并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统

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 并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统的矿用主永磁变频通风机及其配套高低压电控、自动化风门风窗、矿井通风智能化管理系统、在线监控与故障诊断系统、主通风机无人值守系统；智能局部通风成套装备、局部通风机集中控制系统；非煤矿山和隧道永磁变频风机；兼本质安全型真空电磁起动器逻辑控制部分采用了可编程控制器，双起动器联机情况下使用。

并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统采用PLC与变频器组成的控制系统，以瓦斯、粉尘浓度的变化为主要参量来调节风机转速，实现了按需供风、安全通风，从而使矿井局部通风瓦斯、粉尘自动排放稀释，降低瓦斯、粉尘事故率，净化施工环境，并实现节能的目的，解决了矿山开采掘进巷道或釆掘工作面的智能通风问题，灾变时期风流应急调控。以“安全可靠、节能环保”为目标，以兼容“模块单元、个性组合、实时监测、智能控制”为联动自动，达到“实时预警、人机双控、按需供风、净化环境、防灾减灾”的效果。

地下开采智能自动化通风系统承担着向掘进工作面提供新鲜风流，稀释巷道内有害气体、粉尘浓度以及改善工作面环境等任务，能够对井下各种有毒有害气体、粉尘浓度、各地点风量进行实时监测，通过智能化大数据分析，将采集到的数字信息进行深度处理，并采取可靠的防控措施，有效防止风流异常和有害气体超标等情况。

井下主要大巷及采掘工作面粉尘及车辆尾气浓度分布、采掘工作面多源粉尘基础理化性质、采掘工作面风流与粉尘耦合流动矢量流线、粉尘流动扩散规律，粉尘防控与尾气治理是职业安全健康监管工作的重点，完善的降尘措施及空气质量在线监测与智能预警平台的建设，必将从源头上改善井下空气质量，最大限度地预防和减少职业病危害。

并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统由永磁变频局部通风机、流道式变频器、智能开关、分风器、风筒、工控机等单元组成，其中永磁变频局部通风机、流道式变频器、智能开关分主备机。智能开关可以外接井下各种传感信号，并配有以太网接口，方便装备进行闭环控制和远程监控（见图1 ）

1、 主体配置：永磁变频局部通风机（FBDY）、流道式变频器（BPB）、智能控制开关（QJZ）、 控制开关（QBZ）、支架、自动分风器、工控机、上位机软件（组态）。

2、 附件配置：传感器（风速、压力、瓦斯、甲烷、粉尘、温度、振动、综合电量）、甲烷断电仪、光电转换器、温度巡检仪、PLC可编程控制、行程开关、电磁阀、集控系统、风筒接头。

3、可选配置：风量风圧检测装置、集控平台，其中永磁变频局部通风机，流道式变频器，远程定量调节自动风窗，智能开关分主备机。智能开关可以外接井下各种传感信号，并配有以太网接口，方便装备进行闭环控制和远程监控。

并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统基本工作流程：各个传感器釆集到数据发送至PLC分析处理，PLC按照程序计算以通讯的方式将控制命令发送给变频器，控制变频器工作给局部通风机供电，调频、调速从而实现智能通风。

1、地下开采智能自动化通风系统结构组成

并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统由永磁变频局部通风机、流道式变频器、智能开关（或普通开关）等单元组成。系统 釆用带PLC的智能控制开关，风量实现自动调节。

1.1永磁变频局部通风机釆用我公司生产的BDY系列矿用隔爆型永磁变频对旋轴流通风机，该系列风机采用一体式 （永磁电机机座与风机壳体一体式焊接成型），大大降低了流道阻力和流道涡流损失，电动机散热可靠，运行平稳，永磁电机本身噪音很低，釆用嵌板式消声结构，噪声更低，二代局部通风机釆用径向环形进风消声装置，噪声低于75dB（A）o该系列风机结构紧凑、风压高、效率高、运行稳定、噪音低、高效区应用范围宽。

1.2流道式变频器。釆用隔爆式壳体，内置于通风机的流道中，与消声器做成一体化结构（见图 3）,在不影响风机使用性能的前体下，隔爆壳体的外径与配套电机的外径及轮毂直径一致，利用流道中的气流带走变频器产生的热量，从而实现变频器的散热要求。

1.3流道式变频器总成设计成局扇主机组型式，外筒按局部通风机系列化尺寸设计，并可独立装拆，从而实现与局扇的组合。

1.4流道式变频器控制操纵盒与变频器设计成一体，可本地操作，同时具有与智能控制开关联接的端口，方便用户个性化需求。

1.5永磁变频电机功率因素和效率两高，损耗和温升两低；启动电流小平缓，对电网冲击小；对转矩大，起动力矩大、噪音小，结构更简单，体积小，适应能力强；可带载启动，过载能力强，跟随输入频率瞬间达到额定转速；控制更方便，更适合变频，多功能保护，故障率更低寿命更长；永磁功率因素可达95.5%，达到E4的效率等级，耗散功率小，功率因数高优异特点，不受电机极数的影响，效率利用比普通电机高5-8%；永磁最大动力距与额定距之比可达3倍以上，而一般电机仅有1.6倍；极低的运行温度和能量转换损失，永磁电机的响应时间<50ms，可在瞬间大范围调节；风机或泵类负载电机通常工作在轻载区，对感应电机来讲，其在轻载时效率是很低，而永磁电机在轻载区，仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。

