采矿智能自动化通风系统

采矿智能自动化通风系统是根据矿进通风的现状，在大量深采矿井下调研的基础上，为了减少爆乍气体瓦斯、甲烷、尘暴、粉尘事故研发而成的。以“安全可靠、节能环保”为目标，以“模块单元、个性组合、实时监测、智能控制”为联动自动，达到“实时预警、人机双控、按需供风、防灾减灾”的效果。

采矿智能自动化通风系统承担着向掘进工作面提供新鲜风流，稀释巷道内有害气体、粉尘浓度以及改善工作面环境等任务，能够对井下各种有毒有害气体、粉尘浓度、各地点风量进行实时监测，通过智能化大数据分析，将采集到的数字信息进行深度处理，并采取可靠的防控措施，有效防止风流异常和有害气体超标等情况。

井下主要大巷及采掘工作面粉尘及车辆尾气浓度分布、采掘工作面多源粉尘基础理化性质、采掘工作面风流与粉尘耦合流动矢量流线、粉尘流动扩散规律，粉尘防控与尾气治理是职业安全健康监管工作的重点，完善的降尘措施及空气质量在线监测与智能预警平台的建设，必将从源头上改善井下空气质量，醉大限度地预防和减少职业病危害。

该系统由FBD系列煤用隔爆型压入式轴流局部通风机、隔爆兼本安型变频调速装置、V型自动切换风门、分风器、远程定量调节自动风窗、风筒、支架等单元组成。传感器（风速、压力、瓦斯、甲烷、粉尘、温度、振动、综合电量）、甲烷断电仪、光电转换器、温度巡检仪、PLC可编程控制、行程开关、电磁阀、集控系统，调速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，它将的IGBT变频调速和热管自冷散热技术以及模糊控制理论应用到调速装置中，自动化程度高，技术成熟。

功能概述，在采矿掘进中，调速装置以确保掘进工作面有充足的新鲜风流和瓦斯浓度、粉尘、有毒气体规定的安全值为条件，控制局部通风机转速，依需供风，杜绝一风吹，使局部通风机节能经济运行，抑制掘进工作面因风速过大而导致的粉尘飞扬，改善工作环境，优化局部通风系统，灾变时期风流应急调控。原来需要测风员每隔7天出一次风，两名测风员完成全矿井主要巷道测风少需要3个工作日，一旦通风系统状态出现异常变化，测风员要赶去现场核实，反应速度相对滞后。而在掘进工作面瓦斯异常涌出或因局部通风机故障停风等种种原因造成工作面瓦斯或粉尘积聚超，调速装置又以确保合风流处瓦斯浓度不超规定安全值为条件，进行自动控制，安全、可靠、高效地排放超限瓦斯。调速装置还可以实现双风机热备自动切换功能是理想的矿山安全自动控制装置。

采矿智能自动化通风系统工作原理，井下通风基本实现了双风机双电源供电：主风机为专用电源供电，备用风机为动力电供电。双机型通风机自动调速装置为双电源输入，是由两台结构和电气相互独立又能实现自动切换的调速装置组合而成。

专用电源和备用电源同时分别接入调速装置，调速装置的输出控制主、备风机。主、备风机的切换在调速装置内部可以自动切换或通过操作按钮人工切换，一台工作时另一台处于待机备用状态。单机工作时工作原理及实现的型调速装置完全一样。

1、内部实现双电源自动切换

2、瓦斯浓度传感器、粉尘浓度传感器等信号同时接入，主、备风机都可实现依据瓦斯、粉尘浓度调节风量，从而有效地避免瓦斯、粉尘超限。

3、设备数理少、接线简单、功能强大。

采矿智能自动化通风系统产品性能特点

调速装置将瓦斯、粉尘监控各种传感器和变频器融为一体，通过高效的热管自冷散热器为功率器件提供良好的散热条件，可延长功率器件的使用寿命，保证整个装置安全可靠运行。调速装置功能、质量可靠，适用于煤矿通风机的控制，并具有以下特点：

1、系统高可靠性

该调速装置变频部分采用德国INFIEON公司IGBT、瑞典CONCEPT公司驱、日本日立电容器、DSP主控系统，控制部分采用日本三菱公司PLC及高速光耦隔离，从面实现从瓦斯、粉尘信号的采集，控制模块的分析、运算，各单元之间的通讯，到执行机构运行，均采用国外技术和元件。软件部分逻辑关系清晰明确，操作性强，经长期运行试验，系统运转稳定成熟可靠。

2、自动化程度高

通风机性能的调节方式是变转速调节，而改变通风机转速经济、适用的方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或粉尘浓度的实时检测，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，达到按需通风的目的。适用长时间、无人值守连续工作。

