導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 礦山安全論文>>正文

礦用通風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

文檔作者：李曉君文檔來源：大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司機電管理處		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月20日
下載地址：點擊這里	文件大小： 969.63 KB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預(yù)覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：969.63 KB 共3頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

上一篇：礦用通風(fēng)機噪聲治理技術(shù)研究

文本預(yù)覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

引言
目前，變頻調(diào)速技術(shù)在礦用通風(fēng)機上應(yīng)用較為
廣泛，據(jù)分析，傳統(tǒng)的通風(fēng)機控制技術(shù)，其通風(fēng)效果
普遍較低，在45%~65%之間，其能量損失較大。變頻
調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，對提高通風(fēng)機的通風(fēng)效果具有明
顯效果[1]。
一些大型煤礦企業(yè)的煤礦通風(fēng)機逐漸使用了變
頻調(diào)速技術(shù)，如神火煤礦公司將主通風(fēng)機改造成變
頻調(diào)速技術(shù)后，每年可節(jié)約近50萬元的電費支出[2]。
因此，變頻調(diào)速技術(shù)在通風(fēng)機上的應(yīng)用，不僅可以提
高通風(fēng)機的運行可靠性和安全性，同時還可大大節(jié)
約企業(yè)成本支出，提高煤礦生產(chǎn)智能化水平。
1 通風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)總體方案設(shè)計
結(jié)合工程實際，對通風(fēng)機變頻調(diào)速技術(shù)的總體
方案進(jìn)行設(shè)計，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該系統(tǒng)包
括了硬件和軟件兩大部分，主要設(shè)計了兩臺PLC
變頻器，通過采用模擬量的控制方式實現(xiàn)通風(fēng)機的
變頻調(diào)速控制和手自動一體化的控制切換與故障
報警。
通風(fēng)機變頻調(diào)速技術(shù)的工作原理為：該系統(tǒng)中
的瓦斯傳感器R0、R1、R2 分別采集井下掘進(jìn)工作
面、回風(fēng)流巷及局部通風(fēng)機處的瓦斯?jié)舛龋瑢⒉杉?
模擬信號通過A/D 轉(zhuǎn)化，在PLC 變頻器的作用下轉(zhuǎn)
化為系統(tǒng)可處理的數(shù)字信號，由此完成信號的采集。
同時，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)化的數(shù)字信號與斷電瓦斯?jié)舛扰R界
值進(jìn)行分析判斷，由此確定系統(tǒng)是否斷電。而將掘進(jìn)
工作面上采集的信號與其對應(yīng)的瓦斯?jié)舛扰R界值進(jìn)
行對比，并由此確定井下瓦斯?jié)舛饶M電壓值和風(fēng)
量模擬電壓值，通過兩電壓值的對比，將大的電壓值
輸出至變頻器，驅(qū)動通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對通風(fēng)機風(fēng)
量的變頻調(diào)速。在此過程，可通過手動和自動方式實
現(xiàn)變頻調(diào)速，通過變頻調(diào)速及PLC 控制判斷，可使系
統(tǒng)針對不同情況發(fā)出瓦斯?jié)舛葓缶⒆冾l器故障報
警及通風(fēng)機故障報警等報警提示，由此提高了通風(fēng)
機的系統(tǒng)安全。
2 通風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備選型設(shè)計
變頻器類型包括交直交變頻器、交交變頻器兩
種，目前，市場應(yīng)用較為廣泛的是交直交變頻器。在
變頻器選擇時，可根據(jù)通風(fēng)機的使用功率、控制系統(tǒng)
控制數(shù)量和負(fù)載類型，以此確定變頻器的型號和數(shù)
量[3]。根據(jù)市場調(diào)研，選用了西門子的SiemensGl20
變頻器，該變頻器具有較強的通訊能力和安全保護(hù)
能力，如圖2 所示，在使用過程中更加靈活、可靠、節(jié)
能，其具體功能及參數(shù)如下頁表1所示。
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2018.11.104
總第187 期
2018 年第11期
機械管理開發(fā)
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 187
No.11，2018
收稿日期：2018-03-37
作者簡介：李曉君（1972—），女，畢業(yè)于太原理工大學(xué)（函授），工
程師，研究方向為機電設(shè)備管理
礦用通風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用
李曉君
（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司機電管理處， 山西大同037003）
摘要：結(jié)合工程實際，分析了變頻調(diào)速技術(shù)在礦用通風(fēng)機上應(yīng)用的必要性，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計了礦用通風(fēng)