1.6智能开关。开关内部的安装与线缆连接进行优化，实现了PLC控制模块、信号釆集模块和主回路电路强、弱电的合理布置，减少强、弱电路之间的干扰，使系统运行更加稳定、可靠；并充分利用了开关内部的空间。开关外部设备分别实现机械、电气联锁，避免了使用中的操作失误。智能开关采用隔爆壳体，主腔门盖釆用快开门结构，元件安装釆用推拉式小车结构，方便检修维护。见图4。

2、地下开采智能自动化通风系统功能

并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统是一个闭环控制系统，它的主要功能是通过井下传感器、井下分站釆集的实 时参数自动确定供风量的多少，避免了现有局部通风机供风的“一风吹”现象，解决矿井局部通风按需供风的问题。系统从安全和节能的要求出发，釆用PLC与变频器组成的控制系统，对风机转速实时调控，达到“实时预警、人机双控、按需供风、防灾减灾”的效果，从而使矿井局部通风、瓦斯粉尘自动排放高效安全，降低瓦斯粉尘事故，节能省电。其主要功能有：

2.1风电闭锁功能

主机故障时，主智能开关停机，风机停止，同时对外输出的风电闭锁控制接点断开，掘进工作面馈电开关跳闸，动力电源断电，实现风电闭锁。

2.2主备机自动切换功能

主备机同时送电，主机按下起动后运行，当主机出现故障或人工停止，主机停机，同时发送信号给备机，备机收到信号自动启动。当备机出现故障或人工停止，备机停机，同时发送信号结主机，主机收到信号自动起动，实现自动切换。主备机联络切换电源为DC24V （双风机双电源技术），使用更加安全。

2.3报警功能

地下开采智能自动化通风系统可配接一个声光报警装置，当出现故障和瓦斯或粉尘超限时，及时提醒现场工作的人员。当智能开关检测到瓦斯超限或风机故障时，智能开关的报警输出节点会接通声光报警器，发出声光报警，从而提示工作人员采取相应措施，解决异常情况。

2.4自动调节风速功能

并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统可根据现场瓦斯粉尘浓度、风速、温度，自动调节风速。其中T1为掘进面迎头瓦斯浓度值、T2为掘进巷道回风流瓦斯浓度值、T3为回风巷混合处瓦斯浓度值、T4为风机入口瓦斯浓度值、F1为掘进面风速值、W1为掘进面粉尘监测值、W2为掘进面温度值。

2.5自动排放瓦斯粉尘功能

当T1≥1.5% 或T2≥1.5% 时，装备进入自动排瓦斯粉尘状态，输出频率由T3控制。T3≥1%，输出频率由当前运行频率逐渐减小至最低设定频率；0.7%<T3<1%，输出频率保持当前运行频率；T3≤0.7%，输出频率由当前运行频率逐渐增大至最高设定频率。

2.6智能自动通风功能

当T3<1%时，装备进入自动通风状态，输出频率由T1和T2中的最大者Max ( T1, T2)和F1、 W1、W2联合控制，Max (T1, T2) ≤0.5%且F1大于最低风速设定值、W1小于最高温度设定值，或F1大于最大风速设定值且Max (T1, T2 ) <0.7%, W1小于最高温度设定值，输出频率由当前运行频率逐渐减小至最低设定频率，0.5%<Max (T1, T2) <0.7%，输出频率保持当前运频率保持当前运行频率。 Max (T1, T2) >0.7%或Fl小于最低风速设定值或W1大于最高温度设定值，输出频率逐渐增加至最大设定频率。

2.7手动调节风速功能

通过变频器操纵盒按扭或智能开关加减速按钮调节变频器输出频率，实现手动调节风量。

2.8瓦斯粉尘电闭锁功能

瓦斯或粉尘电闭锁输出：智能开关釆集瓦斯、粉尘各传感器数据，当传感器数值高于设定闭锁值时，瓦斯、粉尘电闭锁输出触点闭合。反之则断开。

瓦斯或粉尘电闭锁输入：瓦斯或粉尘浓度达到闭锁值时，井下分站输出断开触点，控制系统停机，系统无法启动。瓦斯浓度达到复电值时，井下分站输出闭合触点，系统正常启停。

2.9永磁变频电动机功能

永磁变频电机得电，按下起动按钮；变频器输出频率逐渐由0上升到设定运行频率，实现低电流起动，整个起动过程，电流限制在1.4倍额定电流以内，风速逐渐增加。

2.10参数设置

地下开采智能自动化通风系统为了适应各种矿山地下开采的需求，用户可能根据使用地点的实际情况自行设定：T1、T2、T3报警、闭锁、复电值，最高、最低风速值，最高温度值，最高、最低频率值等，这些值的设定被限制在 《煤矿安全规程》《矿山安全规程》范围内。

2.11远程监控

并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统配备有以太网口和地面工控机，可以在地面监控中心进行遥测、遥信、遥控功能，具有故障记录，历史数据查询等功能。

2.12集中控制

并网闭环远程智能永磁变频局部通风系统及其配电系统、传感器、温度巡检仪、馈电开关、组合开关、远程定量调节自动风窗、PLC控制等可通过远程集中监控平台进行集中管理，软件平台系公司独立开发控制平台。