一种多进风井筒风流紊乱调控技术及装备的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多进风井筒风流紊乱调控技术及装备，属于煤矿通风与安全技术领域。
【背景技术】
[0002]机械抽出式矿井中，与地表直通的多进风井筒之间存在的闭合网孔，在有平均温度差或空气柱密度差的情况下，可产生阻碍某一井筒进风的自然风压。尤其在寒冷冬季，井筒更易发生风量明显减小、风流停滞甚至反向的不稳定现象，其属于局部通风系统风流紊乱问题，一直是威胁矿井安全生产反复多发的现场难题。
[0003]当井筒风量明显减小或风流停滞时，可造成井下皮带运输系统无风，受设备运转及围岩散热等因素影响，巷道温度过高；对于煤矿提升井，可使井底煤仓中释放的瓦斯无法稀释，导致局部巷道瓦斯积聚和传感探头报警，在电火花出现时还可引发瓦斯爆炸。风流反向时，可将井底瓦斯、粉尘及水蒸汽带入井口房，污染作业环境，缩短设备使用寿命。此外，由于自然风压作用，存在风流紊乱的进风井筒中易引起某一井筒进风量过大，超出井筒的防冻供热能力，引发淋水较大井筒壁面结冰，为井筒安全埋下重大隐患。
[0004]当前，针对冬季进风井筒的风流紊乱问题，生产现场主要采用减小井筒间风流温差、增加井筒间通风阻力和提高通风机静压等应急方法。这些控制方法虽然能够解决当时的井筒风流紊乱问题，但随着时间的推移，井筒反风、风量明显减小问题仍可反复出现，不能从根本上使问题得到解决。
[0005]冬季大气环境温度较低时，冷风流对进风井筒温度易产生较大影响，多采取井筒防冻措施。进风井筒在不同热源作用下，易于使井筒间产生平均温度差形成阻碍井筒进风的自然风压，且这种自然风压的大小易于随大气环境温度及井筒热源的变化而变化，这是多进风井筒风流紊乱现象易于反复出现的主要原因。
[0006]因此，需要根据井筒间自然风压的变化规律，开发一种能够方便有效调控井筒进风量，彻底解决风流紊乱问题的技术及装备。该技术装备对于增加通风系统稳定性、防止井筒结冰以及保障矿井的安全生产均具有重要意义。
【发明内容】
[0007]根据不断变化的大气环境及井筒温度，通过不断调节供给进风井筒的热风量，使易发生风流紊乱的井筒形成促进其进风的自然风压，增加其进风稳定性，进而使各进风井筒风流停滞或反向现象不再反复出现，是解决多进风井筒风流紊乱问题的技术关键。因此，本发明基于可控井筒热风的自然风压定向原理，旨在提供一种运行稳定，易于维护，能够从根本上方便、有效解决风流紊乱问题的技术及装备。
[0008]本发明是通过以下技术方案来实现的:
本发明所述的一种多进风井筒风流紊乱调控技术及装备，首先，对每个进风井筒安装一用一备热风机组，即利用压风机将冷风流压入机组壳体，被空气加热器加热后经过送风阀门和出风通道导出，利用热风道在井筒内与冷风混合，或直接由出风通道导入井口房内进行混合。其次，分别利用变频器、电动执行器、PLC及相关电路元件实现对各井筒机组风机转速和送风阀门开度的调节控制，进而实现对各井筒热风量的就地调控。然后，利用工业以太网和上位机监测调控软件，实现对井筒热风量的远程调控，使系统操作更加方便、有效、快捷。通过编制上位机软件，对所有井筒的热风机组可进行启停操作，并可对压风机运行状态、电控阀门开度以及故障显示等进行监测和调控。最后，在井筒内和井底、地面大气环境、机组出风通道处分别布置温度传感器，以及在进风井筒相关联络巷布置风速及瓦斯浓度传感器，监测大气环境温度、井筒风速与风量的变化情况，并将这些风流参数模拟量，通过交换机传输至PLC和上位机软件中。根据这些实时风流模拟量，编制自动调控程序，使系统自行调节压入各井筒热风量，改变井筒的平均风温和密度差，形成促进风流紊乱井筒进风的自然风压，最终达到改变井筒进风量的目的。
[0009]本装备利用变频控制柜、PLC及上位机监控软件，对压入每个井筒的热风量均可实现现场就地调节和远程监控调节。现场就地调节主要通过变频控制柜面板旋钮进行启动和风机转速调节。而远程监控调节，可根据井筒风流速度和温度，在上位机软件中输入阀门开度和变频风机频率进行手动调节，也可利用调控程序自动调节，当系统调控失败，导致井筒风速过小、壁面结冰或瓦斯浓度过高时，将发出声音报警信号，并显示故障信息。
[0010]本发明用于解决进风井筒风流发生紊乱问题之外，还可作为冬季井筒防冻设备。整套装备安全可靠、易于维护，能够方便、快捷、有效地增强通风系统的稳定性，提高井筒加热效果并防止井筒结冰，非常适合在井筒易于发生风流紊乱的矿井通风系统中推广、使用。
【附图说明】
[0011]图1本发明所述装备原理结构示意图。
[0012]图2本发明所述技术及装备现场实施与安装示意图。
[0013]图中:
1.变频压风机2.热风机组壳体3.空气加热器4.送风阀门5.出风通道6.热风道7.阀门电动执行器8.变频控制电路柜9.PLC控制电路柜10.隔热墙11.光纤及电缆12.交换机13.上位机14.地面温度传感器15.热风温度传感器16.井筒风流参数传感器。
【具体实施方式】
[0014]本发明的中心思想是利用变频器、PLC和电控阀门有效控制压入各进风井筒的热风量，并通过上位机监测调控软件，根据热风温度、流入井筒冷风温度、井筒内及井底温度、井筒风流速度及所含瓦斯浓度等传感器模拟量平衡各井筒风流的平均温度差及密度差，形成促进易风流紊乱井筒进风的定向自然风压，从而实现方便、快捷地对井筒风量的调节与控制，最终实现彻底解决多进风井筒风流紊乱问题。
[0015]下面结合附图1、2对本发明所述技术及装备进一步说明。
[0016]由图1所示，本发明所述技术及装备主要包括井筒热风生成系统、热风调控系统、风流参数采集系统和远程监测调控系统四个部分。
[0017]根据图2，其中热风生成系统主要包括变频压风机1、热风机组壳体2、空气加热器3、送风阀门4和出风通道5。对于每个进风井筒，分别安装热风生成系统，将一部分地面冷风由变频压风机I压入热风机组壳体2，由以蒸汽为热媒的空气加热器3加热后，经过送风阀门4和出风通道5导入井筒。图2中通过热风道6以在井筒内进行热风与冷风混合的方式加热井筒，也可将热风直接进入井口房进行加热。然后可进行热风调控系统安装。
[0018]热风调控系统主要包括阀门电动执行器7、变频控制电路柜8和PLC控制柜9。阀门电控