專利名稱：一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于礦用通風機控制技術(shù)，提出一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于礦山對大中型礦用通風機的拖動、控制和在線檢測監(jiān)控。
背景技術(shù)：
礦井通風系統(tǒng)是整個礦山關(guān)鍵設(shè)備之一，必須每天二十四小時連續(xù)運行，通常設(shè)置兩臺礦用通風機，一備一用，安全規(guī)程規(guī)定必須在十分鐘內(nèi)完成兩套礦用通風機的切換或反風運行。隨著開采及掘進的日益進展，巷道的逐漸延長，所需的通風量需不斷地增加；產(chǎn)量的增減、生產(chǎn)率的變化以及采掘方法的改變，就需要調(diào)節(jié)通風量；四季的交替、節(jié)假日和檢修期間、冷熱的變化，風量也要經(jīng)常調(diào)節(jié)；礦井通風系統(tǒng)通常按開采后期及反風工況所需要的最大通風量并考慮一定的裕量選擇風機型號和功率，傳統(tǒng)的做法是根據(jù)所需風量的多少，通過人工調(diào)節(jié)風門開度、風機葉片角度進行風量調(diào)節(jié)，而不是通過調(diào)節(jié)通風機的轉(zhuǎn)速對風量進行調(diào)節(jié)；眾所周知，通風機的輸出軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此，傳統(tǒng)的技術(shù)主要存在的缺點是:1)電能的浪費嚴重，大中型礦山的服務(wù)年限通常達數(shù)十年，投產(chǎn)的初期及相當長的時間內(nèi)，礦井所需的通風量較小，但是，礦用通風機常處在高速運轉(zhuǎn)，造成能源浪費，增加了生產(chǎn)成本；2)啟動過程對通風機的機械部件、電動機和電網(wǎng)的嚴重沖擊，傳統(tǒng)的通風機通常采用直接啟動或降壓啟動方法，啟動電流大，對電動機的絕緣不利且容易燒毀，直接啟動過程中，通風機產(chǎn)生較大的機械振動應(yīng)力，嚴重影響到電動機、風機及其機械部件的使用壽命；3)自動化程度低，不能實時地滿足采掘作業(yè)面合適風量的需要，采掘作業(yè)面的通風量小了不能滿足要求，可能引起瓦斯突出，大了則引起粉塵的增加，影響在作業(yè)面人員的健康。近年來，變頻調(diào)速在礦用通風機上得到廣泛的應(yīng)用，按電氣特性而言，通過變頻器拖動電動機，變頻器輸出頻率從零到工作頻率變化，通風機就從零速啟動并在一定運行速度下穩(wěn)定運行，變頻器實際上只起到相當于軟啟動的作用，解決了啟動沖擊問題，雖然，能根據(jù)所需通風量手動調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率進行風量的調(diào)節(jié)，較傳統(tǒng)的技術(shù)已有根本的進步，但是，目前礦用通風機控制系統(tǒng)通常由高低壓開關(guān)柜、變頻器、控制裝置、檢測裝置等幾個生產(chǎn)廠家分別供貨，條塊分割、一體化程度低，導致整個控制系統(tǒng)的設(shè)計不盡合理，整機設(shè)備自動化水平低、生產(chǎn)效率低；風量調(diào)節(jié)還是通過人工的做法，即在采掘作業(yè)面測試風壓、風速、風量或憑人員的經(jīng)驗，通過口信相傳的方式，通知礦用通風機值班人員進行手動風量調(diào)整，還無法根據(jù)采掘作業(yè)面實際通風量的需要，實時、自動地調(diào)節(jié)通風機的風量。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提出一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可根據(jù)采掘作業(yè)面的風壓、風速或風量情況，實時地對礦用通風機進行自動控制和在線檢測，實現(xiàn)通風量的自動調(diào)節(jié)。