機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的總體方案，并對控制系統(tǒng)主要設(shè)備的選型設(shè)計及主要控制程序的設(shè)計進(jìn)行分析研究，
以期為企業(yè)節(jié)約電費支出設(shè)計出功能更加完善的礦用通風(fēng)機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：煤礦通風(fēng)機變頻調(diào)速技術(shù)
中圖分類號：TD441 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-773X（2018）11-0238-03
圖1 通風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
瓦斯傳感器R1
瓦斯傳感器R0
壓力傳感器R0
回風(fēng)流巷
上位機
PLC A/D D/A
變頻器1
變頻器2
真空
交流
繼電
器
局部通風(fēng)機
掘進(jìn)工作面
工頻/
停止運行
手動/
自動變頻
風(fēng)機故障報警
瓦斯?jié)舛葓缶?
變頻器故障報警
圖2 西門子SiemensGl20變頻器實物圖
自動化技術(shù)與設(shè)計
PLC 是控制器核心基礎(chǔ)，控制器設(shè)計時要求
PLC 具有功能齊全、可操行性強、維護(hù)性高、通用性
強等特點，而PLC 主要由存儲器、微處理器、電源等
組成，其結(jié)構(gòu)組成如圖3 所示。PLC 在選擇時，主要
依據(jù)如下原則：一是企業(yè)一般選用性能穩(wěn)定、功能齊
全的PLC；二是PLC 的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)控制系統(tǒng)使
用環(huán)境的復(fù)雜性和可維修性來確定；三是PLC 型號
可根據(jù)控制系統(tǒng)需要的功能多少來確定選擇高檔機
或低檔機[4]。因此，根據(jù)市場調(diào)研，結(jié)合工程實際，選
用了西門子S7-200 系列的PLC 類型。
井下發(fā)生煤礦事故的主要因素是瓦斯?jié)舛冗^
大，因此，瓦斯?jié)舛仁强刂葡到y(tǒng)檢測的重要對象。根
據(jù)市場調(diào)研，選用了KG9701 型低濃度沼氣傳感器，
如圖4 所示。該傳感器可主動連續(xù)的對井下瓦斯?jié)?
度進(jìn)行信號采集，并將采集的瓦斯?jié)舛饶M信號直
接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以供控制系統(tǒng)進(jìn)行信號處理分
析；同時，該傳感器自帶顯示屏，可對檢測的瓦斯?jié)?
度進(jìn)行直觀顯示，并與設(shè)置的瓦斯?jié)舛扰R界值進(jìn)行
判斷，進(jìn)而發(fā)出報警提示，具有功能齊全、一機多用、
性能可靠、抗干擾能力強、操作方便等特點。目前，廣
泛應(yīng)用于機電硐室、煤礦掘進(jìn)面等領(lǐng)域。其主要性能
指標(biāo)如表2 所示。
傳感器位置的正確安裝，直接影響著控制系統(tǒng)
對井下通風(fēng)情況的監(jiān)測精度。因此，需對通風(fēng)機變頻
調(diào)速控制系統(tǒng)中傳感器安裝位置進(jìn)行正確安裝。結(jié)
合工程實際，在掘進(jìn)工作面附近的5 m處安裝RO
瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳎陲L(fēng)流較穩(wěn)定的回風(fēng)巷處安裝R1
瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌Ｓ捎谖哿鲄^(qū)的風(fēng)壓較大，將R2 壓
力傳感器安裝于污流區(qū)的出口尾端[5]。其傳感器具
體安裝如圖5 所示。
3 通風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)主要控制程序設(shè)計
變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制程序主要包括主控程序、
模擬量檢查程序、瓦斯?jié)舛炔捎贸绦虻冉M成，通過這
些程序，可實現(xiàn)對通風(fēng)機工作過程通過性能控制。
主控程序1 作為通風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)重要程
序，可實現(xiàn)程序的判斷、模擬量檢查程序2 調(diào)用及瓦
斯?jié)舛炔杉绦? 調(diào)用的功能，實現(xiàn)對井下瓦斯?jié)?
度的檢測、報警和風(fēng)機通風(fēng)量調(diào)節(jié)，其程序的流程如
圖6 所示。
表1 SiemensGl20變頻器主要性能參數(shù)表
模塊化結(jié)構(gòu)主要由控制單元和功率組成
功率范圍/kW 11～55
電壓（AC）范圍/V 660～690
輸出頻率/Hz 0～200
過載能力150％過載57 s，工作周期為300 s
防護(hù)等級IP20
圖3 PLC 基本結(jié)構(gòu)組成圖
圖4 KG9701型低濃度沼氣傳感器實物圖
表2 KG9701型低濃度沼氣傳感器主要性能參數(shù)
測量范圍0~10%甲烷
反應(yīng)時間/s ≤20
傳輸距離/km 2～3
工作電壓（DC）/V 10～25
報警方式二級聲光報警
使用壽命/a ≥2
外部外部輸出設(shè)備
外部輸入設(shè)備
輸入單元
輸出單元
外設(shè)接口
擴(kuò)展接口
電源單元
CPU
存儲器
圖5 傳感器安裝位置示意圖
回風(fēng)巷
污風(fēng)流
風(fēng)筒
掘進(jìn)巷道
局部通風(fēng)機
進(jìn)風(fēng)巷
R2
R1
R0
新鮮風(fēng)流
掘進(jìn)面
3~5 m
10~15 m
圖6 主控程序1設(shè)計流程圖
通風(fēng)機變頻
系統(tǒng)主控制
程序運行
模擬量檢查
程序2
EM255連接
是否正確？
瓦斯?jié)舛炔?
集程序3
變頻器是否
有故障？
瓦斯?jié)舛仁?
否超標(biāo)？
運行輸出
變頻調(diào)速主
控制停止
Y Y Y
