变频调速装置在东峰煤矿 的应用研究

变频调速装置在东峰煤矿 的应用研究

李岗

山西兰花集团东峰煤矿有限公司 048000

摘要：在煤矿安全生产中，通风系统的作用起着举重轻重的作用，它不仅能够供给井下作业人员所必须的氧气，而且还能够将井下有毒有害气体冲淡稀释。因此东峰煤矿本着坚持安全红线的理念，购进了2台BPJ1-SF隔爆兼本质安全型通风机用变频调速器，为二采区通风系统提供了可靠保证，本文重点介绍下通风机变频系统的优点

论文关键词：风机，变频调速装置

1 、前言

局部通风机作为井下必需使用的设备,是能耗最大和浪费较严重的设备之一。从理论上讲,对风机调速是调节风机性能、降低能耗的最佳方法之一。随着科学技术的不断发展,防爆变频调速装置以其卓越的调速性能,显著的节能效果在煤矿领域得到广泛的运用。

2、概况

井下局部通风机作为井下开掘巷道掘进的必备设备，在生产中存在不仅存在用量大、耗电量多的缺点，而且需求量也特别大。 煤矿井下局部通风机是用量大、耗能大的常用设备，每年需求量在数千台以上，但在性能调节功能上，基本上是空白。从理论上讲，调速是调节风机性能最经济、有效的手段。阻碍变频调速技术在局扇上应用的主要原因是价格昂贵，节能效果差，变频器可靠运行难。随着对煤矿安全生产重视程度的增加，一些明显存在安全隐患工作场所，要求必须对风机性能进行调节。因此风机，我公司购进了由太原惠特科技有限公司生产的两套BPJ1-SF型矿用隔爆兼本质安全型双电源双变频调速装置，并投入使用。该变频调速装置变频器在自动频率给定模式下，依据掘进迎头和回风巷混合处的瓦斯传感器T1、T3采集的瓦斯浓度信号，控制局部通风机自动调速运转，使局部通风机工作在自动通风、自动排瓦斯或停机状态。实现了局部通风机的安全运行。

3.1 结构特征

BPJ1-SF系列变频器采用一体式设计，由防爆外壳，两套相对独立的变频器本体、PLC 控制系统、显示窗口和热管散热器等组成。

变频器的防爆箱体分为五个隔爆腔，分别为：左接线腔、左主腔、本安腔、右接线腔、右主腔。其中左接线腔、左主腔组成一套变频器（以下简称左机），右接线腔、右主腔组成一套变频器（以下简称右机）。左、右接线腔分别为左、右机电源输入及负载输出腔体。本安腔为瓦斯传感器信号输入、瓦电闭锁信号输入、瓦电闭锁信号输出、风电闭锁信号输出及左、右机切换模式选择，频率给定模式选择、速度选择、电位器给定腔体，左、右主腔分别为左、右机变频器本体及PLC控制系统腔体。左、右主腔前面分别为左、右机的门体，左、右机门体上均有玻璃视窗，起动、停止、复位、漏电试验等操作按钮，其中玻璃视窗是安装显示器的位置，显示器可以显示整个变频器的运行参数，故障状态，工况环境等参数；操作按钮提供与左、右机进行人机对话。防爆箱体的后面为左、右机的热管散热器。

变频器的外形如图1所示：

图1 变频器外形图（正视）

3.2工作原理

变频器由左、右两套相对独立的变频控制系统和双机切换控制系统组成。左、右机两套变频控制系统都采用与单变频控制系统相同的系统，实现相同的控制功能。变频器具有“手动/自动”切换模式及“手动/自动”频率给定模式可供选择。

在“手动”切换模式下，左、右机相当于不允许同时工作的两台单独变频器；在“自动”切换模式下，当左机（右机）出现停机、掉电、故障时，自动切换至右机（左机）运行，确保煤矿井下通风系统不间断供风。

在“手动”频率给定模式下，左、右机频率给定由本安腔内转换开关或电位器给定；在“自动”频率给定模式下，左、右机频率给定由左、右机根据瓦斯传感器T1、T2、T3检测的瓦斯浓度信号自动调节通风机转速，使局部通风机工作在自动通风、自动排瓦斯或停机状态。其中：T1为掘进面迎头瓦斯浓度，T2为掘进巷道回风流瓦斯浓度，T3为回风巷混合处瓦斯浓度，其安装位置如图2所示，注：与变频器配套使用的组合滤波器依实际工矿条件可选。左、右机通过数字量信号实现双方间信息交换； 左、右机同时接收外部瓦电闭锁信号输入，并依据瓦斯传感器监测的瓦斯浓度信号，各自对外统一输出风电闭锁及瓦斯电闭锁控制接点。

