智能局部通風系統的製作方法
2023-09-20 11:00:30
專利名稱：智能局部通風系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於通風設備，尤其是一種礦用局部通風設備。
背景技術：
目前，國內外礦山井下通風一般採用單級、雙級、雙級對旋等幾種形式的 通風機， 一般均只能"一風吹"，不能實現風量的調節，不能滿足巷道掘進時， 深度變化的需求。更不能滿足巷道掘進過程中瓦斯不均勻湧出的風量需求，礦 山用戶對巷道掘進用通風機一般憑經驗選擇風機型號，為了防止事故，有些用 戶選用大型號局部通風機造成了電能浪費，沒有採取智能化的控制措施，不能 實現風量、風壓的智能化調節，不能達到"平時節能、災變抗災"的效果。且 一般不能實現根據瓦斯濃度、空氣溫度、空氣中粉塵濃度實現智能調節風量、 風壓的功能。且變頻裝置與局部通風機不能實現一體化，系統不能集成化。
我公司2005年申報的實用新型專利"礦井智能局部通風系統"(專利號 ZL2005200498009)， 一是採用外置防爆變頻器+多級對旋局部通風機；二是採用 智能開關+多級多速電機組成的局部通風機。兩種形式均佔用太多的巷道空間， 且防爆變頻器在井下由於採用自然冷卻，佔用空間大、可靠性差，而多級多速 電機組成的風機不能實現風量、風壓的均勻調節。它雖然採用了變頻調速方案， 能實現風量的智能調節，但防爆變頻器是外置的，不能與風機結合構成一體化 的產品，且防爆變頻器是自然冷卻、工作可靠性差。局部通風機採用四級對旋 結構，使用效果、風機效率均沒有兩級對旋結構好，該專利產品成本相對比較 高，佔用巷道空間長度比較長，適用性差。 發明內容
由於現有技術產品存在佔用空間大，電能轉化為風能沒有兩級對旋局部通 風機高。外置變頻器不能利用局部通風機的空氣進行強制冷卻，只能通過散熱 器自然冷卻，散熱效率低，且在井下散熱器表面易積塵，變頻器工作可靠性差、
4體積大、成本高、價格貴，且抗電磁幹擾能力弱。
本實用新型的目的是提供一種可降低了產品成本、提高系統可靠性、減小 佔用空間、提高工作效率的智能局部通風系統。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是它由變頻局部通風機、 智能開關、傳感器或者井下信號監控系統構成，智能開關上設置有聲光報警器 和顯示、控制面板，包括瓦斯、風速、溫度傳感器分別與智能開關相聯接；智 能開關採用可編程邏輯控制器PLC，傳感器或者井下信號監控系統採集的信號數 據通過本安I/O接線盒傳送給可編程邏輯控制器PLC進行分析處理。所述本安 I/O接線盒由2對以上非本安接線端子和本安接線端子構成，每對非本安接線端 子和本安接線端子之間採用光電隔離電路相聯接，所述光電隔離電路是由包括 光電耦合器、二極體、電容和電阻構成的電路。
本實用新型分別由變頻局部通風機、智能開關構成主系統和備用系統、2個 系統並列安裝，主系統和備用系統2個系統的智能開關的通訊接口相互聯接。 所述變頻局部通風機採用兩臺對旋風機，它是由集流器l、前消聲器2、流道式 變頻器3、對旋一級風機4、對旋二級風機5和後消聲器6依次聯接而成，所述 流道式變頻器3與對旋一級風機4在同一軸線上相聯接或製成一個整體，且流 道式變頻器3分別與對旋一級風機4和對旋二級風機5的電路相聯接。