邢東礦局部通風裝備系列化的應用

楊向軍

摘 要：文章簡單介紹了局部通風裝備系列化的原理與功能，就如何使風機變頻調速裝置和煤礦安全監控系統連接，做到自動調速，自控排瓦斯及使用雙回路真空起動器進行主、備局扇自動切換作了介紹。

關鍵詞：變頻調速;智能控制;自動切換

1 概述

邢東礦是2001年投產的礦井，井田主采煤層2#煤，自然發火傾向為Ⅱ類;煤塵具有爆炸性，爆炸性指數為40.45%。經探測礦井瓦斯含量在0.11～6.76 m3/t之間，在礦井生產期間，全煤巷掘進實測掘進工作面瓦斯絕對涌出量平均為0.4～0.8 m3/min，相對涌出量5.6m3/t.日，礦井屬低瓦斯礦井。但在局部地區，有瓦斯涌出異常現象。為了保證掘進工作面瓦斯安全，滿足礦井局部通風裝備系列化的要求，在煤巷掘進和瓦斯異常地區，利用煤礦安全監控系統和變頻調速裝置組合而成的瓦斯智能排放裝置，可以實現自動調節局扇的轉速，調節掘進工作面風量避免瓦斯超限;完成自控排瓦斯、雙風機雙電源自動切換、風電瓦斯電閉鎖等各種功能。自動調速裝置與監測系統的配合使用，實現了掘進局部通風智能化管理和瓦斯監測自動化、智能化管理的有效結合。

2 裝備的組成及主要特點

（1）裝備的組成。局部通風裝備系列化由主、備對旋局部通風機，變頻調速裝置，安全監控系統，雙回路真空起動器，雙風機雙電源自動切換及風筒換向裝置組成。

（2）裝備的主要特點。①節能通風并避免瓦斯超限。正常供電條件下，裝備可以根據掘進工作面瓦斯涌出的大小，在保證瓦斯不超限、滿足風速的前提下，自動控制風機的轉速，調節風量，避免風量過大導致的煤塵飛揚，有利于營造良好的作業環境。②實現風機的軟啟動和自控排瓦斯，具有完善的保護。掘進工作面瓦斯異常增高時，可自動調速增加對旋局部通風機的供風量，避免瓦斯超限。當瓦斯超限時，不必人工排放瓦斯，通過裝置預先設定的模式，安全地自動排放瓦斯。裝置具有軟啟動的功能，局扇啟動時，在一定的加速時間內，局扇轉速可以由0逐步上升到額定轉速，避免了以前局扇全壓啟動帶來的“一風吹”現象。同時裝置具有完善的過流、短路、過壓、欠壓、超溫等軟硬件保護和運行狀態控制功能，保證了設備的安全運行。③實現雙風機雙電源自動切換，保證了掘進工作面連續供風，杜絕了無計劃停風現象。

3 裝置的應用

現以掘進工作面為例，說明該裝置在邢東礦雙對旋風機、變頻調速裝置、安全監控系統和風機自動切換裝置組合運行狀態下的具體應用。

（1）對旋風機接線示意圖。

注意事項：①自動調速裝置內部有局扇開關和局扇接線柱，接線的時不可接反，否則會影響調速裝置的使用。②絕對禁止風機自動換向裝置的電源一個接入自動調速裝置，另一個不經過調速裝置直接接入風機，這樣會造成對旋風機不同步而損壞。

（2）甲烷傳感器的配接設置與實現的功能。通風機自動調速裝置可以配接最多3個甲烷傳感器，實現不同的控制功能。配接的煤礦安全監控系統的3個甲烷傳感器T1、T2、T3，其中T1掛置于距離掘進工作面迎頭5米的位置，T2掛置于掘進工作面回風流中距全風壓匯合處10-15米左右的位置，T3掛置于全風壓匯合處。甲烷傳感器的信號通過傳輸電纜，分別接入通風機自動調速裝置內對應的信號接線柱上。如不接甲烷傳感器，可以完成軟啟動的功能;只配接T1，可以實現自動控制通風的功能，只配接T3，可以實現自控排瓦斯的功能;只配接T1、T3或 T1、T2、T3全接入，可以實現裝置的全部功能。根據不同需要，合理的選擇配接的甲烷傳感器，滿足不同的需求。在掘進工作面正常的生產過程中，一般同時接入3個甲烷傳感器，使裝置在正常運行過程中，按照調速裝置根據有關規程預先設定的相關控制程序，根據甲烷傳感器監測到的掘進工作面瓦斯變化情況，控制調速裝置自動運行在排瓦斯狀態或自控通風狀態下。

（3）甲烷傳感器信號的接入方法。通風機自動調速裝置要求的信號制式有頻率、電流、電壓信號三種。邢東礦安裝的煤礦安全監控系統，使用的甲烷傳感器輸出信號是數字信號，信號模式不匹配，不能直接接入通風機自動調速裝置，需要對使用的甲烷傳感器輸出制式進行改造。為此，礦和傳感器生產廠家協作，對傳感器輸出模式進行了改進，在保持原來的數字信號輸出不變的條件下，另外增加了一個4-20mA的標準信號輸出，既滿足了監控系統對信號傳輸的要求，又滿足了通風機自動調速裝置對甲烷傳感器傳輸信號制式的需要，有利于實現對瓦斯的適時監測監控和自動控制。掘進工作面使用了兩個通風機自動調速裝置，分別對主、備風機進行自動調速控制。為了使甲烷傳感器輸出的信號，同時傳輸到主、副通風機自動調速裝置，從而實現主、副風機的自動控制，與廠家協作，對通風機自動調速裝置甲烷傳感器接線方式進行了研究和現場實驗，對原來通風機調速裝置電路控制系統中能接入1-5mA直流電信號的電氣回路，進行了改造，使裝置能夠接收4-20mA的直流電信號。通過改造，成功地將3個甲烷傳感器的電信號分別接入了主、副通風機自動調速裝置內對應的信號接線柱上，實現了主、副風機調速裝置同步自動化控制。

現以甲烷傳感器T3為例，說明其接線原理和方法。

甲烷傳感器根據監測到的瓦斯量，經過傳感器系統的處理，根據瓦斯監測數據的不同，轉化為一個隨瓦斯量變化而變化的4-20mA的電信號，按照上圖所示的接線方法，分別將3個甲烷傳感器的信號輸出接到通風機自動調速裝置相應的接線端子上，實現裝置所有的自動和手動控制功能。

4 應用效果

應用該系統后，有效地改善了局部通風的狀況，杜絕了瓦斯超限和無計劃停風現象的發生，風機切換的軟啟動，杜絕了風機全壓啟動帶來的風筒脫節現象。為日常的瓦斯管理和局部通風安全管理，提供了堅實的技術和裝備保障與支持，取得了很好的應用效果。