瓦斯浓度调节通风机功率方法的探讨范文

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［摘要］介绍了在原始局部通风机基础上安装变频器与局部通风机电动机及瓦斯传感器进行连接，基于瓦斯浓度进行风机变频调节的方法，解决了我国煤矿原始局部通风机功率、转速无法进行调节，导致在风机工作时大量电能损耗的技术难题，同时提出了不同工序下瓦斯突变时的应对办法。

［关键词］瓦斯浓度；局部通风机功率；变频调节；瓦斯突变

0引言

煤矿通风系统是确保井下安全生产的重要系统，而局部通风是构成矿井通风系统的重要部分。在生产矿井，通风机按照服务范围可分为3种，分别是主要通风机、辅助通风机和局部通风机。局部通风机主要服务于独头掘进井巷等局部地区［1］。当前，多数在建矿井存在通风距离长、通风阻力大，通风机工作风压大的情况，而传统局部通风机仅有开停2种状态，在长距离巷道通风机选型往往比较困难。选择功率较大的风机前期施工时风量较大，造成风速过高影响工作面安全生产，而且浪费电能。选择功率较小的风机初期可满足通风需要，但随着采掘工作面的延伸，风量小、风压及风阻较大，容易造成工作面瓦斯超限，工作面空气环境差。而风机变频装置的出现填补了一项空白，可有效解决这一问题。本文提出基于瓦斯浓度的变化调节风机工作功率的方法，可为同类行业提供好的经验。

1技术原理

局部通风机的主要作用是为采掘现场提供新鲜风流，并将巷道掘进所释放的瓦斯随着风流安全地排出。为了保证安全生产，《煤矿安全规程》明确规定了井下巷道中风速需符合要求［2］。该技术基于井下瓦斯涌出量大小，可以调节局部通风机工作效率。在调节时，主要考虑工作面需风量及巷道允许最小风速两方面，即局部通风机供风必须满足工作面正常风量需求，且风速不得低于规程规定的最小值。控制方法为：风机变频装置为4个等级，1级代表功率最小，4级代表功率最大。其他等级从1~4级逐渐递增。在调节过程中需要注意的是，调节后巷道风速不得低于规程规定最小风速值，如风速过小需增加1级。

2调节装置概述

该装置主要是通过改变风机运行转速而改变功率，瓦斯传感器参与风机的变频控制，可实现无级调速。这种调速装置改变工作状态快、故障小、各种性能指标较高。它既可降级调节，也可升级调节，调节范围广，连续调节分辨率不到1Hz。该调节装置优点多、适应性强。该技术缺点是投入较多，费用比采用原始风机约高10%~20%。但该技术目前不断发展、成熟，所采用的电子元件不断更新换代，造价问题将可逐步解决。而且该技术可节省大量电费和矿山安全投入。因此，该调节装置是目前我国矿山安全生产的最优方案。

3瓦斯浓度突变时调解方法

通过瓦斯浓度变化值来调节局部通风机功率，可在一定程度上对风量及风压进行调整，但该调节方式存在一定的延迟性，在掘进工序发生变化时某一时段瓦斯浓度突然增加，此时进行调节已经滞后，因此需要对工作面瓦斯涌出情况进行预判。巷道掘进期间瓦斯涌出主要包括钻眼期间、放炮期间、出矸期间及支护期间。整个循环瓦斯涌出情况分为2种，一种是瓦斯涌出突变，即放炮阶段瓦斯涌出；另一种是其他作业期间，该期间瓦斯涌出平缓，主要包括钻眼、出矸及支护作业。瓦斯涌出平缓期间，使用该调节装置变换风机功率是适用的。但对于瓦斯涌出突然增加，当检测到瓦斯浓度时进行调节已经来不及了，甚至会造成瓦斯浓度超限。因此对瓦斯突然增加情况需提早进行预判，从而提前对风机功率进行调节以达到稀释瓦斯的作用。，打眼、放炮过程为瓦斯涌出突变阶段，其他时间段为瓦斯涌出平缓阶段。如果瓦斯浓度突然增加而调节装置存在滞后性，会造成工作面瓦斯浓度瞬间超限，所以需对巷道掘进工序进行预判，提前进行调节，以避免工作面瓦斯超限。

4风机节能计算

陕西中能有限责任公司袁大滩煤矿井下施工11201运输顺槽。该巷道设计为矩形断面，宽×高为4200mm×3700mm。支护形式采用锚网索联合支护。巷道采用综掘机作业，工作面作业时最大瓦斯浓度为0.6%，最低瓦斯浓度0.2%。作业面配备1台FBDNO8.02×55kW型局部通风机进行供风。该风机在正常条件下均以55kW功率作业。在低瓦斯浓度时造成有效功率的浪费。为此，该矿技术人员引进了一套变频调节装置与风机联网，当瓦斯浓度降至0.4%以下时，该风机作业功率为30kW左右，大大节省了用电量。该风机每年节省电费计算如下：（1）风机工频运行时。一级电机参数：电压0.66kV；电流60.14A；功率因数0.8。二级电机读数：电压0.66kV；电流60.14A；功率因数0.8。（2）变频运行时。一级电机参数：电压0.66kV；电流30.12A；功率因数0.96。二级电机读数：电压0.66kV；电流30.12A；功率因数0.96。（3）节能计算。工频运行时：Pa=P1+P2式中：Pa为局部通风机工频运行时总有功功率；P1为局部通风机一级电机有功功率；P2为局部通风机二级电机有功功率。根据功率计算公式计算，Pa=110kW。变频运行时：Pb=P3+P4式中：Pb为局部通风机变频运行时总有功功率；P3为局部通风机变频运行时一级电机有功功率；P4为局部通风机变频运行时二级电机有功功率。根据功率计算公式计算，Pb=66kW。节电率：n=（Pa-Pb）/Pa式中：n为节电率；Pa为局部通风机工频运行时总有功功率；Pb为局部通风机变频运行时总有功功率。经计算，节电率为40%。年节电量=（Pa-Pb）×24×365=44×24×365=385440（kWh）以现行电价0.53元/kWh计算，1台2×55kW局部通风机1a节约电费为20.4万元。

5结论

通过对巷道瓦斯涌出来源及各工序瓦斯涌出情况分析并结合相关数据进行验证，该技术是当前较为经济合理又有创新的一种通风方式，可用于矿井基建及生产时期，其操作简单，设备故障率低，经济效益好，有一定的实用性。

［参考文献］

［1］张国枢.通风安全学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2004.

［2］王勇.矿井局部通风机变频控制方法的探讨［J］.硅谷，2014，7（14）：49-50.

作者:韦同芳 单位:中煤第五建设有限公司第二工程处