一、智能礦用風(fēng)機系統(tǒng)概述

　　新一代礦井智能、節(jié)能局部通風(fēng)機是根據(jù)國內(nèi)礦進通風(fēng)的現(xiàn)狀，在大量深放煤礦井下調(diào)研的基礎(chǔ)上，為了減少瓦斯事故研發(fā)而成的。以“安全可靠、節(jié)能環(huán)保”為目標，以“模塊單元、個性組合、實時監(jiān)測、智能控制”為特點，達到“實時預(yù)警、人機雙控、按需供風(fēng)、防災(zāi)減災(zāi)”的效果，填補了我國礦井局部通風(fēng)智能控制領(lǐng)域的空白，達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　二、智能礦用風(fēng)機系統(tǒng)組成

　　該智能礦用風(fēng)機系統(tǒng)由FBD系列煤用隔爆型壓入式軸流局部通風(fēng)機、隔爆兼本安型變頻調(diào)速裝置、V型自動切換風(fēng)門、分風(fēng)器、風(fēng)筒、支架等單元組成。調(diào)速裝置是由變頻調(diào)速系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)、液晶顯式和參數(shù)設(shè)定系統(tǒng)等部分組成，它將先進的IGBT變頻調(diào)速和熱管自冷散熱技術(shù)以及模糊控制理論應(yīng)用到調(diào)速裝置中，自動化程度高，技術(shù)領(lǐng)先。

　　三、智能礦用風(fēng)機功能概述

　　礦井智能局部通風(fēng)系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，它的主要功能是通過井下傳感器、井下分站采集的參數(shù)來確定供風(fēng)量的多少，避免了現(xiàn)有局部通風(fēng)機供風(fēng)的“一風(fēng)吹”現(xiàn)象，從而解決礦井局部通風(fēng)按需供風(fēng)的問題。系統(tǒng)從安全和節(jié)能的要求出發(fā)，采用PLC與變頻器組成的控制系統(tǒng)，對風(fēng)機轉(zhuǎn)速實時調(diào)控，達到“實時預(yù)警、人機雙控、按需供風(fēng)、防災(zāi)減災(zāi)”的效果，從而使礦井局部通風(fēng)、瓦斯自動排放高效安全，降低瓦斯事故，節(jié)能省電。

　　1、按需通風(fēng)功能

　　自動調(diào)節(jié)局扇轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)輸出風(fēng)量、風(fēng)壓，避免瓦斯超限使局扇能節(jié)能經(jīng)濟運行。當系統(tǒng)檢測到T1、T2濃度值低于設(shè)定值上限時，自動進入調(diào)速狀態(tài)。根據(jù)T1、T2檢測的迎頭瓦斯?jié)舛群途蜻M巷道回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛龋ǖ陀赥1、T2濃度設(shè)定值下限，則局扇減速;T1、T2濃度高于設(shè)定值上限，則局扇升速）控制變頻器，自動調(diào)節(jié)風(fēng)量。

　　2、排放瓦斯功能

　　人工或自動進入排瓦斯狀態(tài)后，依據(jù)T1、T2、T3傳感器檢測的工作面、工作面回風(fēng)流和總匯合風(fēng)流的瓦斯?jié)舛茸詣涌刂凭稚绒D(zhuǎn)速。當T3濃度不超過設(shè)定值（1.5%）時，升速加大風(fēng)量，當T3濃度超過設(shè)定值（1.5%）時，減速減小風(fēng)量，依此原則調(diào)節(jié)輸出風(fēng)量，控制排至回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛仍诎踩O(shè)定值的范圍內(nèi)，即以更大效率進行安全排放瓦斯，能夠避免瓦斯超限，減少瓦斯安全事故。

　　3、人工調(diào)節(jié)風(fēng)量功能

　　智能礦用風(fēng)機可通過變頻器顯示面板和智能控制開關(guān)的顯示面板的人機界面設(shè)置變頻器輸出頻率，以控制局扇的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量。

　　4、瓦斯電閉鎖功能

　　智能礦用風(fēng)機系統(tǒng)主控制開關(guān)工作且各瓦斯傳感器數(shù)據(jù)低于閉鎖值時，掘進工作面動力有電，能夠正常進行生產(chǎn)。此時，備用控制開關(guān)的真空接觸器斷開，備用控制開關(guān)處于斷電預(yù)備狀態(tài)。

　　當瓦斯傳感器數(shù)據(jù)高于閉鎖值時，系統(tǒng)主控制開關(guān)輸出控制信號控制饋電開關(guān)，饋電開關(guān)控制掘進工作面動力電源斷電，實現(xiàn)瓦斯電閉鎖功能。

　　智能礦用風(fēng)機系統(tǒng)備用控制開關(guān)處于工作狀態(tài)時，僅僅實現(xiàn)巷道通風(fēng)，不能控制掘進工作面動力電源實現(xiàn)瓦斯電閉鎖。