本實用新型采取以下技術(shù)方案完成其發(fā)明目的:一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括有變頻系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和檢測監(jiān)控系統(tǒng)；所述變頻系統(tǒng)包括有:動力電源進線裝置、動力電源饋電裝置和變頻器；為驅(qū)動礦用通風機1、礦用通風機II的電動機1、電動機II提供頻率及電壓可變的交流動力電源；所述PLC系統(tǒng)包括有:控制電源進線裝置、控制電源饋電裝置和PLC裝置1、PLC裝置II ;所述檢測監(jiān)控系統(tǒng)包括有:操作臺、顯示屏、安裝在礦用通風機I處的傳感器1、安裝在礦用通風機II處的傳感器II及安裝在采掘作業(yè)面井巷中的傳感器III ;操作臺內(nèi)置PLC遠程I/O接口模塊，并裝有開關(guān)、按鈕和電位計控制器件；同時，操作臺上裝有用于顯示礦用通風機1、礦用通風機II運行狀態(tài)和重要參量的信號燈和顯示儀表，顯示屏為計算機或工控機，通過網(wǎng)絡(luò)通訊的方式，與PLC、變頻器進行信息交換；顯示屏以數(shù)據(jù)、曲線和表格形式完成對礦用通風機整個運行過程的關(guān)鍵參量和重要信號情況的實時顯示、實時記錄，顯示屏內(nèi)置通訊網(wǎng)卡或在PLC裝置中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)交換機，并與PLC、變頻器和礦山局域網(wǎng)形成網(wǎng)絡(luò)通訊。一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，分別對礦用通風機1、礦用通風機II的工作狀態(tài)進行在線檢測的所述傳感器1、傳感器II與相應(yīng)PLC的遠程I/O模塊相連。本實用新型所述的一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，能夠滿足各種大中型礦用通風機控制和在線檢測的需要。相較于現(xiàn)有公知技術(shù)，本實用新型所述的一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)可以根據(jù)采掘作業(yè)面的實際通風情況對礦用通風機的通風量進行自動調(diào)節(jié)，更好地滿足實際通風的需要，自動化水平高，實時性強，降低礦用通風機的故障率并提高其使用壽命，節(jié)省了使用費用，提高安全生產(chǎn)能力，并且，節(jié)能降耗符合國家產(chǎn)業(yè)政策，具有明顯的社會和經(jīng)濟效益。

圖1、圖2和圖3為本實用新型的原理框圖，圖1為本實用新型針對離心式通風機的控制系統(tǒng)，圖2為本實用新型針對對旋式軸流通風機的控制系統(tǒng)之一，拖動方式為“一拖一”，圖3為本實用新型針對對旋式軸流通風機的控制系統(tǒng)之二，拖動方式為“一拖二”。圖中，1.動力電源進線裝置，2.動力電源饋電裝置，3.控制電源進線裝置，4.控制電源饋電裝置，5.變頻器I，6.變頻器II，7.PLC裝置I，8.PLC裝置II，9.操作臺，10.顯示屏，11.電動機I，12.電動機II，13.礦用通風機I，14.礦用通風機II，15.傳感器I，16.傳感器II，17.傳感器III。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型實施例加以說明:在圖中，本實用新型提出的一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，包括有變頻系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、檢測監(jiān)控系統(tǒng)；變頻系統(tǒng)包括有:動力電源進線裝置1、動力電源饋電裝置2、變頻器I 5、變頻器II 6，為驅(qū)動礦用通風機I 13、礦用通風機II 14的電動機I 11、電動機II 12提供頻率及電壓可變的交流動力電源，電動機I 11和電動機II 12的定子繞組分別接到變頻器I 5和變頻器II 6的輸出端，變頻器I 5和變頻器II 6的輸入端分別與動力電源饋電裝置2的相應(yīng)輸出端相連，動力電源饋電裝置2的輸入端與動力電源進線柜I的輸出端相連，動力電源進線柜I的輸入端與動力電網(wǎng)相連；PLC系統(tǒng)包括有:控制電源進線裝置3、控制電源饋電裝置4和PLC裝置I 7、PLC裝置II 8，PLC裝置I 7、PLC裝置II 8的電源輸入端分別與控制電源饋電裝置4的相應(yīng)輸出端相連，控制電源饋電裝置4的輸入端與控制電源進線裝置3的輸出端相連，控制電源進線裝置3的輸入端連接到控制電源的電網(wǎng)上；檢測監(jiān)控系統(tǒng)主要包括:操作臺9、顯示屏10、安裝在礦用通風機I 13處的傳感器I 15(風壓、振動和溫度等傳感器)、安裝在通風機II 14處的傳感器II 16及安裝在采掘作業(yè)面井巷中的傳感器III 