黄陵二号矿智能局扇通风系统探讨

田多宝

摘要：文章介绍了黄陵二号煤矿使用PLC控制系统与变频技术相结合的智能局部通风控制系统实时控制局扇通风机的转速。该系统能够对瓦斯浓度信号进行分析判定，从而实现局扇风机的智能控制。当瓦斯涌出时，系统可根据瓦斯浓度进行实时调控局扇通风机转速，以达到快速稀释瞬间涌出的瓦斯浓度，确保煤矿的安全生产。

关键词：局扇通风机；瓦斯；可编程控制器；按需供风；节能运行；防灾减灾 文献标识码：A

中图分类号：TD724 文章编号：1009-2374（2016）08-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.073

本文主要针对智能局扇通风集控系统在黄陵二号矿井下工作面五套局扇风机的实际应用进行探讨。五套风机现场均配有一套FBDY系列矿用隔爆行压入式对旋轴流局扇通风机，并分别配有QJZ系列矿用隔爆本安型真空电磁启动器、KBZ9-200/1140（660）矿用隔爆型真空馈电开关。煤矿掘进工作面瓦斯极易超限，形成安全隐患，一旦超限必须停工停产，所以对于开展工作面局扇通风系统远程智能化控制具有极高的价值，实现在调度中心远程控制，实时监控各种参数，达到安全生产、减员增效的目的。

1 建设目标

实现以风速、风量为控制变量，以煤矿风机用隔爆型变频器为执行器、局扇通风机为被控对象组成的闭环调速控制系统。采用PLC与变频器组成的控制系统，对风机转速实时调控，实现实施预警、人机双控、按需供风、节能运行、防灾减灾的效果。

2 系统控制配置及组成

局扇通风监控系统包括：（1）防爆变频器；（2）可编程控制器；（3）瓦斯检测传感器；（4）风速、风量监测装置。

采用国际流行的PLC智能化控制，完成对通风机、变频系统、配电系统的监控。PLC控制柜主要由可编程控制器、开关、继电器组成，主要完成对信号的接收通过运算发出各种控制、报警等信号，实时监控局扇通风机的运行工况，实现局扇通风机的无人值守。

3 系统功能

3.1 风电闭锁功能

智能风机发生故障，无法正常运行，停止供风，控制系统输出控制信号断开掘进工作面动力电源，实现风电闭锁功能。

3.2 主、备风机自动切换功能

在人机界面上按主机启动按钮，主机运行，当主机发生故障时，备机根据系统设定好的条件自动切换备机运行，并发出报警信号，提示工作人员采取措施，及时维修。

3.3 变频技术的应用

系统根据现场瓦斯传感器所测的瓦斯浓度，通过PLC控制系统设定好的算法，输出信号至变频器，根据频率值增大或减小风机运转速度。

如：当瓦斯浓度值T1≥1.5%，T3=0%时，输出频率为50Hz，风量最大；当瓦斯浓率度值T1≥1.5%，

T3=1%时，输出频为20Hz，风量最小；当瓦斯浓度值T1≥1.5%，1%>T3<0.7%时，输出频率保持20Hz，风量保持最小的现状不变；当瓦斯浓度值T1≥1.5%，0

注：瓦斯传感器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信号线为回风巷道混合处瓦斯浓度值。

3.4 软件功能

在设计软件系统的过程中，充分利用了模块化编程的思想，使软件系统的结构清晰、功能明确、维护方便。

软件系统的工作过程如下：（1）模拟图显示：模拟显示系统的安装工艺流程图；（2）实时数据显示：实时显示设备开停状态、运行状况、各类监测参数；（3）远程控制功能：通过人机界面实现远程手动切换、启、停局扇通风机的功能；（4）报警功能：系统内发生的报警可实时进行显示，提供语音信息，并可完成本系统内历史报警的查询。根据设定的报警参数名、报警范围，对系统中的数据进行报警设置，打开故障报警画面即可看到实时报警，同时具有故障记录查询功能。显示报警发生次数、报警时间、报警类型、确认人、确认状态、确认时间、恢复时间等；（5）实时/历史曲线：核心参数的实时/历史曲线展示及曲线打印功能；（6）报表功能：主要参数的日报表、月报表查询、打印功能；（7）WEB发布功能：实现主要组态画面的WEB发布。

4 建设效果

矿井智能局扇通风系统具备根据瓦斯浓度，按需供风、自动切换、风电闭锁等功能，充分发挥井下局扇通风风机能力，从根本上防治瓦斯超限，达到安全可靠和高效节能的矿井智能化通风系统。

5 效益分析

实现智能化局扇通风集控系统后，可达到减员增效、节能增效，具体分析如下：

减员效益：由区域电工进行检修，一套局扇通风三班可减少值班岗3人，共计5套局扇可减15人；每人工资10万/年，年工资减少15×10，约150万。

节能效益：以2×30kW的对旋风机为例，配备BPB-75/660F变频器计算，设计工况工频运行时的电机输出功率P=54kW，电机效率为η1=0.92；风机效率为η2=0.83，转速比n=0.8时，风机效率为η3=0.8，变频后的电机效率为η4=0.875。

6 结语

本文设计的黄陵二号煤矿局扇通风智能控制系统具有完善的监控功能，提高了运行的可靠性，减少了故障停机时间。该系统结合综合自动化技术、网络计算机技术以及显著的变频技术，具有无极调速特性、操作简单、节能效果明显、运行可靠等优点，取得显著的社会效益和经济效益。

通过该智能局扇通风控制系统在黄陵二号煤矿的应用，提高了矿井的智能化生产水平的同时，实现了节能降耗和减员增效，为黄陵二号煤矿建设安全、高效的智能化生产矿井迈出了坚实的一步。

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（责任编辑：秦逊玉）