专利名称：煤矿井下智能化局部通风系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通风系统，特别是涉及一种用于煤矿井下掘进工作面局部通风的煤矿井下智能化局部通风系统。
背景技术：
目前，煤矿井下掘进工作面局部通风按规定采用双风机双电源为工作面不间断送风，一般只采用额定转速的工频风机为工作面供风，不能随着瓦斯浓度变化进行风量大小的自动调节；随着掘进巷道的不断延伸，工作面对风量需求不断增大，一般采用较大型号局部通风机为工作面送风，这样势必造成送风量与实际需要量不相符，即距离近风量过大，同时浪费电能；当工作面瓦斯积存时，只能通过人工进行瓦斯抽排放，不能实现自动抽排放瓦斯；存在风机正常运转，导风筒中间撕裂漏风，工作面送风量不足，但还不能及时发现的情况。本公司的煤矿井下对旋风机电气控制装置(专利申请号201220010096. 6)提供一种将 变频调速装置、控制器和工频启动开关控制本体组合在一起的煤矿井下对旋风机电气控制装置。使用的实践证明这种装置集成化程度高，但体积大，重量沉，操作使用不方便。因此我公司在此基础上又发明了煤矿井下智能化局部通风系统。
发明内容本实用新型的发明目的在于针对现有技术体积大，重量沉，操作使用不方便的缺陷，提供一种风机变频调速、双风机双电源自动切换、停风断电闭锁、瓦斯超限断电闭锁、闭锁报警，通风系统运行状态上传上位机，体积小、重量轻、操作使用方便的煤矿井下智能化局部通风系统。实现上述发明目的采用以下技术方案一种煤矿井下智能化局部通风系统，包括矩形防爆箱、环形圆筒状结构的变频调速装置、对旋风机、导风筒、智能组合开关、声光报警器、瓦斯传感器、风量传感器，所述的变频调速装置与对旋风机连接，对旋风机与导风筒连接构成系统的送风部分；智能组合开关与声光报警器、瓦斯传感器、风量传感器连接构成系统的控制部分。变频调速装置与智能组合开关由电缆连接。作为优选方案，所述的系统由两台变频调速装置、一台智能组合开关、两台声光报警器、两组六个瓦斯传感器、一个风量传感器、两台对旋风机、导风筒组成，六个瓦斯传感器分为两组，每组三个。作为优选方案，所述的两台变频调速装置为专供变频调速装置和备用变频调速装置；智能组合开关由专供智能开关和备用智能开关组合为一体，专供变频调速装置被控于专供智能开关，备用变频调速装置被控于备用智能开关，各自形成回路，其中专供智能开关和备用智能开关分别与一组瓦斯传感器、风量传感器、声光报警器连接，分别与各自的电源线连接；专供变频调速装置和备用变频调速装置依次与专供对旋风机、备用对旋风机用法兰连接。作为优选方案，所述的智能组合开关本体主要由通信模块、可编程逻辑控制器PLC,真空接触器，分段隔离开关，本安电源组成，安装在智能组合开关的防爆壳体内，智能组合开关的智能开关接线盒安装在智能开关壳体上，智能开关接线盒上设置有线缆引入装置；人机对话界面显示屏和操作按钮安装在智能开关壳体上；智能组合开关通过RS — 485通讯接口，对变频调速装置进行控制和人机对话。
作为优选方案，所述的专供对旋风机、备用对旋风机分别通过导风筒三通与导风筒连接，该导风筒上设置有风量传 感器。作为优选方案，所述的变频调速装置置于矩形防爆箱内，矩形防爆箱上盖装有显示屏和对风机进行变频调速的操作按钮，散热器作为矩形防爆箱底盖，散热器的散热片顺风流方向置于环形圆筒内侧，矩形防爆箱置于环形圆筒的外侧。作为优选方案，变频调速装置的变频器本体内的电气总线通讯接口通过接线腔与外围智能开关相连接。