煤矿变频远程控制通风机的应用探析.pdf

收稿日期2019－12－12 煤矿变频远程控制通风机的应用探析 安志强 （山西晋煤集团 赵庄煤业有限公司， 山西长治046605） 摘要为解决传统局部通风机不能自动变频、节能效果差等问题，基于传统局部通风机的应用情况，对原掘进工作面应用的传统FBD型通风机进 行了优化，设计了一套能实现变频远程控制的通风机。介绍了该通风机的结构、工作原理，分析了其优缺点与实际应用效果。应用结果表明该 种新型通风机不仅能实现远程控制，而且节能效果良好，可实现为矿井节能增效的目的。 关键词煤矿通风机；变频；远程控制；节能；优缺点 中图分类号TD26文献标志码A文章编号1009－9492 2020 06－0164－02 Analysis of Application of Coal Mine Frequency-controlled Remote Control Fan AN Zhiqiang （Zhaozhuang Coal Industry Co., Ltd., Shanxi Jinmei Group, Changzhi, Shanxi 046605, China） AbstractIn order to solve the problems such as the traditional local ventilator can not automatically convert frequency and the poor energy-saving effect, based on the application of the traditional local ventilator, the traditional FBD ventilator used in the original driving face was optimized, and a set of ventilator which can realize the remote control of frequency conversion was designed. The structure and working principle of the fan was introduced, its advantages and disadvantages and practical application effect were analyzed. The application results show that the new type of fan can not only realize remote control, but also has good energy saving effect, and can achieve the purpose of energy saving and efficiency increasing for the mine. Key wordscoal mine fan; frequency conversion; remote control; energy saving; advantages and disadvantages DOI 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 06. 065 第49卷第06期Vol.49No.06 机电工程技术 MECHANICAL ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY 安志强. 煤矿变频远程控制通风机的应用探析［J］. 机电工程技术，2020，49（06） 164-165. 0 引言 煤矿采矿设备中，矿用通风机是非常重要的设备，主要 给每个采矿点提供需要的新鲜空气，从而能够给员工的正常 工作提供强有力的保障，最终能够保证高效地生产。通过对 现行的煤矿通风机进行调查发现，通风机并不能实现频速自 动控制，这样设备在工作过程中，无法达到实时提供新鲜空 气的目的。与此同时，在节能方面效果不理想、灵活度差， 从而致使通风机在工作的过程中出现严重的能源浪费，并且 由于设备性能的限制频繁出现故障，这样会引发煤矿开采安 全事故，也不利于采矿工作的高效运行。鉴于此，某节能公 司对通风机性能进行探究，对掘进工作面安装的通风机进行 改进，决定安装矿用变频远程控制局部通风机。 晋城煤业集团某煤矿计划每年的产量为 4.0 t，在矿井 投产的采集主要由11采区、14采区构成，并且在井田内部 共计设置4个掘进面，在掘进巷口安装2台局部通风机，这 样可以给工作面提供足够的新鲜空气，从而可以保障开采 的进行[1]。 掘进巷位置设置的通风机型号为FBD-NO.5/55，其功率 为55 kW。实地考察发现，煤矿掘进巷道所占的长度通常为 1 500 m，挖掘的周期通常为112 d，对于该位置的通风机而言 其，必须24 h不间断地工作，保证通风不间断。