N N N
2018 年第 11 期 李曉君：礦用通風(fēng)機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用 ·239·
模擬量檢查程序2 主要用于實現(xiàn)對各輸入信號
的檢查，通過設(shè)置的判斷程序，實現(xiàn)對EM255 元件
連接情況及通電情況的判斷，其程序的設(shè)計流程圖
如圖7 所示。
瓦斯?jié)舛炔杉绦? 是實現(xiàn)對井下瓦斯?jié)舛炔?
集檢測的重要程序，通過該程序，可實現(xiàn)對井下掘進(jìn)
面瓦斯?jié)舛鹊牟杉ν咚節(jié)舛冗M(jìn)行平均值計算，
使企業(yè)更好地掌握井下的瓦斯?jié)舛戎怠Ｆ涑绦虻脑O(shè)
計流程如圖8 所示。
4 結(jié)論
本文所設(shè)計的變頻調(diào)速系統(tǒng)具有較好地風(fēng)機風(fēng)
量控制效果，能實現(xiàn)對井下瓦斯?jié)舛鹊臋z查、計算、
報警及控制等功能，其在通風(fēng)機上的應(yīng)用，大大增強
了礦用通風(fēng)機通風(fēng)量的智能化監(jiān)測精度，提高了通
風(fēng)機的通風(fēng)效果和井下作業(yè)安全，可為企業(yè)節(jié)約電
費支出。
參考文獻(xiàn)
[1] 李婧.局部通風(fēng)機變頻調(diào)速模糊控制器的開發(fā)[D].太原：太原理
工大學(xué)，2015.
[2] 李文濤.礦井主通風(fēng)機變頻調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].青島：
青島科技大學(xué)，2013.
[3] 張帥，夏承莉，張寬琦，等. 基于PLC 控制的礦用通風(fēng)機監(jiān)控系
統(tǒng)的研究[J].煤礦機械，2012，33（7）：210-211.
[4] 閔磊.基于PLC 和組態(tài)軟件的局部通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].
淮南：安徽理工大學(xué)，2012.
[5] 馬群.基于PLC 和變頻器的對旋風(fēng)機防喘振系統(tǒng)研究[D].淮
南：安徽理工大學(xué)，2012. （編輯：李媛）
圖7 模擬量檢查程序2設(shè)計流程圖
圖8 瓦斯?jié)舛炔杉绦?設(shè)計流程圖
程序2運行
SMB8檢查EM
255是否連接？
SMB9檢查EM
255是否通電？
程序2停止
運行
設(shè)置錯誤
標(biāo)志
N
Y
Y
N
程序3 運行
采集掘進(jìn)面瓦
斯?jié)舛戎担?
傳輸至p 中
P≥0？
瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行
累加，并記錄
采集次數(shù)N
N≥1000？
瓦斯?jié)舛绕?
均值計算
程序3 停
止運行
N N
Y Y
Design and Application of Variable Frequency Speed Regulating
System for Mine Ventilator
Li Xiaojun
（Datong Coal Mine Group Electrical and Mechanical Management Office, Datong Shanxi
037003）
Abstract: Combining with the engineering practice, this paper analyzes the necessity of the application of frequency
conversion speed control technology in mine fans, and on this basis, designs the overall scheme of frequency
conversion speed control system for mine fans, and analyzes and studies the selection design of the main equipment of
the control system and the design of the main control program in order to save electricity expenses for enterprises to
design a more perfect function of mine fan frequency conversion speed control system.
Key words: mine; ventilator; variable frequency control technology
Research on Improving the Calibration Accuracy of Waist Line in
Driving Roadway
Zou Jianpeng
（Shanxi Coal Import and Export Group Zuoquan Hongyuan Coal Industry Co., Ltd.,
Jinzhong Shanxi 032600）
Abstract: This paper introduces the concept of mid-waist line in tunneling roadway, analyzes the defects of mid-waist
line calibration accuracy and the related factors that lead to the defects, and finally puts forward measures to improve
the accuracy of mid-waist line calibration in tunneling roadway combined with relevant theories.
Key words: roadway; accuracy of waist line; calibration
（上接第126頁）
機械管理開發(fā) 第 33 卷
jxglkfbjb@126.com

網(wǎng)友評論 more

礦山安全論文最新內(nèi)容

09-20