变频器工作原理示意图如图3所示

图2 T1、T2、T3瓦斯传感器安装位置示意图

图3 变频器工作原理示意图

5、调速装置的主要特点

5.1自动化程度高。

通风机性能的最佳调节方式是变转速调节，而改变通风机转速最经济、适用的万式是改变输入电源的频率。该调速装置通过对工作地点瓦斯浓度实时检测，用变频调速器和自动控制系统，智能地自动调节通风机输入电源的频率风机，达到按需通风的目的。适用长时间、无人值守连续工作。

5.2主要元部件品质高。

该调速装置主要元部件:整流器、IGBT逆变器、控制系统等均采用国外著名品牌，其 主要特点是体积小、重量轻、发热量小，运行可靠，非常适合安装在井下隔爆箱体中。专门定作的散热器外形美观、实用、可靠。

5.3直观、清晰的液晶显示屏。

大屏幕液晶显示屏随时监视风机、变频器、瓦斯浓度运行状态，报警用文字说明，画面直观、清晰。可随时选择操作状态(自动、手动)，设定最低输出频率值和瓦斯浓度值。超过规定的瓦斯浓度值，输出报警信号。

5.4系统运转稳定可靠。

该调速装置从瓦斯信号的采集，控制模块的分析、运算，各单元之间的通讯，到执行 机构运行，均采用国内先进技术和元件。软件部分逻辑关系清晰明确，操作性强，经长期运行试验，系统运转稳定可靠。

5.5安全性好

具有过流、缺相、过电压、欠电压、过热等完善的软硬件保护。

6、调速装置的主要功能

6.1掘进工作面限量排放瓦斯，实现最大效率安全排放。

因意外停电或计划停风而造成掘进工作面瓦斯超限时，该调速装置可自动以接近于混合处的瓦斯浓度安全值进行排放，避免人工排放时，难以控制瓦斯浓度风机，超量排放问题。

6.2采煤工作面限量抽排瓦斯，形成安全可控的引排系统。

用于引排系统处理采煤工作面上隅角瓦斯积聚时，瓦斯传感器探头放置在测试风筒中，检测风流中瓦斯浓度，即进入风机风流中的瓦斯浓度。该调速装置根据设定的瓦斯浓度安全值，自动地调节通风机转速，确保抽出式通风机进口的瓦斯浓度不超过3%，实现安全抽排。

6.3节能运行

当瓦斯浓度值在安全设定值以下时，根据工作面瓦斯涌出量的大小自动控制转速调节风量，既保证了瓦斯浓度不超限，又可避免风量过大而扬尘，影响工作环境，实现节能通风论文提纲怎么写。

6.4正、反转切换功能

可通过按液晶显示屏里风机转向画面的正转选择数字键或反转选择数字键来切换，而无须改变局扇接线即可改变局扇的转向。

6.5主、备用风机自动切换功能

当主风机或备用风机出现故障时，调速装置会自动切换让备用风机或主风机工作;实现主、备用风机自动切换功能。

6.6双电源自动切换功能

当专供线路或备用线路有故障或停电时，调速装置会自动切换让备用线路或专供线路工作;实现双电源自动切换功能。

6.7闭锁接口功能

(1)风、电闭锁功能，当风机运行后输出一个常闭触点。

(2)瓦斯、电闭锁功能:当瓦斯浓度传感器值大于设定值时，调速装置输出一个常开触点。当瓦斯浓度传感器值小于设定值时，调速装置输出一个常闭触点。

6.8手动控制功能。

可通过液晶显示屏手动控制画面来选择手动控制风机，局扇运转频率值可以在0比到5OHz之间设定。

6.9报警文字显示功能

当调速装置有故障、报警时，液晶显示屏会自动弹出报警信息，用文字说明故障、报警的原因及处理万法。

7、结束语

通过BPJ1-SF型矿用通风机自动调速装置在我矿的使用，充分达到了节能高效的效果。在同等条件下与无调节性能的高效风机相比，平均运行效率可提高12%左右，节省电能，对大功率风机，效果尤为明显。BPJ1-SF型矿用通风机自动调速装置在东峰煤矿有很大的推广价值，不仅增加了效益，尤其对加强煤矿的安全生产具有重要的意义。

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