局部通風機變頻調速裝置的應用研究

原海育

（山西陽城陽泰集團宇昌煤業有限公司，山西 晉城 048100）

宇昌煤業公司隸屬于山西陽城陽泰集團，隨著煤礦開采深度的加大，公司加大了煤礦生產信息自動化控制的改造。為保障井下工作面掘進環境的安全，對東五采區3021工作面回風順槽FBDNo6.0/2×15對旋軸流局部通風機進行了變頻調速技術的改造，實踐應用效果理想。

1 變頻調速裝置

經技術調研，公司采用華欣電氣生產的通風機用隔爆兼本質安全型雙電源雙變頻調速裝置。該裝置是由變頻調速系統、瓦斯監控系統、液晶顯式和參數設定系統等部分組成，工作原理如圖1所示。裝置中有2個獨立的防爆腔，2組獨立的變頻控制系統裝配在左、右腔體內；左、右隔爆腔體分別連接電源和輸出負載；左、右隔爆腔體各自安裝的熱管自冷散熱器完成對應的變頻控制系統的散熱；變頻調速裝置是由兩組變頻控制系統、雙機切換控制器、熱管自冷散熱器以及防爆殼體組成。兩組獨立的變頻控制系統分別安裝在防爆殼體中左、右兩個獨立的腔體內，各自獨立的隔爆腔與輸入連接，兩組獨立的熱管自冷散熱器分別完成各自變頻控制系統的散熱。兩套變頻控制系統Ⅰ、Ⅱ同步接收瓦斯傳感器T1、T2、T3檢測到的巷道各處瓦斯濃度信號，均經模糊控制器模擬計算控制信號來實現局部通風機轉速的自動調節，保障井下工作面通風的需求。

圖1 變頻調速裝置的工作原理圖

2 變頻控制系統在局部通風機中的實踐應用分析

確定了變頻控制系統改造的技術方案后，在宇昌煤業東五采區機3021工作面回風順槽的局部通風機進行了工業性試驗，取得了較為理想的結果。

2.1 變頻控制系統的安裝

安裝流程如下：（1）對井下FBDNo6.0/2×15對旋軸流局部通風機進行吸風量、風筒出口風量、瓦斯濃度等數據連續觀測記錄7d。（2）按圖2示意圖對變頻調速裝置進行安裝作業，安裝后啟動設備測試變頻調速裝置的各項功能，并對局部通風機運行的電流、電壓、功耗、吸風量、風筒出口風量、瓦斯濃度等數據連續觀測記錄7d。（3）根據相應的數據判斷并調整變頻調速裝置，保障其運行及各項功能達到正常水平。

圖2 變頻調速裝置的安裝示意圖

2.2 應用效果

3021工作面回風順槽參數情況如表1所示。

表1 3021工作面回風順槽參數

2.2.1 正常通風掘進期間風機風量的監測

（1）局部通風機實際運行風量隨掘進工作面正前迎頭瓦斯傳感器檢測值變化關系如下：在處于最小供風量140m3/min時，當T1＜0.5%時，減小風量；當0.5%≤T1≤0.8%時，風量不變；當0.8%≤T1時，增大風量。

（2）局部通風機實際運行風量隨掘進工作面巷口瓦斯傳感器檢測值變化關系如下：在處于最小供風量140m3/min時，當T2＜0.5%時，減小風量；當0.5%≤T2≤0.8%時，風量不變；當0.8%≤T2時，增大風量。

（3）風機到掘進迎頭及回風巷各處都要滿足瓦斯濃度、最小風速的要求，結果是造成回風巷風量大，基于該因素，在巷道掘進期間T3只起檢測作用，不起調節風量的作用。

在3021工作面回風順槽掘進期間，設備檢測到T1、T2的數值多次大于0.8%，變頻調速裝置可以實現全自動的對局部通風機的轉速進行調整，增大供風量，降低巷道的瓦斯濃度。在工作面停止作業期間，監測到瓦斯濃度較小，變頻調速裝置可以調低局部通風機的轉速，減小供風量，同時控制瓦斯濃度在0.5%～0.8%之間，在保障掘進巷道安全的基礎上實現高效節能的效果。

2.2.2 排放瓦斯期間風機風量的監測

（1）當掘進工作面進行排放瓦斯作業時，正前迎頭及掘進巷口處的瓦斯濃度較高，因此該處瓦斯濃度的變化只是起到監測作用，不起到調節風量的作用。

（2）工作面風巷混合風流處瓦斯傳感器臨界值設定如下：在處于最小供風量140m3/min時，當T3＜1.5%時，風量不變；當1.5%≤T3時，減小風量不變。

3 結論

當前煤礦機電設備當中變頻調速技術的應用已較為廣泛，但宇昌煤業井下局部通風機的雙電源雙變頻技術的應用還是首次。宇昌煤業3021工作面以往采用普通局部通風機通風，生產和管理都較為困難，能耗大。在回風順槽對FBDNo6.0/2×15對旋軸流局部通風機進行變頻調速技術的改造后，實踐應用效果理想，該裝置可以實現局部風機的智能控制，調整轉速，改變供風量，安全經濟效益明顯。