采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的变频调速装置与局部通风机和导风筒构成煤矿井下智能化局部通风系统的供风部分；智能组合开关、声光报警器、瓦斯传感器、风速传感器构成煤矿井下智能化局部通风智能化系统的控制部分。控制部分的智能组合开关采用可编程控制器PLC技术，将采集到的瓦斯传感器和风速传感器或者井下监控系统的信号数据由PLC进行分析、判断、处理和控制，实现采掘工作面智能化送风，其显著的优点在于根据瓦斯浓度变化调整风机运行频率瓦斯传感器测得瓦斯浓度高时，风机加速运转，瓦斯传感器测得瓦斯浓度底时，风机减速运转，所述双风机双电源自动切换，当专供送风部分出现风机故障或电源故障时，专供部分风机自动切换到备用送风部分，使备用风机自动运转。风电闭锁当风机故障和电源故障供风系统停止送风时切断周围多路电器设备供电电源，所述瓦斯闭锁，当瓦斯传感器或监控系统测得工作面瓦斯浓度超限时切断周围电器设备供电电源。闭锁报警当供风系统风电闭锁或瓦斯断电闭锁时，声光报警器发出相应的语音和灯光报警。自动抽排放瓦斯当工作面瓦斯积存时，智能组合开关按煤矿安全规定的设定值，根据瓦斯传感器的探测数据，调节风机转速，实现自动抽排放瓦斯，防止造成“一风吹”现象。导风筒漏风报警能及时发现风机正常运转，导风筒中间撕裂漏风，工作面风量不足，声光报警器发出相应的语音和灯光报警。上传信号将供风系统运行的是状态通过乙泰网传输至地面监测系统。本系统将散热器作为防爆箱底盖，即散热器不但是防爆箱底盖，同时又起到散热器的作用，把防爆箱置于环形圆筒外侧，而散热片顺风流方向置于环形圆筒内侧。变频器本体内的电气总线通讯接口通过接线腔与外围智能开关相连，也可实现变频调速装置智能化控制。本系统的变频调速装置置于防爆箱体内，具有体积小重量轻，操作使用方便，数字化、智能化等优点。
[0019]图I是本实用新型的系统结构框图。图2是本实用新型的供风部分结构示意图。图3是本实用新型的控制部分结构示意框图。图4、图5是本实用新型的变频调速装置结构示意图。图6是变频调装置上盖的结构示意图。图7是变频调装置散热器的结构示意图。图8是变频调装置本体的结构示意图。图9是智能开关的结构示意图。图中专供部分A，备用部分B，变频调速装置1、1_1，对旋风机2、2_1，导风筒三通3，导风筒4，风量传感器5，智能组合开关6，瓦斯传感器7，声光报警器8，防爆箱9，接线箱10，环形筒体11，散热器12，防爆箱上盖13，上盖连接法兰14，箱体法兰15，法兰底座16，箱体底盖连接法兰17，底盖18，散热片19，变频器显示屏20，变频器按钮21，变频器本体22，智能组合开关隔爆箱23，智能组合开关接线箱24，智能组合开关电缆引入装置25，智能组合开关本体26，智能组合开关显示屏27，智能组合开关操作按钮28。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。本实施例是一种煤矿井下对旋风机变频调速装置，是对现有技术的改进，改进的部位及设计思想是1.为了实现集中控制，本发明由变频调速装置、智能组合开关、声光报警器、瓦斯传感器、风量传感器、局部通风机和导风筒组成。变频调速装置与局部通风机和导风筒构成煤矿井下智能化局部通风系统的供风部分；智能组合开关、声光报警器、瓦斯传感器、风速传感器构成煤矿井下智能化局部通风智能化系统的控制部分。2.为便于散热，供风部分的变频调速装置为环形圆筒状，用法兰与风机连接，利用局部通风机的风流强制冷却散热器，且通过导风筒为掘进工作面供风；3.为了实现智能化控制，控制部分的智能组合开关采用可编程控制器PLC技术，将采集到的瓦斯传感器和风速传感器或者井下监控系统的信号数据由PLC进行分析、判断、处理和控制，实现采掘工作面智能化送风，即根据瓦斯浓度变化实现风机变频调速、双方风机双电源自动切换、停风断电闭锁、瓦斯超限断电闭锁，且可闭锁报警，可将通风系统运行状态上传上位机。