所述流 道式變頻器3是由2個半殼體聯接而成隔爆配合固聯成兩端封閉的外形成圓柱 狀的變頻器本體16，在2個半殼體的連接面之間設置有隔爆接合面，變頻器本 體16安裝在變頻器風筒17的橫截面中央，變頻器本體16與變頻器風筒17之 間設置有支撐聯接裝置19，在變頻器本體16的壁上設置有接線電纜聯接孔，在 變頻器風筒17上設置有與變頻器本體16上設置的接線電纜聯接孔位置相對應 的接線盒聯接孔，安裝在變頻器風筒17外的變頻器接線盒18和操縱盒20的聯 接線分別穿過接線管裝置21、接線盒聯接孔和接線電纜聯接孔與安裝在變頻器 本體16內的電氣總成相聯接。智能開關由智能開關殼體11、智能開關接線盒 12和開關本體14構成，智能開關接線盒12安裝在智能開關殼體11上，智能開關接線盒12上設置有線纜引入裝置13;開關本體14安裝在智能開關殼體11內， 開關本體14設置通信模塊9和可編程邏輯控制器PLCIO，智能開關操作手柄15 和人機對話界面7安裝在智能開關殼體11上，且與開關本體14相聯接，人機 對話界面7通過電路與可編程邏輯控制器PLC10相聯接。
本實用新型的有益效果是它通過採用一體化結構，防爆變頻器與風機組 合成一個整體，利用風機風流對變頻器進行強制冷卻，使散熱面不存在積塵現 象，佔用空間小、可靠性高，它能夠實現兩臺對旋風機的聯機控制；設計成聯 機信號的本安性；通過人機界面對輸出風量的在線修改；保證井下巷道通風可 靠性的前提下，可實現兩颱風機運行的自動切換；它採用一體化風機變頻調速 裝置，既解決了變頻器散熱問題，提高了變頻器運行可靠性，又減少了巷道空 間；可實現工作過程中風量自動調節和安全運行，可保證掘進面供風量，同時 又可節約能源。它通過採用組合式一體化變頻調速裝置，且局部通風機採用兩 級對旋結構，從而降低了產品的成本、提高了系統工作可靠性、減小了系統的 佔用空間、提高了系統工作效率，產品更進一步貼切用戶的需求。且變頻裝置 能與礦山用戶正在使用的局部通風機進行組合，可方便用戶使用，實現了變頻 裝置與局部通風機的一體化及系統的集成化。
圖1是本實用新型的系統結構框圖。
圖2是本安I/O接線盒的電路原理圖。
圖3是變頻調速裝置動作原理框圖。
圖4是智能開關動作原理框圖。
圖5是變頻調速局部通風機的結構示意圖。
圖6是智能開關外型結構示意圖。
圖7是智能開關的結構示意圖。
圖8是流道式變頻器的結構示意圖。
圖9是圖7的左視結構示意圖。圖中卜集流器，2-前消聲器，3-流道式變頻器，4-對旋一級風機，5-對 旋二級風機，6-後消聲器，7-人機對話界面，8-本安I/0接線盒，9-通信模塊， 10-可編程邏輯控制器PLC， 11-智能開關殼體，12-智能開關接線盒，13-智能開 關的線纜引入裝置，14-開關本體，15-智能開關操作手柄，16-變頻器本體，17-變頻器風筒，18-變頻器接線盒，19-支撐聯接裝置，20-操縱盒，21-接線管裝 置。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步說明如下-
實施例l，本實用新型由變頻局部通風機、智能開關、傳感器或者井下信號 監控系統構成，智能開關上設置有聲光報警器和顯示、控制面板，各種傳感器 分別與智能開關相聯接；各種傳感器分別對瓦斯濃度、溫度、風速、粉塵進行 監控，智能開關採用可編程邏輯控制器PLC，傳感器或者井下信號監控系統採集 的信號數據通過本安I/O接線盒傳送給可編程邏輯控制器PLC進行分析處理。 所述本安I/O接線盒由2對以上非本安接線端子和本安接線端子構成，每對非 本安接線端子和本安接線端子之間採用光電隔離電路相聯接，所述光電隔離電 路是由光電耦合器、二極體、電容和電阻等構成的電路。