煤矿风机用隔爆兼本质安全型变频控制装置的研制.pdf

2 0 1 1 年1 0月 矿 业安 全 与环保 第3 8 卷第5 期 煤矿风机用隔爆兼本质安全型 变频控制装置的研制 李 新 ( 中煤科 工集团重庆研 究院 ， 重庆 4 0 0 0 3 9 ) 摘要 ： 煤矿风机用隔爆兼本质安全型变频控制装置 由风道式隔爆型变频调速装置 、 控制及显示装 置和机壳组成 ， 其结构紧凑 ， 与矿用对旋式局部通风机连接安装成一体。该变频控制装置具有 自控排放 瓦斯和节能运行功能 ， 为矿井掘进巷道通风及瓦斯排放提供 了新装备和新工艺。 关键词： 瓦斯排放 ； 按需通风 ； 变频调速； 局部通风机 中图分类号 ： T D 7 2 4 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8 4 4 9 5 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 2 50 2 在煤矿巷道掘进中， 传统 的矿用局部通风机不 具备调速功能 ， 为 了排放瓦斯或其他原 因需要控制 通风机风量时 ， 常采用 扎风筒 、 遮挡 局部通风 机入 口、 断开风筒 、 接三通风筒等方法来调节进入工作巷 道的风量 ， 其方法简单易行 ， 但都需要人工进行操 作 ， 一旦操作 不当则可能导致重大事故。随着科技 进步 ， 近几年来矿用隔爆型变频调速装置也开始用 于局部通风机的速度调节 ， 配合瓦斯浓度传感器 ， 可 以安全快捷地进行 自控排放 瓦斯 ， 不过该类变频调 速装置存在 2点不足 ： 第一是采用热管散热器 ， 由于 是被动散热 ， 散热器体型大 ， 导致 调速装 置体型大 ， 不方便在巷道 中安放布置 ； 第二是变频器在对通风 机的电动机进行 速度调节 时 ， 只是根据输 出频率来 调节转速 ， 并不知道 局部通 风机 的实际输 出风量。 为此 ， 研制了煤矿风机用 隔爆兼本质安全型变频控 制装置 ， 其与局部通风机连接在一起 ， 并利用通风机 风道内的巨大风量为风道式变频调速装置 的散热器 散热 ， 其结构紧凑 ， 同时该变频控制装置还可在线测 量和显示通风机工作风量 、 风压 、 功率 、 效率等参数 ， 为瓦斯通风管理提供可靠数据。 1 变频控制装置的结构 煤矿风机用隔爆兼本质安全型变频控制装置 由 风道式隔爆变频调速装置、 控制及显示装置和机壳 组成 ， 安装在对旋式局部通风机 的集流器及一级筒 体之间， 见图 1 。 虐 雨 罾 I 罾 三E | f J 、 。 ：l I l Ir h J人机界面f o o o o 毒j L o o o O H 1H lH r厂 。 A 图 1 煤矿风机用隔爆兼本质安全型变频控制装置结构简图 1 )风道式隔爆变频调速装置安装有散热器 、 变 频器 、 E MI 输入滤波器 、 电抗器等元器件。变频器负 责拖动对旋式通风机的 2台电动机 ， 并对 2台电动 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 3 2 8 ； 2 0 1 1 0 7 0 9修订 作者简介： 李新( 1 9 7 8 一) ， 男， 四 I l 泸州人， 工程 师， 主 要从事矿用设备 的研 制及 开发 工作。 机实现调速控制。通过 图 1可 以看到， 变频器的散 热器安装于通风机 的流道内， 风机工作时产生的高 速风流流过散热筋 ， 达到较好的散热效果。 2 )控制及显示装置内安装有液晶显示面板、 操 作按钮、 P L C、 控制变压器 、 中间继电器等元器件。其 中液 晶显示面板和操作按钮共 同完成人机信息交互 功能； P L C是整台设备的核心控制器件 ， 负责运行操 2 5 2 0 1 1 年 l 0月 矿 业安 全 与 环 保 第3 8卷第5期 作 程 序 ， 读 取 瓦 斯 浓 度 传 感 器 的 信 号 ， 并 通 过 MO D B U S总线与变频器进行通信 ， 控制变频器 的输 出频率 。 3 )对旋式局部通风机则与普通风机完全一样 ， 只是在其集流器与一级简体之间安装了隔爆变频调 速 装 置 。 2 变频控制装 置的安装与布置 煤矿风机用 隔爆兼本质安全型变频控制装置与 专用供 电 备用供 电 对旋局部通风机安装在进 风巷 ， 动力 电源通过 隔爆 型真空磁力启动器接 入风道式隔爆 变频调速装置 ， 同时 T l 、 T 2 、 T 3瓦斯浓度传感器的信 号线缆接入控 制及显示装置 内。根据 煤 矿安全规程的相关规 定 ， 高瓦斯矿井的掘进工作面可布置 2台矿用智能 局部通风机 ， 一备一用 ， 2台智能风机之 间用通信线 缆连接 ， 如果 其 中 1台出现 故障 ， 另 1台可 自动启 动。其安装布置见图 2 。 3 变频控 制装置 的工作原 理 图2 安装布置图 如图 2所示 ， T l 、 、 1 3为瓦斯浓度传感器 ， 分 别检测掘进工作面 、 掘进 出口、 回风混合处的瓦斯浓 度 ， 变频控制装置根据