具体结构见附图1，这种煤矿井下智能化局部通风系统，由两台变频调速装置、一台智能组合开关、两台声光报警器、两组六个瓦斯传感器、一个风量传感器、两台对旋风机、导风筒组成，六个瓦斯传感器分为两组，每组三个。两台变频调速装置由专供变频调速装置和备用变频调速装置组成；智能组合开关6由专供智能开关和备用智能开关组成，专供变频调速装置被控于专供智能开关，备用变频调速装置与备用智能开关连接，各自形成回路，分为专供部分A和备用部分B两部分，专供部分A由专供智能开关、专供变频调速装置、专供对旋风机等组成，专供智能开关的输入端与专供电源线连接，与一组瓦斯传感器、风量传感器连接，专供智能开关的输出端与声光报警器连接，与专供变频调速装置连接，专供变频调速装置的输出端与专供对旋风机用法兰连接。备用智能开关的输入端与备用电源线连接，与一组瓦斯传感器、风量传感器连接，备用智能开关的输出端与声光报警器连接，与备用变频调速装置，备用变频调速装置的输出端与备用对旋风机用法兰连接。[0031]图2是本实用新型的供风部分。供风部分由两台变频调速装置，两台对旋风机，所述控制部分的智能组合开关6控制专供部分A和备用部分B。该部分由专供变频调速装置I、备用变频调速装置1-1、专供对旋风机2、备用对旋风机2-1、导风筒4等组成。专供变频调速装置I与对旋风机2连接，备用变频调速装置1-1与对旋风机2-1连接，对旋风机2、对旋风机2-1的出风口分别用导风筒三通3与导风筒4的进风口端连接，导风筒4出风口端安装风量传感器5。图3，图9是本实用新型的智能化控制部分。该部分由智能组合开关6、风量传感器5,瓦斯传感器7、声光报警器8等组成,瓦斯传感器7三个一组,一组是Tl T2 T3,另一组T3 T2 Tl。智能组合开关6用于控制图I中的专供部分A、备用部分B。风量传感器5，瓦斯传感器7分别对瓦斯浓度、风量进行探测监控。 见附图9，智能组合开关6由智能组合开关壳体23，智能组合开关接线箱24，智能组合开关线缆引入装置25，智能组合开关本体26，智能组合开关显示屏27，智能组合开关操作按钮28等组成。智能组合开关6由专供和备用智能开关组合为一体，其智能组合开关本体26采用可编程控制器PLC技术，包含通信模块、可编程逻辑控制器PLC30，真空接触器，分段隔离开关等电器元件，智能组合开关本体26安装在智能开关壳体23内。各个传感器或者井下信号监控系统采集的信号数据传送给可编程逻辑控制器PLC进行分析处理。智能组合开关6的智能开关接线箱24安装在智能开关壳体23上，智能开关接线盒24上设置有智能组合开关线缆引入装置25。人机对话界面智能组合开关显示屏27和智能组合开关操作按钮28安装在智能开关壳体23上。智能组合开关6通过RS — 485通讯接口，对变频调速装置I进行控制和连接人机对话的人机对话界面智能组合开关显示屏27。见附图4，图8，变频调速装置I由防爆箱9，接线箱10，散热器12、变频器本体22等组成，制作成环形筒体11的形状。变频器本体22置于防爆箱9内，防爆箱9的一侧设置有接线箱10，防爆箱9与接线箱10水平并列设置，位于环形筒体11的上，散热器12的散热片19顺风流方向置于环形筒体11内侧。见附图4，见附图5，附图7，防爆箱9上端设有防爆箱上盖连接法兰14，防爆箱上盖13与上盖连接法兰14用紧固螺栓连接紧固。防爆箱箱体法兰15与变频调速装置上的法兰底座16用紧固螺栓连接紧固，使防爆箱9与环形圆筒11连结成一个整体。