本发明专利技术提出一种自动调节风量的矿用通风机控制系统，包括有变频系统、PLC系统、检测监控系统；变频系统含：动力电源进线装置、动力电源馈电装置、变频器，PLC系统含：控制电源进线装置、控制电源馈电装置和PLC装置，检测监控系统含：操作台、显示屏和风压、振动和温度等各种传感器；PLC装置中设有闭环控制环节，将从传感器或矿山局域网采集到采掘作业面的通风情况信号作为闭环的反馈信号，根据设定值与实际采样值之间的差值，控制变频器的输出频率，自动调节矿用通风机的通风量；在调速、控制、检测及操作环节设置具有相对独立性的两套设施分别对两台矿用通风机进行控制和在线检测，使两台矿用通风机从工作到备用间的相互切换在短时内即可完成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿用通风机控制技术，提出一种自动调节风量的矿用通风机控制系统，主要应用于矿山对大中型矿用通风机的拖动、控制和在线检测监控。
技术介绍
矿井通风系统是整个矿山关键设备之一，必须每天二十四小时连续运行，通常设置两台矿用通风机，一备一用，安全规程规定必须在十分钟内完成两套矿用通风机的切换或反风运行。随着开采及掘进的日益进展，巷道的逐渐延长，所需的通风量需不断地增加；产量的增减、生产率的变化以及采掘方法的改变，就需要调节通风量；四季的交替、节假日和检修期间、冷热的变化，风量也要经常调节；矿井通风系统通常按开采后期及反风工况所需要的最大通风量并考虑一定的裕量选择风机型号和功率，传统的做法是根据所需风量的多少，通过人工调节风门开度、风机叶片角度进行风量调节，而不是通过调节通风机的转速对风量进行调节；众所周知，通风机的输出轴功率与转速的三次方成正比，因此，传统的技术主要存在的缺点是:1)电能的浪费严重，大中型矿山的服务年限通常达数十年，投产的初期及相当长的时间内，矿井所需的通风量较小，但是，矿用通风机常处在高速运转，造成能源浪费，增加了生产成本；2)启动过程对通风机的机械部件、电动机和电网的严重冲击，传统的通风机通常采用直接启动或降压启动方法，启动电流大，对电动机的绝缘不利且容易烧毁，直接启动过程中，通风机产生较大的机械振动应力，严重影响到电动机、风机及其机械部件的使用寿命；3)自动化程度低，不能实时地满足采掘作业面合适风量的需要，采掘作业面的通风量小了不能满足要求，可能引起瓦斯突出，大了则引起粉尘的增加，影响在作业面人员的健康。近年来，变频调速在矿用通风机上得到广泛的应用，按电气特性而言，通过变频器拖动电动机，变频器输出频率从零到工作频率变化，通风机就从零速启动并在一定运行速度下稳定运行，变频器实际上只起到相当于软启动的作用，解决了启动冲击问题，虽然，能根据所需通风量手动调节变频器输出频率进行风量的调节，较传统的技术已有根本的进步，但是，目前矿用通风机控制系统通常由高低压开关柜、变频器、控制装置、检测装置等几个生产厂家分别供货，条块分割、一体化程度低，导致整个控制系统的设计不尽合理，整机设备自动化水平低、生产效率低；风量调节还是通过人工的做法，即在采掘作业面测试风压、风速、风量或凭人员的经验，通过口信相传的方式，通知矿用通风机值班人员进行手动风量调整，还无法根据采掘作业面实际通风量的需要，实时、自动地调节通风机的风量。
技术实现思路
本专利技术提出一种自动调节风量的矿用通风机控制系统，该控制系统可根据采掘作业面的风压、风速或风量情况，实时地对矿用通风机进行自动控制和在线检测，实现通风量的自动调节。本专利技术采取以下技术方案完成其专利技术目的:一种自动调节风量的矿用通风机控制系统，所述控制系统包括有变频系统、PLC系统和检测监控系统。所述变频系统包括有:动力电源进线装置、动力电源馈电装置和变频器；为驱动矿用通风机的电动机提供频率及电压可变的交流动力电源，电动机的定子绕组接到变频器的输出端，变频器的输入端与动力电源馈电装置的输出端相连，动力电源馈电装置的输入端与动力电源进线柜的输出端相连，动力电源进线柜的输入端与动力电网相连。