煤矿变频远程控制通风机的应用探析

2020-07-23安志强

机电工程技术 2020年6期

安志强

（山西晋煤集团赵庄煤业有限公司，山西长治 046605）

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。

图1 变频节能控制装置实际结构示意图

（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。