煤矿主通风机的改造

冯培军 

阳煤集团山西新景矿煤业有限责任公司机电工区 山西 阳泉 045008

摘要：针对煤矿的主通风机的应用现状进行简要的分析，并对主通风机的变频及问题进行了研究，提出了在煤矿开采中主风机变频驱动改造的方法策略，以提高煤矿主通风机的通风效率，改善煤矿通风效果，以为后期煤炭生产提供理论依据。  

关键词：煤矿开采 通风系统 变频驱动 应用分析 

在我国的煤矿企业中，由于煤炭开采而导致的采矿事故时有发生，不仅直接威胁到了开采人员的生命财产安全，而且影响了社会的和谐和稳定。究其原因，除了技术落后，企业管理不当以外因素，由于煤矿主通风机原因，通风系统故障或者通风不足而引起的通风事故是矿难的主导因素。对煤炭开采行业的供风系统管理及设备优化成为了现阶段重点解决的安全问题，为煤矿企业提供安全保障，对煤炭开采有着现实的重要意义。1 我国煤炭开采通风系统特点分析

通风系统组成了煤炭开采的重要构成部分，在矿井中，通风功能的实现主要依靠的设备是主通风机。地面压缩机构成了主通风机的其中一部分，地面上的空气被压缩机压缩后输送到矿井内部，为采矿人员提供新鲜空气，达到矿井内的气体平衡，置换井内的有毒气体。由于通风系统的作业周期较长，伴随着矿井的开采作业形成了渐进式的通风作用方式，供气通风管道的入井进度逐渐加长。然而必须注意的是，通风管道的加长会增加了空气运输的阻力和运输的时间，不仅降低了进入矿井空气质量，还会增加供风系统的负荷量，降低了通风效果。在这种背景下，为解决此类问题，煤矿企业通过增加压缩机的方式，但直接影响了煤矿企业的风压，增加了煤炭开采成本，具有较低的可行性，因此，煤矿的主通风机的改造成为了必经途径。  2 煤矿主通风机变频技术的意义与原理介绍  2.1 煤矿主通风机采用变频控制的意义 

煤矿的主通风机的风量与井下风量息息相关，当井下的风量小则不利于矿井的通风，当主通风机的额定风量大于矿井的通风量，才能保证压缩机正确运转并输送风量。为了解决井下风压小的问题，用采取必要的通风改造手段，例如，改变风机叶片角度、调节风门及设置风障等传统措施，平衡井下和压缩机的风量的，保证主通风机运行正常状态，满足井下风量需求。然而，由于传统的调节方式增加了压缩机的耗能，增加了采矿成本，因此，寻找新的改造方式，通过采用变频技术来控制主通风机的供风量，平衡井下和地面的风压，既能降低耗能又能达到通风效果。2.2 变频原理介绍与分析  

影响电机转动机的转速因素主要有三个：电机电源频率、电机转差率及电机极对数。这三个要素相互影响，三个变量的关系直接影响到了电动机的转速。任何一个要素变量的变化都是对电动机的转速调节，而效果最佳就是电源频率的调节，因此，调节电机电源频率，引入变频驱动，实现对主通风机的改造。  3 煤矿主通风机变频驱动的改造及应用  3.1 煤矿主通风机变频驱动调速系统改造  

目前，煤矿主通风机变频驱动系统的调节是远程的控制来实现，主要有三个元件构成：PLC控制器、变频器、风压及温度传感器。这三个元件形成了系统性组合回路，该组合回路必须配备设备来远程控制和调。该三个元件构成的组合回路组成了变频驱动调速系统，运行原理是利用压力及温度传感器来对主通风机的供风量进行分析和计算，结合井下和地面的风压平衡，安装传感器在在通风管道出口处，传递风量和风压信息到PIE控制系统，而后调节风机的运转速度，变频器在整个系统回路中起到的改变运转频率的作用，既能降低能耗，又能保证通风量，保障了煤炭的安全生产，过程下图所示。图1 变频器控制示意图

由图1可知：PLC控制器与另两个元件不在同一水平线上，可看出PLC控制器的重要性，接收通风管道末端传递的风压变化和风量大小信号，并同时对传递来的信息做出处理和反应，为了维持压缩机的风压动态平衡，而发出变频的信号，减少了供风压力，达到了风量的供需平衡，减少供风的阻力，从而实现了调节压缩机电源频率。传统的变频处理是人工调节挡板的方式控制矿井的需风量，减少矿井的需求来满足压缩机的供风量，这种变频处理的确减少耗能，但增加人力负担，变频驱动正好弥补了传统手工的不足。同时，煤矿主通风的PLC控制器控制的变频驱动还能降低能耗，通风机的风压和风量受到来自驱动的自动化调节，节约电能消耗。同时，变频驱动系统能够实现设置程序，结合矿井的开采进程来选择主通风机组的变频控制系统，根据供需来达到主通风机组的手动、自动等多种方式的自由切换的多元化控制。举例来说，若通风机组变频器出现故障，系统智能化采取自动模式实现紧急制动；严重情况下，若矿井内出现矿难火灾事故，系统自动启用应急连锁装置，PLC控制器发出变频指令，自动化地反转切断供主扇电机的风 359