17 (風壓、風速或風量等);操作臺9內(nèi)置PLC遠程I/O接口模塊，并裝有開關(guān)、按鈕和電位計等控制器件，這些器件與PLC遠程I/O接口模塊相連，用于在手動方式下控制礦用通風機的啟、停，同時，安裝在通風機處的風壓、振動和溫度等傳感器I 15、傳感器II 16及安裝在采掘作業(yè)面井巷中的風壓、風速或風量等傳感器III 17以電流形式與PLC遠程I/o接口模塊相連，操作臺9上裝有信號燈和顯示儀表，用于顯示礦用通風機的運行狀態(tài)和重要參量，顯示屏10為計算機或工控機，通過網(wǎng)絡(luò)通訊的方式，與PLC、變頻器進行信息交換，在顯示屏上可以觀察到關(guān)鍵參量和重要信號情況如電動機I 11和電動機II 12的功率、功率因數(shù)、電壓、電流、頻率、定子繞組的溫度，礦用通風機I 13和礦用通風機II 14的軸承溫度、水平和垂直振動幅值，采掘作業(yè)面巷道中風的靜壓、動壓、速度和流量等，顯示屏10以數(shù)據(jù)、曲線、表格等形式完成對礦用通風機I 13、礦用通風機II 14整個運行過程的關(guān)鍵參量和重要信號情況的實時顯示、實時記錄等，顯示屏10內(nèi)置通訊網(wǎng)卡或在PLC裝置中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)交換機，并與PLC、變頻器和礦山局域網(wǎng)形成網(wǎng)絡(luò)通訊，實現(xiàn)對所述礦用通風機及其控制系統(tǒng)進行遠程診斷和遠程控制，實現(xiàn)礦用通風機的自動化運行，對于那些已裝有包括采掘作業(yè)面在內(nèi)通風情況檢測系統(tǒng)的礦山，所需采掘作業(yè)面通風情況的信號可以通過礦山局域網(wǎng)絡(luò)中獲得，不必在采掘作業(yè)面重復安裝傳感器；PLC裝置I 7和PLC裝置II 8中設(shè)置有閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，將采集到有關(guān)采掘作業(yè)面的風壓、風速或風量信號作為閉環(huán)的反饋信號，根據(jù)風壓、風速或風量的設(shè)定值與實際采樣值之間的差值，控制變頻器I 5或變頻器II 6的輸出頻率，自動調(diào)節(jié)礦用通風機I 13或礦用通風機II 14的通風量。圖1為本實用新型針對尚心式通風機的控制系統(tǒng)，在圖1中，變頻器I 5拖動電動機I 11并為礦用通風機I 13提供動力，變頻器II 6拖動電動機II 12并為礦用通風機II 14提供動力，形成“一拖一”的拖動方式；該實施例中，礦用通風機I 13、礦用通風機II 14為離心式通風機；PLC裝置I 7和PLC裝置II 8分別對變頻器I 5和變頻器II 6進行控制，傳感器I 15和傳感器II 16 (風壓、振動和溫度等傳感器)分別對礦用通風機I 13、礦用通風機
II14的工作狀態(tài)進行在線檢測，針對兩臺礦用通風機，控制系統(tǒng)在變頻器、控制、檢測及操作等環(huán)節(jié)設(shè)置有相對獨立性設(shè)施，確保在短時間內(nèi)完成兩臺礦用通風機之間從工作到備用狀態(tài)的相互切換；要讓通風機處于備用狀態(tài)，在通風機停止運行后，將動力電源饋電裝置2中相應(yīng)供電回路的開關(guān)關(guān)閉即可，要讓通風機處于工作狀態(tài)，在通風機啟動運行之前，將動力電源饋電裝置2中相應(yīng)供電回路的開關(guān)合上即可，本實用新型的控制系統(tǒng)對兩路獨立的供電回路進行聯(lián)鎖，確保兩臺通風機在正常的工作狀態(tài)下不能同時處于工作狀態(tài)并方便工作與備用間的相互切換。圖2為本實用新型針對對旋式軸流通風機的控制系統(tǒng)之一，在圖2中，一臺對旋式軸流通風機由兩臺電動機驅(qū)動，每臺變頻器拖動一臺電動機，形成“一拖一”的拖動方式，與圖1不同在于，兩臺變頻器分別對應(yīng)拖動兩臺電動機，而兩臺電動機共同驅(qū)動一臺對旋式軸流通風機，同理，另兩臺變頻器分別拖動對應(yīng)的兩臺電動機，由兩臺電動機共同驅(qū)動另一臺對旋式軸流通風機；兩臺變頻器之間、另外兩臺變頻器之間采用主、從控制方式，設(shè)置其中一臺變頻器為主機，另外一臺變頻器為從機，主機中設(shè)置有速度和電流閉環(huán)控制，從機跟隨主機的頻率和電流變化并具有電流閉環(huán)功能，這樣，在兩臺電動機共同驅(qū)動一臺對旋式軸流通風機的情況下，PLC只要對作為主機的變頻器進行輸出頻率控制，就能達到對對旋式軸流通風機進行調(diào)速以達到調(diào)節(jié)通風量的目的。