散热器12由防爆箱底盖18和散热片19构成，防爆箱底盖18安装在箱体底盖连接法兰17上，防爆箱底盖18上安装散热片19，散热片19顺风流方向安装在防爆箱底盖18上，置于变频调速装置的环形筒体11内。见附图6，防爆箱上盖13上设有变频显示屏20，变频器按钮21，通过调节变频器按钮21可直接设定对旋风机2的运转频率。见附图8，变频器本体22置于防爆箱9内，变频器本体22的电气总线通讯接口通过接线箱10与智能组合开关6相连，实现对旋风机2的智能化控制。本实用新型的工作过程 根据瓦斯浓度变化调整风机运行频率瓦斯传感器测得瓦斯浓度高时，风机加速运转，瓦斯传感器测得瓦斯浓度低时，风机减速运转，所述双风机双电源自动切换，当专供送风部分出现风机故障或电源故障时，专供部分风机自动切换到备用送风部分，使备用风机自动运转，所述风电闭锁，当风机故障和电源故障供风系统停止送风时切断周围多路电器设备供电电源，所述瓦斯闭锁，当瓦斯传感器或监控系统测得工作面瓦斯浓度超限时切断周围电器设备供电电源，所述闭锁报警，当供风系统风电闭锁或瓦斯断电闭锁时，声光报警器发出相应的语音和灯光报警，所述自动抽排放瓦斯，当工作面瓦斯积存时，智能组合开关按煤矿安全规定的设定值，根据瓦斯传感器的探测数据，调节风机转速，实现自动抽排放瓦斯，防止造成“一风吹”现象，所述导风筒漏风报警，能及时发现风机正常运转，导风筒中间撕裂漏风，工作面风量不足，声光报警器发出相应的语音和灯光报警，所述上传信号，将供风系统运行的是状态通过乙泰网传输至地面监测系统。变频调速装置的工作过程见图9，两路供电电源经两路电缆引入装置25输入到智能组合开关6后，分别经过各自的隔离开关一真空接触器一PLC控制保护系统后，输入到专供和备用变频调速装置1、1_1的输入端，经变频器本体22的电气总线通讯接口一电源滤
波器一交流电抗器一整流模块整流，将交流电变换成直流电后，该直流电源被送入到IGBT逆变模块，经此模块将直流电源逆变成频率可调的交流电源，同时供给对旋风机2的一级、二级电机，实现风机变速可调。系统的超前漏电保护过程两路供电电源经两路电缆引入装置25输入到智能组合开关6后，将专供电路开关的PLC中的电子保护模块，进行漏电检测，所检回路无漏电时，且与智能组合开关6相联接的风量传感器5、瓦斯传感器7得电工作，将现场检测到的参数送入到智能组合开关6中的可编程逻辑控制器PLC中，在PLC中进行分析、比较、判断。智能组合开关6专供部分的开关中间继电器得电且常开点闭合，为启动专供部分作准备，按下智能组合开关6中的专供部分起动按钮，智能组合开关6专供部分的真空接触器主触点闭合，交流电输入置到专供部分A变频调速装置的输入端，该输入电源经变频调速装置工作后，变成频率可调地三相交流电源给专供风机I的两级电机运转，以实现专风机2的智能供风。系统智能化控制过程1.在局部通风机工作现场，安装设置了风量传感器5和瓦斯传感器7，传感器将现场工作环境中检测到的参数送入到智能组合开关6专供部分中的可编程控制器PLC进行比较。2.风量传感器5检测到导风筒4出口的风量小于对旋风机2出口的风量值超过规定数值时，声光报警器8发出语音和灯光报警；3.瓦斯传感器7检测到的参数值如果符合PLC中设定值的要求，则PLC按先前给定指令控制变频变频调速装置I变频调速，即检测到的参数值比正常值大，则PLC通过RS485通信口向变频变频调速装置I发出指令，增大输出频率，增大专供对旋风机2转速，当瓦斯参数下降时，降低输出频率，减小对旋风机2转速，直至达到PLC中设定的正常值要求。4.当专供供风部分A出现机械故障或电源故障风机停止运转时，PLC按先前给定指令是系统自动切换到备用供风部分B ;5.瓦斯传感器7检测到的参数值超过安全规定时，PLC按先前给定指令切断周围电气设备的供电电源，实现瓦斯闭锁，声光报警器8发出语音和灯光报警；6.系统的工作状况通过PLC的RS485通信口在智能组合开关显示屏27显示出来。在智能组合开关6加入的通信模块将系统的工作状况通过乙泰网上传上位机。