所述PLC系统包括有:控制电源进线装置、控制电源馈电装置和PLC装置；PLC装置的电源输入端与控制电源馈电装置的输出端相连，控制电源馈电装置的输入端与控制电源进线装置的输出端相连，控制电源进线装置的输入端连接到控制电源的电网上。所述检测监控系统包括有:操作台、显示屏和安装于通风机处的风压、振动、温度等传感器及安装于采掘作业面井巷中的风压、风速或风量等传感器；操作台内置PLC远程I/O接口模块，并装有开关、按钮和电位计等控制器件，这些器件与PLC远程I/O接口模块相连，用于在手动方式下控制矿用通风机的启、停，同时，用于矿用通风机状态检测的风压、振动和温度传感器以及在采掘作业面用于采集巷道风压、风速或风量传感器也与PLC远程I/O接口模块相连，所述操作台上装有信号灯和显示仪表，用于显示矿用通风机的运行状态和重要参量，显示屏为计算机或工控机，通过网络通讯的方式，与PLC、变频器进行信息交换，在显示屏上可以观察到关键参量和重要信号情况如驱动矿用通风机所用电动机的功率、功率因数、电压、电流、频率、定子绕组温度和矿用通风机的轴承温度、水平和垂直振动幅值，采掘作业面巷道中风的静压、动压、速度和流量等，显示屏以数据、曲线、表格等形式完成对矿用通风机整个运行过程的关键参量和重要信号情况的实时显示、实时记录等，显示屏内置通讯网卡或在PLC装置中设置网络交换机，并与PLC、变频器以及矿山局域网形成网络通讯，对所述矿用通风机及其控制系统进行远程诊断和远程控制，实现矿用通风机的自动化运行。矿井通风系统设有两台同等功率的通风机，一台工作，一台备用，并且要在短时间内完成工作风机和备用风机的切换，为了达到这个目的，本专利技术所述的一种自动调节风量的矿用通风机控制系统在调速、控制和检测环节配置了相对独立的两套硬件和软件设施以达到对两台矿用通风机的控制和闭锁，确保两台通风机在正常的工作方式下不能同时处于工作状态，并能在短时间内完成工作与备用间的相互切换，具体采取了以下措施: I)在变频系统中，变频器对电动机有“一拖一”和“一拖二”两种拖动方式，确保分别控制两台矿用通风机的两套变频器具有相对独立性，实现工作和备用间的可靠、快速切换；“一拖一”方式:一台变频器仅拖动一台电动机，这样，对于仅由一台电动机驱动的离心式矿用通风机，系统共设置了两台变频器，对于由两台电动机共同驱动的对旋式轴流通风机，系统共设置了四台变频器；“一拖二”方式:一台变频器同时拖动同一台对旋式轴流通风机中的两台电动机，这样，系统共设置了两台变频器，“一拖二”方式只适用于对旋式轴流通风机。2)在PLC系统中，共设置两套相同配置的PLC，分别对两台矿用通风机进行控制，这两套PLC从硬件到软件配置相同并且相对独立。3)在检测监控系统的操作台中，设置两套相同配置的元器件并按左右对称布置，包括:PLC远程I/O接口模块、开关、按钮和电位计等控制器件以及信号灯和显示仪表；用于在线检测两台矿用通风机工作状态的风压、振动和温度等传感器与相对应的PLC远程I/O接口模块相连，同时保持工作时相对独立性，两套PLC都设置有用于专门接收来自采掘作业面传感器信号的远程I/o接口模块。本专利技术所述的一种矿用通风机控制系统为了达到自动调节风量的目的，采取了以下措施: 1)针对矿用通风机所覆盖的采掘作业面，在巷道中合适的位置安装能够真实反映采掘作业面通风情况的风压、风速或风量传感器，这些传感器以电流信号形式与专用的PLC远程I/O接口模块相连； 2)对于那些已装有对包括采掘作业面在内通风情况检测系统的矿山，反映采掘作业面通风情况的风压、风速或风量等参数通常会传输给矿山局域网络，那么，所需采掘作业面通风情况的信号可以通过网络通讯形式从矿山局域网络中获得； 3)PLC系统中设置有闭环控制环节，从采掘作业面采集到的风压、风速或风量信号作为闭环的反馈信号，根据风压、风速或风量的设定值与实际采样值之间的差值，通过控制变频器输出频率，自动调节矿用通风机的通风量。