3、全中文双液晶显示屏

调速装置采用屏中文显示系统，分别显示变频器运行参数及风机运行方式、瓦斯、粉尘浓度运行状态，报警用文字说明，画面直观、清晰。全部显式为中文系统。可随时选择操作状态（自动、手动），设定低输出频率值和瓦斯浓度值。规定的瓦斯浓度值，输出报警信号。

4、调速装置的运行模式

调速装置具有“自动控风模式”、“自控排瓦斯模式”、“自控排粉尘模式”、“手控频率给定模式”等运行模式。见下图

（1）自控通风

在T1、T2、T3处瓦斯浓度都不设定值时，调速装置工作在自控通风状态，根据T1瓦斯浓度自动调节风机转速，从而改变输出风量，T1瓦斯浓度由小变大，反之，T1浓度由大变小，则风机转速也由大变小；调节风机输出风量，避免瓦斯超限，实现按需通风。

（2）自控排瓦斯

调速装置正常工作在自控通风模式，当T3实际浓度≧T3设定值或T2实际浓度≧T2设定值或T1实际浓度≧T1设定值时，会自动转入自控排瓦斯模式，根据T3瓦斯浓度自动调节风机转速，T3浓度由小变大，则风机转速也由大变小；反之，T3浓度由大变小，则风机转速也由小变大，调节风机输和出风量，避免瓦斯超限。

（3）自控排粉尘

调速装置正常工作在自控通风模式，当T3实际浓度≧T3设定值或T2实际浓度≧T2设定值或T1实际浓度≧T1设定值时，会自动转入自控排粉尘模式，根据T3瓦斯浓度自动调节风机转速，T3浓度由小变大，则风机转速也由大变小；反之，T3浓度由大变小，则风机转速也由小变大，调节风机输和出风量，避免粉尘有毒气体超限。

（4）手动调节频率

在手动调节频率模式下，输出频率应和设定频率一致，误差不±0.5Hz。

在手动调节频率模式下，输出频率不受瓦斯浓度传感器T1、T2、T3浓度的控制。

5、“双机热备”的工作方式

“双机热备”是主、备调速装置之间的切换功能，调速装置控制两组独立电源供电的局部通风机自动切换，具有如下功能：

（1）主通风机自动起动时，备用风机处于待机状态；

（2）主通风机停止运行或停电时，备用通风机在自动模式下，自动起动；

（3）主通风机运行时，如主通风机发生故障，备用风机立即起动；在主通风机故障恢复之后，可按主通风机的起动按钮，主通风机在备用通风机输出频率降0 Hz时，自动启动。

6、风电、瓦斯粉尘电闭锁

风电闭锁：主调速装置起动后，输出节点闭合；主调速装置停止后输出节点断开。（注该节点用于控制动力设备的供电）

瓦斯电闭锁：调速装置处于“自动”运行状态时，当输入瓦斯浓度（T1≧1.5％）或（T3≧1.0％）时，输出节点断开。（注：该节点用于控制动力设备的供点）

7、谐波抑制功能

变频调速系统内置输入谐波抑制装置，状谐波含量降小，完全符合标准。输入滤波器可除低高次谐波干扰，降低三相电压不平衡度，符合IEEE通用规定，减小变频器对其他设备的干扰。输出滤波器有效地滤掉低压输出侧高次谐波，从而减少高频电磁干扰，减少输出电压DV/DT，降低电机运行噪音，减少电机发热，提高电机使用寿命。

8、实现软起动，避免“一风吹”

风机转速可控制，风量可调节；变风机的全压启动为软起动，故可避免因风机全压起动而引发“一风吹”现象。风机以一定的加速度在一定的加速时间内由零速上升到额定转速或设定速度，这样对保护风筒有特别的好处，可避免全压起动吹破风筒，大大减少风筒的损坏率，延长风筒的使用寿命。同时由于变频启动没有全压启动时3~5倍的大冲击电流，减少了对电网和风机的冲击。

9、节能通风

由于电机的功率P和转速n的三次方成正比（P1/P2=(n1/n2)3），转速和频率F成正比，调速装置根据测风传感仪器收集风速风量数据智能变频自动化调节转速，灵敏增加掘进延深空气不新鲜和风量风速，所以在满足工作面风量的前提下降低频率可以大大降低输出功率，达到节能效果。

10、减小更换风机的工作量，自动切换

采用调速装置后，掘进全过程只需安装一台足够风量的局部通风机，即可实现风量由小到大的需求。由于不需要经常更换局部通风机，因此既可省去倒换风机的时间、费用和劳动量，同时又可大量节约由于通风机长期额定转速运转所耗费的电能耗损。不仅有效解决了超长距离供风问题，而且根据融合联动工作面各种环境参数的变化，自动调节局部通风机的供风量，实现了地下开采巷道与掘进工作面的智能供风。