瓦斯濃度調節通風機功率方法的探討范文

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［摘要］介紹了在原始局部通風機基礎上安裝變頻器與局部通風機電動機及瓦斯傳感器進行連接，基于瓦斯濃度進行風機變頻調節的方法，解決了我國煤礦原始局部通風機功率、轉速無法進行調節，導致在風機工作時大量電能損耗的技術難題，同時提出了不同工序下瓦斯突變時的應對辦法。

［關鍵詞］瓦斯濃度；局部通風機功率；變頻調節；瓦斯突變

0引言

煤礦通風系統是確保井下安全生產的重要系統，而局部通風是構成礦井通風系統的重要部分。在生產礦井，通風機按照服務范圍可分為3種，分別是主要通風機、輔助通風機和局部通風機。局部通風機主要服務于獨頭掘進井巷等局部地區［1］。當前，多數在建礦井存在通風距離長、通風阻力大，通風機工作風壓大的情況，而傳統局部通風機僅有開停2種狀態，在長距離巷道通風機選型往往比較困難。選擇功率較大的風機前期施工時風量較大，造成風速過高影響工作面安全生產，而且浪費電能。選擇功率較小的風機初期可滿足通風需要，但隨著采掘工作面的延伸，風量小、風壓及風阻較大，容易造成工作面瓦斯超限，工作面空氣環境差。而風機變頻裝置的出現填補了一項空白，可有效解決這一問題。本文提出基于瓦斯濃度的變化調節風機工作功率的方法，可為同類行業提供好的經驗。

1技術原理

局部通風機的主要作用是為采掘現場提供新鮮風流，并將巷道掘進所釋放的瓦斯隨著風流安全地排出。為了保證安全生產，《煤礦安全規程》明確規定了井下巷道中風速需符合要求［2］。該技術基于井下瓦斯涌出量大小，可以調節局部通風機工作效率。在調節時，主要考慮工作面需風量及巷道允許最小風速兩方面，即局部通風機供風必須滿足工作面正常風量需求，且風速不得低于規程規定的最小值。控制方法為：風機變頻裝置為4個等級，1級代表功率最小，4級代表功率最大。其他等級從1~4級逐漸遞增。在調節過程中需要注意的是，調節后巷道風速不得低于規程規定最小風速值，如風速過小需增加1級。

2調節裝置概述

該裝置主要是通過改變風機運行轉速而改變功率，瓦斯傳感器參與風機的變頻控制，可實現無級調速。這種調速裝置改變工作狀態快、故障小、各種性能指標較高。它既可降級調節，也可升級調節，調節范圍廣，連續調節分辨率不到1Hz。該調節裝置優點多、適應性強。該技術缺點是投入較多，費用比采用原始風機約高10%~20%。但該技術目前不斷發展、成熟，所采用的電子元件不斷更新換代，造價問題將可逐步解決。而且該技術可節省大量電費和礦山安全投入。因此，該調節裝置是目前我國礦山安全生產的最優方案。

3瓦斯濃度突變時調解方法

通過瓦斯濃度變化值來調節局部通風機功率，可在一定程度上對風量及風壓進行調整，但該調節方式存在一定的延遲性，在掘進工序發生變化時某一時段瓦斯濃度突然增加，此時進行調節已經滯后，因此需要對工作面瓦斯涌出情況進行預判。巷道掘進期間瓦斯涌出主要包括鉆眼期間、放炮期間、出矸期間及支護期間。整個循環瓦斯涌出情況分為2種，一種是瓦斯涌出突變，即放炮階段瓦斯涌出；另一種是其他作業期間，該期間瓦斯涌出平緩，主要包括鉆眼、出矸及支護作業。瓦斯涌出平緩期間，使用該調節裝置變換風機功率是適用的。但對于瓦斯涌出突然增加，當檢測到瓦斯濃度時進行調節已經來不及了，甚至會造成瓦斯濃度超限。因此對瓦斯突然增加情況需提早進行預判，從而提前對風機功率進行調節以達到稀釋瓦斯的作用。，打眼、放炮過程為瓦斯涌出突變階段，其他時間段為瓦斯涌出平緩階段。如果瓦斯濃度突然增加而調節裝置存在滯后性，會造成工作面瓦斯濃度瞬間超限，所以需對巷道掘進工序進行預判，提前進行調節，以避免工作面瓦斯超限。

4風機節能計算

陜西中能有限責任公司袁大灘煤礦井下施工11201運輸順槽。該巷道設計為矩形斷面，寬×高為4200mm×3700mm。支護形式采用錨網索聯合支護。巷道采用綜掘機作業，工作面作業時最大瓦斯濃度為0.6%，最低瓦斯濃度0.2%。作業面配備1臺FBDNO8.02×55kW型局部通風機進行供風。該風機在正常條件下均以55kW功率作業。在低瓦斯濃度時造成有效功率的浪費。為此，該礦技術人員引進了一套變頻調節裝置與風機聯網，當瓦斯濃度降至0.4%以下時，該風機作業功率為30kW左右，大大節省了用電量。該風機每年節省電費計算如下：（1）風機工頻運行時。一級電機參數：電壓0.66kV；電流60.14A；功率因數0.8。二級電機讀數：電壓0.66kV；電流60.14A；功率因數0.8。（2）變頻運行時。一級電機參數：電壓0.66kV；電流30.12A；功率因數0.96。二級電機讀數：電壓0.66kV；電流30.12A；功率因數0.96。（3）節能計算。工頻運行時：Pa=P1+P2式中：Pa為局部通風機工頻運行時總有功功率；P1為局部通風機一級電機有功功率；P2為局部通風機二級電機有功功率。根據功率計算公式計算，Pa=110kW。變頻運行時：Pb=P3+P4式中：Pb為局部通風機變頻運行時總有功功率；P3為局部通風機變頻運行時一級電機有功功率；P4為局部通風機變頻運行時二級電機有功功率。根據功率計算公式計算，Pb=66kW。節電率：n=（Pa-Pb）/Pa式中：n為節電率；Pa為局部通風機工頻運行時總有功功率；Pb為局部通風機變頻運行時總有功功率。經計算，節電率為40%。年節電量=（Pa-Pb）×24×365=44×24×365=385440（kWh）以現行電價0.53元/kWh計算，1臺2×55kW局部通風機1a節約電費為20.4萬元。

5結論

通過對巷道瓦斯涌出來源及各工序瓦斯涌出情況分析并結合相關數據進行驗證，該技術是當前較為經濟合理又有創新的一種通風方式，可用于礦井基建及生產時期，其操作簡單，設備故障率低，經濟效益好，有一定的實用性。

［參考文獻］

［1］張國樞.通風安全學［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2004.

［2］王勇.礦井局部通風機變頻控制方法的探討［J］.硅谷，2014，7（14）：49-50.

作者:韋同芳 單位:中煤第五建設有限公司第二工程處