所述智能開關由智能 開關殼體11、智能開關接線盒12和開關本體14構成，智能開關接線盒12安裝 在智能開關殼體ll上，智能開關接線盒12上設置有線纜引入裝置13;開關本 體14安裝在智能開關殼體11內，開關本體14設置通信模塊9和可編程邏輯控 制器PLC 10，智能開關操作手柄15和人機對話界面7安裝在智能開關殼體11 上，且與開關本體14相聯接，人機對話界面7通過電路與可編程邏輯控制器 PLC10相聯接。可編程邏輯控制器PLC可採用西門子公司的S7-200型可編程邏 輯控制器作為核心部件，進行信號的採集、分析和處理；採用西門子公司的文 本顯示器進行人機對話；對大功率控制器件接觸器選用真空接觸器提高可靠性; 採用S7-200型可編程邏輯控制器PLC具有2個RS-485通訊接口 ， 一個可用於 對變頻器進行控制，即系統內部的控制，另一個用於接人機對話的文本顯示器;各種傳感器數據，包含井下瓦斯監控分站數據通過可編程邏輯控制器PLC的本 安I/O接線盒傳送給可編程邏輯控制器PLC進行綜合處理。變頻裝置的主控制 採用微電腦控制技術，從而可提高變頻系統的工作可靠性。參閱圖1至圖9。
實施例2，本實用新型分別由變頻局部通風機、智能開關構成主系統和備用 系統、2個系統並列安裝，主系統和備用系統2個系統的智能開關的通訊接口相 互聯接。所述變頻局部通風機採用兩臺對旋風機，它是由集流器1、前消聲器2、 流道式變頻器3、對旋一級風機4、對旋二級風機5和後消聲器6依次聯接而成， 所述流道式變頻器3與對旋一級風機4在同一軸線上相聯接或製成一個整體， 且流道式變頻器3分別與對旋一級風機4和對旋二級風機5的電路相聯接。所 述流道式變頻器3是由2個半殼體聯接而成隔爆配合固聯成兩端封閉的外形成 圓柱狀的變頻器本體16，在2個半殼體的連接面之間設置有隔爆接合面，變頻 器本體16安裝在變頻器風筒17的橫截面中央，變頻器本體16與變頻器風筒17 之間設置有支撐聯接裝置19，在變頻器本體16的壁上設置有接線電纜聯接孔， 在變頻器風筒17上設置有與變頻器本體16上設置的接線電纜聯接孔位置相對 應的接線盒聯接孔，安裝在變頻器風筒17外的變頻器接線盒18和操縱盒20的 聯接線分別穿過接線管裝置21、接線盒聯接孔和接線電纜聯接孔與安裝在變頻 器本體16內的電氣總成相聯接。將變頻調速裝置與局部通風機組合一體式的設 計，它能充分利用局部通風機的風流強制冷卻變頻器，變頻器工作時溫度不會 超過35'C，且己通過樣機實驗檢測驗證；同時，在設計變頻調速裝置時，儘量 使其發熱元件均勻分布在變頻裝置隔爆外殼的內周，這樣熱量能儘快被隔爆外 殼外側的風流帶走。本實用新型通過採用流道式變頻器，從而可大大地縮小變 頻風機的外部尺寸，改善井下工作環境。參閱圖1至圖9，其餘同實施例1。
實施例3，本實用新型也可採用單級局部通風機。參閱圖1至圖9，其餘同 上述實施例。
本實用新型的工作原理是工頻三相交流電源經輸入電纜引入到變頻專用
8開關後，經過隔離開關一真空接觸器一電子綜合保護裝置後，輸出到安置在變 頻風機內變頻器的輸入端一該輸入電源經安裝在變頻器內的電源濾波器後送入 到交流電抗器一整流模塊一經整流模塊整流，將交流電變換成直流電後一該直
流電源被送入到IGBT逆變模塊一經此模塊將直流電源逆變成頻率可調的交流電 源後，同時供給風機的一級、二級電機，實現風機智能供風。