科学管理开关，实现自动灭火功能，降低矿难火灾损失。2019年第8期3.2 变频驱动技术在主通风机的改造

变频技术应用在主通风机改造中，并运用在煤炭主通风机组中，能够发挥供风机组节能的自动化、智能化的控制，平衡了供风量和需风量的关系。可见，变频技术在主通风机啊的改造中起到的核心作用。该变频技术能够改造主通风机最重要的要点在于，改造主通风机的自动化传感系统，利用远程传感元件来对通风的效果的各种信号判断、传输，依据煤炭开采所需检测的信号来调节电机转速，实现通风和节能目的。变频技术应用在主通风机的改造优势在于通风设备的自动化控制，提高煤炭生产企业自动化及智能化水平。则通过降低风机功率来减小送风量，这样一来通过结合煤矿井下实际情况来调节主通风机工作效率能够实现较好的节能效果。4 结束语

总之，通风系统作为煤矿生产中重要组成部分，它不但关系到煤炭开采量以及井下各项作业安全性，同时也是避免发生人员生命财产损失的关键设备。因此，加强对煤矿企业的通风设备改造管理，引入先进的变频驱动技术对煤炭开采通风系统实施合理性改造，既能兼顾安全生产又能降低能耗，推动煤炭行业的健康发展。  参考文献 

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3.3 变频驱动技术在煤矿主通风机节能的改造

为了保证煤矿生产安全性，主通风机功率往往都十分大，这就意味着其需要消耗的电量很多。对此为了响应国家对煤炭行业节能增效的号召，可以采取变频驱动技术对煤矿主通风机进行改造。为此，我们可以将变频器和PLC控制器安装到煤矿主通风机中，这样一来能够使得通风系统实现对温度的自动监测以及风量大小控制。简单点说，一旦监测到温度超出设定范围后，系统将会自动调节主通风机加大风量，反之作者简介

冯培军（1972—），男，本科，毕业于太原理工大学工业电气自动化专业，电气工程师，研究方向：煤矿供电、大型搞定设备电气控制。

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在实际生产过程中，超声波探伤用途较为广泛，主要是探测金属内部的缺陷。对于表面的裂纹很容易发现，而对于内部的缺陷智能通过探伤仪来检测。例如，液压设备的杆件，电机的轴承等，当其内部存在缺陷时，很容易导致杆件断裂或轴承断裂，引发矿山机电安全事故。此外，超声波探伤对电铲的铲杆、重要的传动轴、传动齿轮、举升缸等部件进行检修也有非常好的效果，为确保矿山设备检修的质量奠定了技术保障基础。2.3 振动监测技术

在矿山采掘设备中，大多是大功率的机电设备，在设备运行时会产生一定的振动。而设备的动力传输和运动的传递多采用轴、轴承、齿轮等构件来完成，一旦这些构件发生破坏，轻则影响设备的寿命，重则导致重大的安全事故。这些构件大多位于设备的内部，凭借人的主观感觉很难对其运行状态做出准确的判断。在这种情况下，可以通过振动监测技术来对机械杆件的运行状态来监控。在实施时，只需在设备的轴承、轴等相应的部位安装上振动传感器，就可以实时查看设备的运行状况。根据监测的运行状态，可以对机械设备制定合适的维护及维修方案，给设备的运行管理和维修管理带来了方便，极大的提升了设备运行的可靠性，保证了煤矿生产的安全性。这项技术有利于更早的发现机械设备的故障，防止了故障的扩大化，有着广泛的应用前景。由于机械设备种类的多样性，以及设备运 360

行的环境存在差异性，导致这项技术依赖于设备的故障经验，需要矿井积累丰富的设备维修数据。故障诊断技术主要是程序化模式，所以需要建立机械故障的数学模型，这给其应用带了一定的困难，需要企业和设备的生产厂家共同克服。但随着科学技术的不断进步，这项技术必将得到广泛的应用。3 结束语

随着矿井的现代化，机械设备变得越来越复杂。如何提升矿山机械设备的维修效率，对于保证矿井的高产高效是十分必要的。传统的经验式维修技术虽然直观，但是对设备故障的判断比较滞后，容易导致机械设备故障的扩大化。在这种形势下，引入矿山机械设备故障诊断技术势在必行。故障诊断技术实现了机械设备故障诊断的自动化，对故障的诊断较早，是一项有价值的技术。因此，在矿山设备维修工作实际开展过程中，相关工作人员应当对故障诊断技术充分认识，并且对该技术进行科学合理应用，在此基础上使其作用得以较好发挥，使矿山设备维修水平及质量得以提升，保证其得以更好应用。参考文献

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