专利名称：矿山主扇风机无缝节能切换系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及矿山主扇风机的控制系统，特别是一种矿山主扇风机无 缝节能切换系统。
背景技术：
主扇风机是矿山，特别是煤矿企业的主要设备，完成矿井通风的作 用，牵涉到矿下作业人员的安全，如果运行不良，将造成矿下的瓦斯累 积，容易发生爆炸事故，另外主扇风机还是功率较大的设备，耗电量大。
一般目前国内主扇风机采用的常规控制办法
电气部分采用常规控制办法，通过人工实现开停操作， 一旦风机出 现故障没有相应的应急措施，风机的运行性能通过单一的控制系统进行 监视，不能与电控和变频器进行有机的联系，对井下风量需求变化时， 不能进行风量调节，造成电量的浪费，同时也会造成风机运行的不稳定。 采矿行业对井下供风量的要求比较高，所以对风机设备运行的可靠性要 求也高，行业强制要求风机采用一开一备的配置方式，为保证设备的可
靠，通常会定期(通常在15 30天)进行设备轮流运行，在轮换过程中 会出现一段时间(2 4分钟)的停机，这对于具有瓦斯，特别是高瓦斯的煤矿行业存在很大的危险，国内已经发生多起这样的瓦斯爆炸事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山主扇风机无缝节能切换系统，主要 解决上述现有技术所存在的技术问题，使用时，从运行风机转到备用风
机运行时，井下风量保持基本不变，避免常规更换风机运行需要2~4分 钟停顿的情况，这种能力对高瓦斯矿意义重大。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的
一种矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特征在于它包括一端分别 与立井井筒连通的第一风机通道和第二风机通道，所属的第一风机通道 和第二风机通道的另一端设置由分别由两台电机控制的第一风机和第 二风机；第一风机通道和第二风机通道内分别设置两个电动碟阀；所述 的电机、风机、电动碟阀均由PLC控制。
所述的矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特征在于系统通过PLC 控制的操作流程如下
A风机启动过程先打开风机前端的蝶阀，待完全打开后，启动风 机的电机；
风机关闭过程停风机的两台电机，再关断风机前端的蝶阀； C从第一风机到第二风机倒换过程先停第一风机的两台电机，再 关断第一风机通道的蝶阀；待第一风机通道蝶阀全部关到位，开启第二 风机通道的蝶阀，待第二风机通道的蝶阀开启到位后，再启动第二风机 的两台电机。所述的矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特征在于所述的电机与 蝶阀之间分别安装设置在风机通道副门上的副门蝶阀及负压变送器；所 属的副门蝶阀与负压变送器也由PLC控制。
所述的矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特征在于系统通过PLC 控制的第一风机到第二风机倒换过程是
将第二风机通道的副门蝶阀打开，待完全打开后，启动第二风机的 电机，电机启动完毕后，打开第二风机通道内远离副门蝶阀的蝶阀；待 蝶阀完全打开后，第一风机的副门蝶阀逐渐等速打开，同时，第一风 机通道内靠近副门蝶阀的蝶阀逐渐关闭，这个过程使蝶阀的关闭程度跟 踪副门蝶阀，使负压保持在一定范围；在副门蝶阀打开的同时，第二风 机通道内的另一蝶阀逐渐打开，其打开模式为等速进行的模式，而第二 风机通道的副门蝶阀再逐渐关闭，待副门蝶阀完全关闭后，停第一风机 的电机，同时关第一风机通道的副门蝶阀和另一蝶阀，到此整个换机过 程结束。
所述的矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特征在于所述的第一风 机通道和第二风机通道内设有气水交换区。
与现有技术相比，本发明的特点如下 (1)控制系统一体化
