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1、煤礦井下通風機變頻調控方案 摘要 由于井下地質環(huán)境復雜，在綜采作業(yè)過程中的風阻特性變化大，而傳統(tǒng)通風控制系統(tǒng)的控制反應滯后，無法滿足通風系統(tǒng)快速調整的需求，導致在實際運行過程中風機常常設定在最大功 　　由于井下地質環(huán)境復雜，在綜采作業(yè)過程中的風阻特性變化大，而傳統(tǒng)通風控制系統(tǒng)的控制反應滯后，無法滿足通風系統(tǒng)快速調整的需求，導致在實際運行過程中風機常常設定在最大功率運行，雖然在一定程度上確保了井下通風的安全性，但也給礦井通風系統(tǒng)的運行經濟性造成了極為不利的影響。因此本文研究一種將傳統(tǒng)的以井下定轉速通風控制為基礎的通風控制方案，改為采用通風風量和井下瓦斯?jié)舛葹榉答佇盘柕?/p>

2、礦井通風變頻調速方案。 　　1礦井通風變頻調速方案 　　根據(jù)煤礦井下通風控制需求，該礦井通風變頻調速系統(tǒng)主要由PLC控制模塊、BP神經網絡模塊、變頻調速模塊、多傳感器監(jiān)測模塊等構成，各個控制模塊之間采用了現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線模式[1]，構成了監(jiān)測-反饋-計算-調節(jié)的閉環(huán)調控系統(tǒng)，設置在井下巷道內不同區(qū)域的風速、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞯葘碌耐L情況進行實時監(jiān)測，將監(jiān)測結果傳輸?shù)娇刂浦行膬冗M行數(shù)據(jù)分析和計算，然后根據(jù)計算結果輸出通風機的變頻調速信號，進而實現(xiàn)對通風系統(tǒng)轉速和風量的調整，該變頻調速控制系統(tǒng)整體結構如圖1所示。由圖1可知，該變頻調速系統(tǒng)中，該PLC控制中心主要由PLC

3、控制模塊和BP神經網絡控制模塊兩個部分構成，BP神經網絡主要用于對多類別傳感器的監(jiān)測情況進行對比分析，構建通風機運行狀態(tài)和井下風量、瓦斯?jié)舛戎g的非線性映射關系，降低煤礦井下復雜地質環(huán)境下風阻變化對通風穩(wěn)定性和安全性的影響，滿足礦井通風安全性和穩(wěn)定性的需求。多傳感器監(jiān)測模塊是礦井通風控制系統(tǒng)的眼睛，主要用于對煤礦井下巷道內的風速和瓦斯?jié)舛鹊冗M行實時監(jiān)測，將監(jiān)測結果經過初步篩選后傳輸?shù)絇LC控制中心進行進一步的分析，是通風調控系統(tǒng)的調控基礎，直接影響調控系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和經濟性。 　　2通風系統(tǒng)的變頻控制結構 　　通風系統(tǒng)的變頻控制是通風系統(tǒng)的執(zhí)行機構，用于輸出變頻調節(jié)信

4、號，滿足通風機在不同工況下的變頻控制需求，以某礦井通風系統(tǒng)為例，其采用了兩組90kW的通風機，一備一用，采用了一拖一的控制模式，為了確保對該通風系統(tǒng)的控制效果，在系統(tǒng)中增加了MM430型變頻控制器[2]，變頻器和控制中心的通信采用了現(xiàn)場總線結構。通風機在運行過程中的轉速和輸出功率是成正比的，因此在控制系統(tǒng)中通過設定值接口輸入神經網絡系統(tǒng)的調節(jié)控制頻率信號，然后利用調節(jié)模塊RL1、RL2、RL3設定通風機運行時的工作頻率的上限值和下限值，從而實現(xiàn)在設定的頻率范圍內對通風機運行轉速和功率的靈活調整，當井下的瓦斯?jié)舛鹊蜁r適當?shù)慕档屯L機運行功率，當井下瓦斯?jié)舛壬邥r則及時增加通風機的運行轉速，提升通

5、風系統(tǒng)的通風量，確保井下巷道內瓦斯?jié)舛染S持在一個合理的范圍，提高井下綜采作業(yè)安全性和通風機運行的經濟性、靈活性，該通風系統(tǒng)的變頻控制結構如圖2所示[3]。 　　3風量自動控制系統(tǒng)結構 　　為了實現(xiàn)對風機運行狀態(tài)的控制，同時便于對現(xiàn)有老舊通風系統(tǒng)進行經濟性改造，根據(jù)實際驗證，采用在現(xiàn)有通風系統(tǒng)基礎上，將原有控制器和變頻控制電路進行并聯(lián)，形成一個簡易的、具有工頻和變頻雙回路控制的風量控制系統(tǒng)，為了避免控制過程中原有通風機的風門對風量控制的影響，選擇將風門控制回路切斷，直接采用控制中心集中控制的方案。對通風系統(tǒng)運行情況的控制，則主要是通過上位機組態(tài)軟件控制之下，通過集控系統(tǒng)進

6、行集中控制，實現(xiàn)對井下風機運行情況的遠程監(jiān)測，該系統(tǒng)能夠對變頻器輸出變頻功率情況和風機運行情況進行不間斷監(jiān)測和對比，并對通風機運行狀態(tài)進行修正，能夠滿足自動和手動控制下的井下通風控制需求，在系統(tǒng)中設置有過電流、過電壓、聲光報警等功能，滿足故障時的及時報警需求。根據(jù)實際應用表明該變頻調控系統(tǒng)抗干擾能力強、穩(wěn)定性高，通風機工作時能耗比傳統(tǒng)運行情況可降低27.5%，該通風系統(tǒng)的反饋回路控制系統(tǒng)如圖3所示[4]。 　　4結論 　　1)該礦井通風變頻調速系統(tǒng)主要由PLC控制模塊、BP神經網絡模塊、變頻調速模塊、多傳感器監(jiān)測模塊等構成，各個控制模塊之間采用了現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線模式，構成了

7、監(jiān)測---反饋---計算---調節(jié)的閉環(huán)調控系統(tǒng)，結構監(jiān)控，控制靈活性高;2)通風系統(tǒng)的風量控制采用了反饋變頻控制方案，能夠滿足自動和手動控制下的井下通風控制需求，并及時對通風情況進行反饋修正，當出現(xiàn)運行故障時及時報警;3)該變頻調控系統(tǒng)抗干擾能力強、穩(wěn)定性高，通風機工作時能耗比傳統(tǒng)運行情況可降低27.5%。 　　參考文獻 　　[1]郝迎吉，侯雅麗，張成.基于PLC和MCGS的通風機監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].煤礦機械，2015，36(6)：283-286. 　　[2]田多寶.黃陵二號礦智能局扇通風系統(tǒng)探討[J].中國高新技術企業(yè)，2016(8)：142-143. 　　[3]楊九生.采掘工作面局部通風機變頻調速裝置的應用[J].中國西部科技，2010(8)：45-46. 　　[4]張重遠，閆康，汪佛池，等.基于圖像特征提取與BP神經網絡的絕緣子憎水性識別方法[J].高電壓技術，2014，40(5)：1446-1452. 　　《煤礦井下通風機變頻調控方案》來源：《機械管理開發(fā)》，作者：班耀武