[發(fā)明專利]礦井回采工作面風(fēng)壓動態(tài)平衡的風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110355250.3
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102444606A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于斌;鄧存寶;鄧漢忠;郝朝瑜;王雪峰;武福生;項榮;楊智文;王繼仁;王愛國;趙君
• 申請（專利權(quán)）人: 大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司;遼寧工程技術(shù)大學(xué);中國煤炭科工集團(tuán)常州自動化研究院
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00;E21F1/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種礦井回采工作面風(fēng)壓動態(tài)平衡的風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)，其特征在于：包括交流變頻器控制臺、對旋軸流風(fēng)機(jī)、一氧化碳傳感器、風(fēng)速傳感器、壓差傳感器、本安電源和本安接線盒；

交流變頻器、對旋軸流風(fēng)機(jī)和本安電源布置在進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)，風(fēng)速傳感器1布置在進(jìn)風(fēng)巷，壓差傳感器、風(fēng)速傳感器2布置在回風(fēng)巷，兩個一氧化碳傳感器布置在回風(fēng)隅角區(qū)域；

由兩個不同的動力中心分別提供一路動力電源，經(jīng)過自動電源切換裝置，分別連接兩套變頻器，動力電源經(jīng)變頻器整流單元、逆變驅(qū)動單元電路，輸出兩組動力變頻電源，分別接入對旋軸流風(fēng)機(jī)兩組電機(jī)；沿巷道布置屏蔽通信電源電纜，一氧化碳傳感器、風(fēng)速傳感器、壓差傳感器均采用總線方式并聯(lián)連接，通信電纜將所有傳感器以通訊方式接入變頻器控制臺的PLC，本安電源集中為傳感器并聯(lián)供電。

2.采用權(quán)利要求1所述的礦井回采工作面風(fēng)壓動態(tài)平衡的風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)機(jī)變頻控制的方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟1：風(fēng)速傳感器實時采集進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷風(fēng)量數(shù)值，調(diào)整調(diào)節(jié)風(fēng)門面積，保證供風(fēng)量在工作面需風(fēng)量要求范圍內(nèi)；

步驟2：一氧化碳傳感器實時采集回風(fēng)巷氣體一氧化碳含量，壓差傳感器實時采集回風(fēng)巷風(fēng)門內(nèi)與頂部采空區(qū)壓差，監(jiān)測風(fēng)壓動態(tài)平衡；

系統(tǒng)各傳感器通過RS485總線傳送實時測量數(shù)值，與變頻器控制臺PLC通信，測量數(shù)值在控制中心屏幕顯示，測量值超過傳感器內(nèi)部設(shè)置報警閾值，則現(xiàn)場聲光報警，在控制中心顯示屏上集中顯示報警信息并記錄；

步驟3：判斷兩組一氧化碳傳感器測量值有效性并輸出；

一組測量值突然增大時，通過5秒延時，重新讀取兩組測量值，兩組值偏差依然較大，則以變化比較恒定的測量值為準(zhǔn)；若兩組值偏差變小，則再次通過5秒延時讀取測量值，以三次數(shù)值中最為接近的兩次數(shù)值取平均值為準(zhǔn)；

步驟4：變頻器控制臺PLC實時監(jiān)測各個傳感器測量數(shù)值；

具體地：人工控制變頻器開啟風(fēng)機(jī)，當(dāng)O₂傳感器、CO₂傳感器、CH₄傳感器分別超出各自允許值≤18%、≥1.5、≥1的范圍10s以上，輸出報警；如無報警，至測量點壓差穩(wěn)定在預(yù)置值之內(nèi)時，記錄變頻器輸出頻率X，設(shè)定其為變頻器的啟動頻率；變頻器以啟動頻率開啟風(fēng)機(jī)，直至測量點壓差穩(wěn)定在預(yù)置值之內(nèi)，記錄風(fēng)機(jī)的運行時間S；在測量點壓差穩(wěn)定的前提下，根據(jù)風(fēng)機(jī)出風(fēng)口至測量點的長度距離和風(fēng)速，估算出風(fēng)機(jī)風(fēng)能從出風(fēng)口作用至測量點的時間T，記錄此時的測量點壓差數(shù)據(jù)D，人工控制變頻器，微調(diào)輸出頻率，時間T后查看測量點數(shù)據(jù)，直至測量點數(shù)據(jù)穩(wěn)定且與D相差W，W取值在1~3mmH₂O之間，記錄步長C=｜輸出頻率－啟動頻率｜；

步驟5：調(diào)節(jié)變頻器輸出功率；

在啟動頻率下啟動變頻器，持續(xù)工作時間S，每隔1秒采集一次壓差數(shù)據(jù)，存入堆棧，共采集10個數(shù)據(jù)，濾波后取平均值V；如果V<1mmH₂O，變頻器輸出增大C；如果V>3mmH₂O，變頻器輸出減小C；

時間T后，再次判斷V，如果V處于預(yù)置值內(nèi)，變頻器在穩(wěn)定頻率下恒定送風(fēng)；同時檢測CO測定值P，在控制中心預(yù)置一氧化碳最低閾值24ppm，如果P>24ppm，則變頻器輸出增大C；若V處于3±W區(qū)間內(nèi)，P>24ppm且持續(xù)10秒，則報警并記錄；

為避免壓差傳感器故障而導(dǎo)致的變頻器輸出極大或極小，設(shè)定變頻器輸出的頻率上限Hmax和下限Hmin，在變頻器輸出到達(dá)限值時依然不能將壓差控制在預(yù)置值之內(nèi)，報警并記錄。