变频局部通风机在煤矿中的应用

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1、变频局部通风机在煤矿中的应用◎狄海涛本文对变频局部通风机进行分析，利用变频技术改变风机的风量和风压。根据掘进工作面实际风量所需供风，同时达到节电，并可消除因“一风吹”造成的瓦斯事故，抑制因掘进初期风量过大造成的煤尘飞扬，改善工作面作业环境，保证通风可靠、安全。一、变频局部通风机概述局部通风机是掘进工作面重要的通风设备，其性能直接关系到掘进工作面瓦斯治理的成效。在瓦斯矿井，特别是高瓦斯矿井，随着掘进巷道进尺的不断增加，瓦斯涌出量递增，局部通风机的有效风量和风压的降低，瓦斯治理的任务越来越重。通过跟换更大功率或是对旋局部通风机增加风量和提高风压，以满足高瓦斯矿井长距离掘进工作面供风和瓦斯治理的

2、需要，变频局部通风机的使用为解决上述问题提供了有效途径。（一）系统的组成变频局部通风机主要由智能开关、流道式变频器和2×30KW对旋风机组成，如图1所示。（二）系统控制原理整个系统采用PLC与变频器组成的一个闭环控制系统，以井下的瓦斯浓度为主要参量控制流道式变频器的频率变化。掘进工作面混合回风处CH4<1.0%时，自动调节工作面风量，如图2所示。根据电机转速与工作电源输入成正比的关系：即，（式中n,f,s,p分别表示转速、频率、转差率、电机磁极对数）；通过改变电机的电源频率实现电机转速的改变。二、变频局部通风机应用创新（一）智能通风。根据瓦斯浓度自动调节局部通风机转速，如图3所示调节输出风

3、量避免瓦斯超限，使局部通风机节能运行（图中T1、T2、T3均为瓦斯传感器，其中T1为迎头、T2为回风、T3为混合回风）。当系统检测到T1、T2、T3处瓦斯浓度正常时，执行正常通风状态。依据T1、T2所检测的工作面回风流的瓦斯浓度，系统自动控制局扇的转速（T3瓦斯浓度低于规程的规定值时，T1、T2瓦斯浓度低于智能开关设定值，则局扇减速；T1、T2瓦斯浓度高于智能开关设定值，则局扇增速），以此改变工作面风量，稀释瓦斯，避免瓦斯超限。掘进巷道回风流和混合回风的瓦斯浓度自动控制局部通风机转速。当T2、T3浓度减小时加大风量，当T2、T3浓度增大减速减小风量，依据此原则调节风量，控制排放到混合风流的

4、瓦斯浓度在规程规定的范围内。（二）风机软启动。改变局部通风机的全压启动方式的软启动，60今日科苑ModernScience科技博览即以一定的加载率、转速在一定的加速时间内风机转速由0上升到额定转速，风量逐渐增加，对风筒有很好的保护作用，可避免“一风吹”导致导风筒破裂而导致瓦斯积存事故。实现风机软启软停，可以减少瞬时大电流对电机的冲击，减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、减低设备故障率。（三）节能。局部通风机由恒速运转变为调速运转，可以根据掘进工作面实际风量需求供风。掘进过程中，安装一套变频局部通风机，即可实现风量由小变大的需要，减少了倒换局部通风机所需要的时间、人工和材料等费用。局部通风机

5、安装完毕后，全天24小时不间断运行，变频调速运转还可大大的节约电能的消耗。（四）手动频率控制。当现场瓦斯传感器故障或不使用时，可以手动设定风机工作频率。手动控制频率，变频局部通风机只能工作在设定的频率下，不受瓦斯浓度控制，使用更加灵活方便。三、变频局部通风机节能分析风机的风压H-风量Q曲线特性，如图4所示。采用变频调速，局部通风机转速由n1下降到n2，这时工作点由A移动到C点，风量仍是Q2，压力由H1降到H3，这时变频调速后所需要的功率正比于H3与Q2的乘积，由图可见功率时明显减少的。由流体力学和风机比例定律可知：风量、转速和轴功率的关系。风量Q与转速n的一次方成正比：风压H与转速n的平方

6、成正比：轴功率P与转速n的三次方成正比：当降低局部通风机转速时，功率以转速的立方下降，即：以我矿一个掘进工作面T3285溜子道为例：工作面长度为920米，,,,，。整个掘进工作面共施工228天，其功率与转速、风压、风量节电等关系如表1所示。根据表1得出：四、结束语在实际应用中，其调速范围为0～50Hz，可长期在25～50Hz之间稳定运行，一个掘进工作面可以节约电能30%以上。变频局部通风机以瓦斯浓度的变化为主要参数来调节风机转速，实现对风机工作过程和运转速度的控制，从而使矿井局部通风更安全、高效，降低瓦斯事故率，并取得明显的节电效果，实现了按需供风、安全通风。（作者工作单位：开滦唐山矿业分

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