　　5、風(fēng)電閉鎖功能

　　智能礦用風(fēng)機系統(tǒng)主控制開2關(guān)故障時（主控制開關(guān)停機），系統(tǒng)主控制開關(guān)輸出控制信號，饋電開關(guān)控制掘進工作面動力電源斷電，實現(xiàn)風(fēng)電閉鎖功能。

　　6、聲光報警功能

　　為了在異常情況下，及時提醒現(xiàn)場工作的人員，本系統(tǒng)可配接一個聲光報警裝置，此裝置采用36V交流輸入。當PLC通過探頭檢測到瓦斯傳感器超限、或通過485總線通訊發(fā)現(xiàn)變頻器故障時，PLC會發(fā)出聲光報警，從而提示工作人員采取相應(yīng)措施，解決異常情況。

　　四、智能礦用風(fēng)機系統(tǒng)工作過程

　　1、主系統(tǒng)啟動

　　系統(tǒng)上電→智能控制開關(guān)操縱手柄合上→按下智能控制開關(guān)啟動按鈕→真空接觸器閉合→變頻器得電，開始初始化，經(jīng)過一段延時后，變頻器給風(fēng)機供電，輸出頻率從啟動設(shè)定值（1.5Hz）開始逐漸增加，實現(xiàn)軟啟動。

　　系統(tǒng)中T1～T4為四個瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳎現(xiàn)1為風(fēng)速傳感器，W1為溫度傳感器，如圖二所示：

圖2 礦井智能局部通風(fēng)系統(tǒng)上位機圖

　　T1為工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，T2為回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，正常通風(fēng)狀態(tài)時T1與T2一起作為控制風(fēng)量的依據(jù)；T3為回風(fēng)巷處瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，在自動通風(fēng)狀態(tài)時只采集數(shù)據(jù)，不作控制依據(jù)，排瓦斯狀態(tài)時作為控制風(fēng)量的依據(jù)；T4為風(fēng)機進風(fēng)口處瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌?/p>

　　2、初始運行狀態(tài)

　　系統(tǒng)初始上電，輸出頻率設(shè)定值為20Hz（也可設(shè)定為30Hz）；

　　3、正常通風(fēng)狀態(tài)

　　當掘進工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐1和T2超過設(shè)定值上限（0.7%）時，變頻器逐級增頻，風(fēng)機自動增加風(fēng)量；當掘進工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐1和T2低于設(shè)定值下限（0.5%）時，變頻器減頻，風(fēng)機風(fēng)量自動減少。掘進工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐1或T2超過報警設(shè)定值（1.0%）時報警，系統(tǒng)進入稀釋瓦斯狀態(tài)。掘進工作面瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐1或T2超過斷電設(shè)定值（1.5%）時工作面非本質(zhì)安全型電源自動切斷，系統(tǒng)進入排瓦斯狀態(tài)。括號內(nèi)數(shù)值為出廠設(shè)定值，可根據(jù)用戶具體情況更改。

　　4、排瓦斯狀態(tài)

　　當系統(tǒng)進入排瓦斯狀態(tài)時，風(fēng)機運行由瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐3進行自動控制，當瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐3超過設(shè)定上限（1.5%）時，變頻器減頻，減少風(fēng)機風(fēng)量，使T3在設(shè)定上限范圍（1.5%）內(nèi)；當瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐3低于設(shè)定下限（1.0%）時，變頻器增頻，增加風(fēng)機風(fēng)量，高效排放瓦斯。當瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐3超過報警設(shè)定值（1.5%）時報警。當掘進工作面瓦斯?jié)舛冉档皆O(shè)定的安全濃度（<1.0%）并保持在安全濃度以下，工作面方可復(fù)電。括號內(nèi)數(shù)值為出廠設(shè)定值，可根據(jù)用戶具體情況更改。

　　T4為風(fēng)機入口瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，當T4的濃度≥0.5%時，依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，風(fēng)機自動停止工作，掘進工作面按停風(fēng)斷電處理。

　　5、主、備風(fēng)機自動切換

　　當按下主風(fēng)機智能控制開關(guān)停止按鈕（或主風(fēng)機故障）時→主風(fēng)機智能控制開關(guān)真空接觸器斷電→主風(fēng)機的變頻器失電（主風(fēng)機停止工作）→主風(fēng)機智能控制開關(guān)的PLC發(fā)出故障信號→備用風(fēng)機智能控制開關(guān)的PLC接收故障信號→備用智能控制開關(guān)真空接觸器閉合→備用風(fēng)機變頻器得電→備用風(fēng)機開始運行。

　　主、備智能控制開關(guān)之間聯(lián)絡(luò)線在正常運行狀態(tài)下不帶電，僅在風(fēng)機相互切換過程中短時帶電（系我公司雙風(fēng)機雙電源專利技術(shù)），使用更加安全。

　　6、系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置

　　本系統(tǒng)為了適應(yīng)各種礦井的實際情況， T1、T2、T3的報警、閉鎖、復(fù)電值可由供用戶自行設(shè)置，用戶可根據(jù)使用地點的實際情況來設(shè)定這些參數(shù)，這些值的設(shè)定都被限制在《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的范圍內(nèi)。