这样给通风 机带来高负荷的运转，因此故障率频发，并且此风机节能效 果不理想，每月消耗的电能可以达到42万元，由此可以看 出，该设备维修以及相应的能耗支出巨大，并且严重影响了 掘进工作面安全生产。 1 变频远程控制局部通风机结构及工作原理 1.1 风机结构 （1）变频远程控制局部通风机主要构成包括本体、储电 器、警报器、主副风筒、风速显示屏、滑轮、频控显示屏、 频控开关、空气开关等[2]，如图1所示。 （2）在装置本体右侧设置主风柱，在主风柱的右侧设置 对应的风口，与此同时风口和主风柱之间固定，在顶端中部 位置设置有导电柱，在中部设置有风速显示屏，并且风速显 示屏与相应的主风柱连接。 （3）在装置本体前端中部位置设置有变频器，与此同时 变频器两端设置有机体连接线，前下端安装有频控开关，可 以对设备运行进行智能操作[3]。 （4）变频器上端主要通过信号线以及电缆线和远程控制 连接，而相应的控制台主要包含显示器、操控面板等，从而 能够对风机实施远程控制。 1.2 工作原理 （1）在安装变频远程控制局部通风机时，首先借助底座 图1变频节能控制装置实际结构示意图 164 轮将其运送到掘进巷口，接着将其固定，最后将风机与200 A 开关用负荷电缆进行连接，从而对设备实施供电[4]。 （2）当风机供电完成之后，可以借助变频器的控制面板 对风机的相关参数进行调整，比如风机频速、风速、吸风量 等等，因此可以有效地提高装置的智能化水平。 （3）当风机处于工作状态时，通常可以借助蓄能单元实 现电能的储存，假如风机主控单元出现断电，那么这时蓄能 装置立即启动可以给风机提供一定的电能，从而避免出现风 机瞬间断电的现象，从而保证矿场开采的安全性[5]。 （4） 在变频远程控制局部通风机上安装有故障监控单 元，主要包括电机温度超限、噪音以及相应的供电负荷等。 当风机处于不良的工作状态时报警装置就会动作，发出报警 提示。使工作人员能够及时对风机进行相应操作，从而提高 了设备的安全性，为安全开采提供了有力的保障。 （5）远程控制台可以对风机实施自动切换功能，与此同 时操作人员可以更加直观地观察各个参数，如设备运行的时 间、供风量以及风速等[6]。 2 变频远程控制局部通风机优缺点及应用效果 2.1 优点 （1）能够实现较高的自动化。通过变频远程控制局部通 风机可实现某些功能体现自动化水平，比如远程调节风 速、调节频速以及故障报警等。 （2）在采掘面位置能够实现稳定供风。此风机可以依据 采掘面实际的需风量实现风量的控制，并根据有害气体浓度 实现风速的控制，从而可以保证供风的稳定性。 （3）性能优良，故障率较低。变频远程控制局部通风机 可以借助报警监控装置实现故障报警，从而能够有效地降低 故障率，这样提高了风机的高效运行效果[7]。 （4）具有较高的节能性。能够实现对风机风速以及风量 等参数的调节，在风机稳定的运行的前提下，有效地降低了 风机的能耗，从而起到节能的效果。 （5） 能够实现断电启动功能。当供电系统出现故障时， 设置的储能装置可以对其进行短暂供能，从而可以保证风机 不会因为故障而出现停机。 2.2 缺点 由于风机需要具备较高的防爆性能，因此需要对变频设 备实施防尘等处理。此外，由于在其周围存在较多的电缆， 往往存在高次谐波，从而对变频器影响较大，因此需要进行 有效地屏蔽[8]。 2.3 实际应用效果 2018年5月12日，此煤矿井下安装并投入运行了变频远 程控制局部通风机，在之后6个月的考察中，其可以实现自动 报警，并且维修工作人员可以借助该装置对出现的问题进行 及时维护，从而极大地提高了风机的使用寿命。该设备可以 通过设置参数实现自动切换，进而降低人工成本。与此同 时，可以起到节约电能的效果，节约的电费支出达25.7万元。 3 结束语 晋煤集团在优化风机时，设计了一套变频远程控制局部 通风机；在实际的应用中，该风机稳定性能优良，故障率非 常低，能够实现远程控制，从而极大地提高了掘进工作面安 全性。 参考文献 [1] 李园园.基于变频调速通风机在线监控系统研究[J].西部探矿 工程,20180930-32. [2] 申瑞杰,吴新忠,牛洪海,等.煤矿主要通风机远程无线监控系 统设计[J].工矿自动化,20171144-46. [3] 邱胜利.矿用通风机监控系统开发研究基于PLC和模糊理 论[J].能源与节能,20170291-93. [4] 吴文臻.矿井主要通风机在线监控技术[J].煤矿安全,2016 0777-79. [5] 成洋,李炜怿.主通风机在线监控系统中的抗干扰措施研究 [J].价值工程,20143596-98. [6] 邢印,庞浩磊.煤矿防爆智能化局部通风机的研制[J].电气防 爆,20160422-24. [7] 李剑峰.煤矿设备防爆变频调速技术的研究与实践[J].变频器 世界,20160250-52. [8] 刘冰.6 kV 矿用防爆变频器隔爆壳体的设计[J].煤炭技术, 20160891-93. 作者简介安志强 （1985-） ，男，山西晋城人，大学本科， 工程师，研究领域为煤矿机电。 （编辑 刁少华） 安志强煤矿变频远程控制通风机的应用探析 165