本发明的控制系统将高压电气控制、变频控制和风机参数监控集成 到一个系统中来，操作人员在一个操作界面上就可以观察和操作与主扇 风机有关的所有功能，因为风机控制及运行的所有电气、机械上的参数 都归纳到一个操作系统中，所以可以实现各种故障的应急处理，如在检测到运行风机出现故障(不管风机振动还是电气故障)，可以自动切换 到备用风机，整个过程自动完成，无需人工介入，这样可以大大减少井 下瓦斯累积爆炸的危险。
另外， 一体化的系统可以同时监测运行设备的各种参数，给用户或 设计人员提供最实时真实的数据，为设备安全高效运行提供原始数据。
(2) 节能运行
本发明的一体化系统具有内置PID运算策略，可以让风机以恒压运 行的方式为井下提供稳定的动力源，会根据井下对风量的要求自动调 节，达到节能目的，次功能可以与变频器或调节阀配合使用，最好采用
变频器，控制过程在风机前段的立井中安装一个负压变送器，系统检 测立井压力，控制系统根据用户在系统中设定一个控制目标值对风机进 行调速，保持立井负压为一个稳定值，相当于给井下提供一个稳定的抽 风动力源，同时减少了无谓的电能浪费。
(3) 风机无缝倒换机
从运行风机转到备用风机运行时，井下风量保持基本不变，避免常
规更换风机运行需要2~4分钟停顿的情况，这种能力对高瓦斯矿意义重 大。
图1是本发明系统的结构示意图2是本发明控制系统的结构示意图。
具体实施例方式
请参阅图1，本发明公开了一种矿山主扇风机无缝节能切换系统。 如图所示它包括一端分别与立井井筒连通的第一风机通道和第二风机 通道，所属的第一风机通道和第二风机通道的另一端设置由分别由两台
电机IOI、 102、 201、 202控制的第一风机1和第二风机2;第一风机通 道和第二风机通道内分别设置两个电动碟阀11、 12、 21、 22;所述的电 机、风机、电动碟阀均由PLC控制。 系统通过PLC控制的操作流程如下
A风机启动过程先打开风机l、 2前端的蝶阀11、 12、 21、 22， 待完全打开后，启动风机的电机IOI、 102、 201、 202;
B风机关闭过程停风机的两台电机IOI、 102、 201、 202，再关断 风机前端的蝶阀11、 12、 21、 22;
C从第一风机1到第二风机2倒换过程先停第一风机1的两台电 机101、 102，再关断第一风机通道的蝶阀11、 12;待第一风机通道蝶 阀ll、 12全部关到位，开启第二风机通道的蝶阀22、 21，待第二风机 通道的蝶阔22、21开启到位后，再启动第二风机2的两台电机201、202。
作为一种改进的方式，系统结构可以做如下改变所述的电机IOI、 102、 201、 202与蝶阀11、 12、 21、 22之间分别安装设置在风机通道副 门上的副门蝶阀13、 23及负压变送器P1、 P2;所属的副门蝶阀与负压 变送器也由PLC控制。
系统通过PLC控制的第一风机1到第二风机2倒换过程是
将第二风机通道的副门蝶阀23打开，待完全打开后，启动第二机的电机201、 202，电机启动完毕后，打开第二风机通道内远离副门蝶 阀23的蝶阀22;待蝶阀22完全打开后，第一风机l的副门蝶阀13逐 渐等速打开，同时，第一风机通道内靠近副门蝶阀13的蝶阀11逐渐 关闭，这个过程使蝶阀11的关闭程度跟踪副门蝶阀13，使负压保持在 一定范围；在副门蝶阀13打开的同时，第二风机通道内的另一蝶阀21 逐渐打开，其打开模式为等速进行的模式，而第二风机通道的副门蝶阀 23再逐渐关闭，待副门蝶阀23完全关闭后，停第一风机的电机10K 102，同时关第一风机通道的副门蝶阀13和另一蝶阀12，到此整个换机 过程结束。换机过程的核心在于对几个蝶阀的控制协调，努力保持风机 井口负压的稳定，免得造成风机喘振。
所述的第一风机通道和第二风机通道内设有气水交换区14、 24。
请参阅图2，本发明的控制系统具有如下优点-
(1) 实现主扇风机的在线检测和控制，及时发现存在的问题，并 自动采取相应措施。
(2) 实现主扇风机的无缝切换。
(3) 实现电控、风机运行一体化操作界面。