权利要求1.一种煤矿井下智能化局部通风系统，包括矩形防爆箱、环形圆筒状结构的变频调速装置、对旋风机、导风筒、智能组合开关、声光报警器、瓦斯传感器、风量传感器，其特征在于，所述的变频调速装置与对旋风机连接，对旋风机与导风筒连接构成系统的送风部分；智能组合开关与声光报警器、瓦斯传感器、风量传感器连接构成系统的控制部分；变频调速装置与智能组合开关用电缆连接。
2.根据权利要求I所述的煤矿井下智能化局部通风系统，其特征在于，所述的系统设置两台变频调速装置、一台智能组合开关、两台声光报警器、两组六个瓦斯传感器、一个风量传感器、两台对旋风机、导风筒，六个瓦斯传感器分为两组，每组三个。
3.根据权利要求2所述的煤矿井下智能化局部通风系统，其特征在于，所述的两台变频调速装置由专供变频调速装置和备用变频调速装置组成；智能组合开关由专供智能开关和备用智能开关组合为一体，专供变频调速装置与专供智能开关连接，备用变频调速装置与备用智能开关连接，各自形成回路，其中专供智能开关和备用智能开关分别与一组瓦斯传感器、风量传感器、声光报警器连接，分别与各自的电源线连接；专供变频调速装置和备用变频调速装置依次与专供对旋风机、备用对旋风机用法兰连接。
4.根据权利要求3所述的煤矿井下智能化局部通风系统，其特征在于，所述的智能组合开关本体主要由通信模块、可编程逻辑控制器PLC30，真空接触器，分段隔离开关，本安电源组成，安装在智能组合开关的防爆壳体内，智能组合开关的智能开关接线盒安装在智能开关壳体上，智能开关接线盒上设置有线缆引入装置；人机对话界面显示屏和操作按钮安装在智能开关壳体上；智能组合开关通过RS — 485通讯接口，对变频调速装置进行控制和人机对话。
5.根据权利要求3所述的煤矿井下智能化局部通风系统，其特征在于，所述的专供对旋风机、备用对旋风机分别通过导风筒三通与导风筒连接，该导风筒上设置有风量传感器。
6.根据权利要求I所述的煤矿井下智能化局部通风系统，其特征在于，所述的变频调速装置置于矩形防爆箱内，矩形防爆箱上盖装有显示屏和对风机进行变频调速的操作按钮，散热器作为矩形防爆箱底盖，散热器的散热片顺风流方向置于环形圆筒内侧，矩形防爆箱置于环形圆筒的外侧。
7.根据权利要求I所述的煤矿井下智能化局部通风系统，其特征是变频调速装置的变频器本体内的电气总线通讯接口通过接线腔与外围智能开关相连接。
专利摘要一种通风系统，特别是涉及一种用于煤矿井下掘进工作面局部通风的煤矿井下智能化局部通风系统。包括矩形防爆箱、环形圆筒状结构的变频调速装置、对旋风机、导风筒、智能组合开关、声光报警器、瓦斯传感器、风速传感器传感器，所述的变频调速装置与对旋风机连接，对旋风机与导风筒连接构成系统的送风部分；智能组合开关与声光报警器、瓦斯传感器、风量传感器连接构成系统的控制部分。变频调速装置与智能组合开关由电缆连接。其显著的优点在于本系统根据瓦斯浓度变化调整风机运行频率，实现风电闭锁、闭锁报警、自动抽排放瓦斯、导风筒漏风报警，本系统的变频调速装置置于防爆箱体内，具有体积小，重量轻，操作使用方便，数字化、智能化等优点。
文档编号H02P5/74GK202531205SQ201220155148
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者卢玉山, 卢玉彬, 李峰, 王顺海 申请人:唐山开实机电设备有限公司