局部通风机变频调速装置的应用研究

原海育

（山西阳城阳泰集团宇昌煤业有限公司，山西 晋城 048100）

宇昌煤业公司隶属于山西阳城阳泰集团，随着煤矿开采深度的加大，公司加大了煤矿生产信息自动化控制的改造。为保障井下工作面掘进环境的安全，对东五采区3021工作面回风顺槽FBDNo6.0/2×15对旋轴流局部通风机进行了变频调速技术的改造，实践应用效果理想。

1 变频调速装置

经技术调研，公司采用华欣电气生产的通风机用隔爆兼本质安全型双电源双变频调速装置。该装置是由变频调速系统、瓦斯监控系统、液晶显式和参数设定系统等部分组成，工作原理如图1所示。装置中有2个独立的防爆腔，2组独立的变频控制系统装配在左、右腔体内；左、右隔爆腔体分别连接电源和输出负载；左、右隔爆腔体各自安装的热管自冷散热器完成对应的变频控制系统的散热；变频调速装置是由两组变频控制系统、双机切换控制器、热管自冷散热器以及防爆壳体组成。两组独立的变频控制系统分别安装在防爆壳体中左、右两个独立的腔体内，各自独立的隔爆腔与输入连接，两组独立的热管自冷散热器分别完成各自变频控制系统的散热。两套变频控制系统Ⅰ、Ⅱ同步接收瓦斯传感器T1、T2、T3检测到的巷道各处瓦斯浓度信号，均经模糊控制器模拟计算控制信号来实现局部通风机转速的自动调节，保障井下工作面通风的需求。

图1 变频调速装置的工作原理图

2 变频控制系统在局部通风机中的实践应用分析

确定了变频控制系统改造的技术方案后，在宇昌煤业东五采区机3021工作面回风顺槽的局部通风机进行了工业性试验，取得了较为理想的结果。

2.1 变频控制系统的安装

安装流程如下：（1）对井下FBDNo6.0/2×15对旋轴流局部通风机进行吸风量、风筒出口风量、瓦斯浓度等数据连续观测记录7d。（2）按图2示意图对变频调速装置进行安装作业，安装后启动设备测试变频调速装置的各项功能，并对局部通风机运行的电流、电压、功耗、吸风量、风筒出口风量、瓦斯浓度等数据连续观测记录7d。（3）根据相应的数据判断并调整变频调速装置，保障其运行及各项功能达到正常水平。

图2 变频调速装置的安装示意图

2.2 应用效果

3021工作面回风顺槽参数情况如表1所示。

表1 3021工作面回风顺槽参数

2.2.1 正常通风掘进期间风机风量的监测

（1）局部通风机实际运行风量随掘进工作面正前迎头瓦斯传感器检测值变化关系如下：在处于最小供风量140m3/min时，当T1＜0.5%时，减小风量；当0.5%≤T1≤0.8%时，风量不变；当0.8%≤T1时，增大风量。

（2）局部通风机实际运行风量随掘进工作面巷口瓦斯传感器检测值变化关系如下：在处于最小供风量140m3/min时，当T2＜0.5%时，减小风量；当0.5%≤T2≤0.8%时，风量不变；当0.8%≤T2时，增大风量。

（3）风机到掘进迎头及回风巷各处都要满足瓦斯浓度、最小风速的要求，结果是造成回风巷风量大，基于该因素，在巷道掘进期间T3只起检测作用，不起调节风量的作用。

在3021工作面回风顺槽掘进期间，设备检测到T1、T2的数值多次大于0.8%，变频调速装置可以实现全自动的对局部通风机的转速进行调整，增大供风量，降低巷道的瓦斯浓度。在工作面停止作业期间，监测到瓦斯浓度较小，变频调速装置可以调低局部通风机的转速，减小供风量，同时控制瓦斯浓度在0.5%～0.8%之间，在保障掘进巷道安全的基础上实现高效节能的效果。

2.2.2 排放瓦斯期间风机风量的监测

（1）当掘进工作面进行排放瓦斯作业时，正前迎头及掘进巷口处的瓦斯浓度较高，因此该处瓦斯浓度的变化只是起到监测作用，不起到调节风量的作用。

（2）工作面风巷混合风流处瓦斯传感器临界值设定如下：在处于最小供风量140m3/min时，当T3＜1.5%时，风量不变；当1.5%≤T3时，减小风量不变。

3 结论

当前煤矿机电设备当中变频调速技术的应用已较为广泛，但宇昌煤业井下局部通风机的双电源双变频技术的应用还是首次。宇昌煤业3021工作面以往采用普通局部通风机通风，生产和管理都较为困难，能耗大。在回风顺槽对FBDNo6.0/2×15对旋轴流局部通风机进行变频调速技术的改造后，实践应用效果理想，该装置可以实现局部风机的智能控制，调整转速，改变供风量，安全经济效益明显。