(4) 通过的PLC系统和计算机系统，实现各种的控制策略和数据 传输功能。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实 施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都 应为本发明的技术范畴。
权利要求
1、一种矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特征在于它包括一端分别与立井井筒连通的第一风机通道和第二风机通道，所属的第一风机通道和第二风机通道的另一端设置由分别由两台电机(101、102、201、202)控制的第一风机(1)和第二风机(2)；第一风机通道和第二风机通道内分别设置两个电动碟阀(11、12、21、22)；所述的电机、风机、电动碟阀均由PLC控制。
2、 根据权利要求1所述的矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特 征在于系统通过PLC控制的操作流程如下A风机启动过程先打开风机(1、 2)前端的蝶阀(11、 12、 21、 22)，待完全打开后，启动风机的电机(101、 102、 201、 202);B风机关闭过程停风机的两台电机(101、 102、 201、 202)，再关 断风机前端的蝶阀(11、 12、 21、 22);C从第一风机(1)到第二风机(2)倒换过程先停第一风机(1) 的两台电机(101、 102)，再关断第一风机通道的蝶阀(11、 12);待第 一风机通道蝶阀(11、 12)全部关到位，开启第二风机通道的蝶阀(22、 21)，待第二风机通道的蝶阀(22、 21)开启到位后，再启动第二风机 (2)的两台电机(201、 202)。
3、 根据权利要求1所述的矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特 征在于所述的电机(101、 102、 201、 202)与蝶阀(11、 12、 21、 22) 之间分别安装设置在风机通道副门上的副门蝶阀(13、 23)及负压变送器(Pl、 P2);所属的副门蝶阀与负压变送器也由PLC控制。
4、 根据权利要求3所述的矿山主扇风机无缝节能切换系统，其特 征在于系统通过PLC控制的第一风机(1)到第二风机(2)倒换过程是:将第二风机通道的副门蝶阀(23)打开，待完全打开后，启动第二 风机的电机(201、 202)，电机启动完毕后，打开第二风机通道内远离 副门蝶阀(23)的蝶阀(22);待蝶阀(22)完全打开后，第一风机(1) 的副门蝶阀(13)逐渐等速打开，同时，第一风机通道内靠近副门蝶 阀(13)的蝶阀(11)逐渐关闭，这个过程使蝶阀(11)的关闭程度跟 踪副门蝶阀(13)，使负压保持在一定范围；在副门蝶阀(13)打开的 同时，第二风机通道内的另一蝶阀(21)逐渐打开，其打开模式为等速 进行的模式，而第二风机通道的副门蝶阀(23)再逐渐关闭，待副门蝶 阀(23)完全关闭后，停第一风机的电机(101、 102)，同时关第一风 机通道的副门蝶阀(13)和另一蝶阀(12)，到此整个换机过程结束。
5、 根据权利要求1或3所述的矿山主扇风机无缝节能切换系统， 其特征在于所述的第一风机通道和第二风机通道内设有气水交换区(14、 24)。
全文摘要
本发明涉及矿山主扇风机的控制系统，特别是一种矿山主扇风机无缝节能切换系统。它包括一端分别与立井井筒连通的第一风机通道和第二风机通道，所属的第一风机通道和第二风机通道的另一端设置由分别由两台电机控制的第一风机和第二风机；第一风机通道和第二风机通道内分别设置两个电动碟阀；所述的电机、风机、电动碟阀均由PLC控制。使用时，从运行风机转到备用风机运行时，井下风量保持基本不变，避免常规更换风机运行需要2～4分钟停顿的情况，这种能力对高瓦斯矿意义重大。
文档编号F04B49/06GK101634294SQ20091005591
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者朱成刚, 李国庆 申请人:朱成刚