瓦斯；

2）改善工作面通风环境：正常通风时，在确保涌出瓦斯浓度不超限的前提下，根据掘进工作面所需风量，自动或手动调节局扇输出风量，改善工作面环境；

3）软启动：改变局扇的全压启动方式为软启动，延长了局部通风机及风筒的使用寿命；

4）避免“一风吹”：根据瓦斯浓度自动调整风量，可避免"一风吹"现象；

5)节能：风量可调，无需能风机常年满额运行,节能效果显著，节电投资回收期短；

6)自动监测：可与煤矿安全微机监控系统井下分站联网通信，实现自动监测与调度；

7)风电、瓦斯电闭锁：通过控制动力电源开关，实现风电、瓦斯电闭锁；

8)双电源自动切换：主电源故障时，PLC控制系统自动控制，切换到备用电源供电；

9)双风机自动切换：主风机故障时，PLC控制系统自动控制相关

真空接触器，切换到备用风机工作；

10)自动旁路功能：当变频调速装置故障时，可自动控制旁路接

触器投用，电机旁路工频启动运行。

附图说明：

图1为本实用新型系统图。

图2为本实用新型中驱动部分系统图。

图中：1-主风机电源、2-备用风机电源、3-左防爆腔体、4-右防爆腔体、5-SOHO矢量控制变频器、6-真空接触器、7-第一电机综合保护器、8-主风机A、9-主风机B、10-第二电机综合保护器、11-备用风机A、12-备用风机B、13-瓦斯浓度传感器、14-风量传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的描述：

如图1、2所示，一种矿用局部通风机防爆变频控制系统，包括主风机电源1、备用风机电源2、驱动部分、控制部分和传感器部分；驱动部分分为相互隔离的左防爆腔体3和右防爆腔体4，主风机电源1接左防爆腔体3，备用风机电源2接右防爆腔体4；左防爆腔体3内装有SOHO矢量控制变频器5、真空接触器6和第一电机综合保护器7，用以控制主风机A8和主风机B9的动作；右防爆腔体4内装有真空接触器6和第二电机综合保护器10，用以控制备用风机A11和备用风机B12的动作；左防爆腔体3和右防爆腔体4内均安装有控制部分，用以控制SOHO矢量控制变频器5输出频率及主备用风机间的切换，所述的控制部分为PLC控制系统；传感器部分包括瓦斯浓度传感器13和风量传感器14，并且瓦斯浓度传感器13和风量传感器14都与PLC控制系统相连接。

具体实施时，所述的PLC控制系统采用西门子S7-200系列的PLC控制系统，主要完成对电源、SOHO矢量控制变频器5、真空接触器6、第一、二电动机保护器7、10、瓦斯浓度传感器13和风量传感器14进行监测保护和控制；所述的瓦斯浓度传感器13采用本安型瓦斯浓度传感器；所述的风量传感器14采用矿用智能风量传感器。

Claims (2)

1.一种矿用局部通风机防爆变频控制系统，其特征在于：包括主风机电源（1）、备用风机电源（2）、驱动部分、控制部分和传感器部分；驱动部分分为相互隔离的左防爆腔体（3）和右防爆腔体（4），主风机电源（1）接左防爆腔体（3），备用风机电源（2）接右防爆腔体（4）；左防爆腔体（3）内装有SOHO矢量控制变频器（5）、真空接触器（6）和第一电机综合保护器（7），用以控制主风机A（8）和主风机B（9）的动作；右防爆腔体（4）内装有真空接触器（6）和第二电机综合保护器（10），用以控制备用风机A（11）和备用风机B（12）的动作；左防爆腔体（3）和右防爆腔体（4）内均安装有控制部分，用以控制SOHO矢量控制变频器（5）输出频率及主备用风机间的切换，所述的控制部分为PLC控制系统；传感器部分包括瓦斯浓度传感器（13）和风量传感器（14），并且瓦斯浓度传感器（13）和风量传感器（14）都与PLC控制系统相连接。

2.根据权利要求1所述的矿用局部通风机防爆变频控制系统，其特征在于：所述的PLC控制系统采用西门子S7-200系列的PLC控制系统；所述的瓦斯浓度传感器（13）采用本安型瓦斯浓度传感器；所述的风量传感器（14）采用矿用智能风量传感器。