圖3是本實用新型針對對旋式軸流通風機的控制系統(tǒng)之二，在圖3中，每臺變頻器同時拖動同一臺對旋式軸流通風機中的兩臺電動機，形成“一拖二”的拖動方式，與圖2不同在于，一臺變頻器同時拖動兩臺電動機，兩臺電動機共同驅(qū)動一臺對旋式軸流通風機，同理，另外一臺變頻器同時拖動另外兩臺電動機，另外兩臺電動機共同驅(qū)動另外一臺對旋式軸流通風機；在本實施例中，兩臺電動機的定子繞組并接在一起與變頻器的輸出端相連，另外兩臺電動機的定子繞組并接在一起與另外一臺變頻器的輸出端相連，每兩臺電動機定子并接時應(yīng)注意相序,確保對旋式軸流通風機中葉輪所產(chǎn)生的風向一致。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何基于本實用新型技術(shù)方案上的等效變換均屬于本實用新型保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括有變頻系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)和檢測監(jiān)控系統(tǒng)；所述變頻系統(tǒng)包括有:動力電源進線裝置(I)、動力電源饋電裝置(2)和變頻器；為驅(qū)動礦用通風機I (13)、礦用通風機II (14)的電動機I (11)、電動機II (12)提供頻率及電壓可變的交流動力電源；所述PLC系統(tǒng)包括有:控制電源進線裝置(3)、控制電源饋電裝置(4)和PLC裝置I Cl)、PLC裝置II (8);所述檢測監(jiān)控系統(tǒng)包括有:操作臺(9)、顯示屏(10)、安裝在礦用通風機I處的傳感器I (15)、安裝在礦用通風機II處的傳感器II (16)及安裝在采掘作業(yè)面井巷中的傳感器111(17);操作臺(9)內(nèi)置PLC遠程I/O接口模塊，并裝有開關(guān)、按鈕和電位計控制器件；同時，操作臺(9 )上裝有用于顯示礦用通風機I (13)、礦用通風機II (14)運行狀態(tài)和重要參量的信號燈和顯示儀表，顯示屏(10)為計算機或工控機，通過網(wǎng)絡(luò)通訊的方式，與PLC、變頻器進行信息交換；顯示屏(10)以數(shù)據(jù)、曲線和表格形式完成對礦用通風機整個運行過程的關(guān)鍵參量和重要信號情況的實時顯示、實時記錄，顯示屏(10)內(nèi)置通訊網(wǎng)卡或在PLC裝置中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)交換機，并與PLC、變頻器和礦山局域網(wǎng)形成網(wǎng)絡(luò)通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，其特征在于:分別對礦用通風機I (13)、礦用通風機II (14)的工作狀態(tài)進行在線檢測的所述傳感器I(15)、傳感器II (16)與相應(yīng)PLC的遠程I/O模塊相連。
專利摘要本實用新型屬于礦用通風機控制技術(shù)，提出一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，提出的一種自動調(diào)節(jié)風量的礦用通風機控制系統(tǒng)，包括有變頻系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、檢測監(jiān)控系統(tǒng)；變頻系統(tǒng)含動力電源進線裝置、動力電源饋電裝置、變頻器，PLC系統(tǒng)含控制電源進線裝置、控制電源饋電裝置和PLC裝置，檢測監(jiān)控系統(tǒng)含操作臺、顯示屏和風壓、振動和溫度各種傳感器；PLC裝置中設(shè)有閉環(huán)控制環(huán)節(jié)，將從傳感器或礦山局域網(wǎng)采集到采掘作業(yè)面的通風情況信號作為閉環(huán)的反饋信號，根據(jù)設(shè)定值與實際采樣值之間的差值，控制變頻器的輸出頻率，自動調(diào)節(jié)礦用通風機的通風量；在調(diào)速、控制、檢測及操作環(huán)節(jié)設(shè)置具有相對獨立性的兩套設(shè)施。
文檔編號F04D27/00GK202971259SQ20122063461
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者鄭孝平, 焦潞平 申請人:洛陽源創(chuàng)電氣有限公司, 山西潞安集團余吾煤業(yè)有限責任公司