本专利技术所述的一种自动调节风量的矿用通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动调节风量的矿用通风机控制系统，其特征在于：所述控制系统包括有变频系统、PLC系统和检测监控系统；所述变频系统包括有：动力电源进线装置（1）、动力电源馈电装置（2）和变频器；为驱动矿用通风机Ⅰ（13）、矿用通风机Ⅱ（14）的电动机Ⅰ（11）、电动机Ⅱ（12）提供频率及电压可变的交流动力电源；所述PLC系统包括有：控制电源进线装置（3）、控制电源馈电装置（4）和PLC装置Ⅰ（7）、PLC装置Ⅱ（8）；所述检测监控系统包括有：操作台（9）、显示屏（10）、安装在矿用通风机Ⅰ处的传感器Ⅰ（15）、安装在矿用通风机Ⅱ处的传感器Ⅱ（16）及安装在采掘作业面井巷中的传感器Ⅲ（17）；操作台（9）内置PLC远程I/O接口模块，并装有开关、按钮和电位计控制器件，这些器件用于在手动方式下控制矿用通风机的启、停；同时，操作台（9）上装有信号灯和显示仪表，用于显示矿用通风机Ⅰ（13）、矿用通风机Ⅱ（14）的运行状态和重要参量，显示屏（10）为计算机或工控机，通过网络通讯的方式，与PLC、变频器进行信息交换，在显示屏上可以观察到关键参量和重要信号情况如电动机Ⅰ（11）、电动机Ⅱ（12）的功率、功率因数、电压、电流、频率、定子绕组的温度，矿用通风机Ⅰ（13）、矿用通风机Ⅱ（14）的轴承温度、水平和垂直振动幅值，采掘作业面巷道中风的静压、动压、速度和流量；显示屏（10）以数据、曲线和表格形式完成对矿用通风机整个运行过程的关键参量和重要信号情况的实时显示、实时记录，显示屏（10）内置通讯网卡或在PLC装置中设置网络交换机，并与PLC、变频器和矿山局域网形成网络通讯，实现对矿用通风机及其控制系统进行远程诊断和远程控制，实现矿用通风机的自动化运行。...
【技术特征摘要】
1.一种自动调节风量的矿用通风机控制系统，其特征在于:所述控制系统包括有变频系统、PLC系统和检测监控系统；所述变频系统包括有:动力电源进线装置(I)、动力电源馈电装置(2)和变频器；为驱动矿用通风机I (13)、矿用通风机II (14)的电动机I (11)、电动机II (12)提供频率及电压可变的交流动力电源；所述PLC系统包括有:控制电源进线装置(3)、控制电源馈电装置(4)和PLC装置I Cl)、PLC装置II (8);所述检测监控系统包括有:操作台(9)、显示屏(10)、安装在矿用通风机I处的传感器I (15)、安装在矿用通风机II处的传感器II (16)及安装在采掘作业面井巷中的传感器111(17);操作台(9)内置PLC远程I/O接口模块，并装有开关、按钮和电位计控制器件，这些器件用于在手动方式下控制矿用通风机的启、停；同时，操作台(9)上装有信号灯和显示仪表，用于显示矿用通风机I (13)、矿用通风机II (14)的运行状态和重要参量，显示屏(10)为计算机或工控机，通过网络通讯的方式，与PLC、变频器进行信息交换，在显示屏上可以观察到关键参量和重要信号情况如电动机I (11)、电动机II (12)的功率、功率因数、电压、电流、频率、定子绕组的温度，矿用通风机I (13)、矿用通风机II (14)的轴承温度、水平和垂直振动幅值，采掘作业面巷道中风的静压、动压、速度和流量；显示屏(10)以数据、曲线和表格形式完成对矿用通风机整个运行过程的关键参量和重要信号情况的实时显示、实时记录，显示屏(10)内置通讯网卡或在PLC装置中设置网络交换机，并与PLC、变频器和矿山局域网形成网络通讯，实现对矿用通风机及其控制系统进行远程诊断和远程控制，实现矿用通风机的自动化运行。2.根据权利要求1所述的一种自动调节风量的矿用通风机控制系统，其特征在于:获得通风机所覆盖的采掘作业面有关风压、风速或风量的方式有两种，其一是，在巷道中合适的场所安装能够真实反映采掘作业面通风情况的风压、风速或风量传感器，直接从这些传感器中...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑孝平，焦潞平，
申请(专利权)人：洛阳源创电气有限公司，山西潞安集团余吾煤业有限责任公司，
类型：发明
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