主系統和備用系統的電子綜合保護說明工頻三相交流電源經輸入電纜引 入到主、備變頻專用開關的輸入端子後，將主、備電路專用開關的隔離換向開 關接通一主、備開關中的電子綜合保護裝置進行漏電檢測，所檢迴路無漏電時， 電子綜合保護裝置的3和4觸點閉合一與此同時主系統和備用系統中的變頻專 用智能開關中的可編程邏輯控制器PLC得電，且與智能開關相聯接的瓦斯、溫 度、粉塵等傳感器得電並工作一其信號輸出到主系統和備用系統中的變頻專用 智能開關中的可編程邏輯控制器PLC中，在PLC中進行比較。正常後，PLC的 Q0: 0輸出點閉合。主系統中的智能開關的中間繼電器得電且常開觸點閉合，為 主開關的啟動作準備一按下主變頻開關中的起動按鈕，主系統中的智能開關的 真空接觸器主觸點閉合，工頻三相交流電源經電子綜合保護裝置送入到安置在 主變頻風機內變頻器的輸入端一該輸入電源經變頻器啟動工作後，變成頻率可 調地三相交流電源同時供給主風機的一級、二級電機運轉，以實現該風機的智 能供風。
主系統和備用系統近程、遠程控制的說明在局部通風機工作現場，安裝 設置了粉塵、溫度和瓦斯等傳感器，傳感器將現場工作環境中檢測到的參數送 入到主系統中的智能開關中的可編程邏輯控制器PLC進行比較。檢測到的參數 值如果符合可編程邏輯控制器PLC中設定正常值的要求，則可編程邏輯控制器 PLC先前給定變頻器的指令保持不變。變頻風機的轉速保持不變。如果可編程邏 輯控制器PLC比較後，檢測到的參數值比正常值大，則可編程邏輯控制器PLC 通過RS485通信口向變頻器的控制中心發出指令，改變輸出頻率，增大風機轉速，促使工作環境中的粉塵、溫度或瓦斯參數下降到正常時止。與此同時工作
現場的環境狀況也一併通過可編程邏輯控制器PLC的RS485通信口送到顯示屏上顯示出來。在主系統中的智能開關系統中，可編程邏輯控制器PLC加入的通信模塊與上一級的遠程控制通訊中心進行指令傳輸的控制。
當主系統中的智能開關因故不能工作時，其真空接觸器的主觸點斷開，輔助常開觸點斷開，備用系統中的智能開關中的時間繼電器失電停止工作，常閉觸點延時閉合。常開觸點延時斷開，備用系統中的智能開關中的主觸點得電工作，其主觸點閉合併自鎖。備用系統中的智能開關進入工作狀態，工頻三相交流電經該裝置中的電子綜合保護裝置送入到安置在備用變頻風機內變頻器的輸入端一該輸入電源經變頻器啟動工作後，變成頻率可調地三相交流電源同時供給備用風機的一級、二級電機運轉，實現該風機的智能供風。
同理，安裝在工作現場中的粉塵、溫度和瓦斯傳感器將現場工作環境中檢測到的參數送入到備用系統中的智能開關中的可編程邏輯控制器PLC進行比較，檢測到的參數值若滿足可編程邏輯控制器PLC中設定的正常值要求，則保持備用變頻風機的轉速不變。如果比較後，檢測到的參數值比正常值大，則可編程邏輯控制器PLC通過RS485通信口向備用變頻器的控制中心發出指令，改變輸出頻率，增大風機轉速，促使工作環境中的粉塵、溫度或瓦斯參數下降到正常時止。與此同時工作現場的環境狀況也一併通過可編程邏輯控制器PLC的RS485通信口送到顯示屏上顯示出來。在備用系統中的智能開關系統中，可編程邏輯控制器PLC加入的通信模塊也可與上一級的遠程控制通訊中心進行指令傳輸的控制。
權利要求1、一種智能局部通風系統，其特徵是它由變頻局部通風機、智能開關、傳感器或者井下信號監控系統構成，智能開關上設置有聲光報警器和顯示、控制面板，包括瓦斯、風速、溫度傳感器分別與智能開關相聯接；智能開關採用可編程邏輯控制器PLC，傳感器或者井下信號監控系統採集的信號數據通過本安I/O接線盒傳送給可編程邏輯控制器PLC進行分析處理。
2、 根據權利要求1所述的智能局部通風系統，其特徵是所述本安I/O接線盒由2對以上非本安接線端子和本安接線端子構成，每對非本安接線端子和本安接線端子之間採用光電隔離電路相聯接，所述光電隔離電路是由包括光電耦合器、二極體、電容和電阻構成的電路。
3、 根據權利要求1所述的智能局部通風系統，其特徵是它分別由變頻局部通風機、智能開關構成主系統和備用系統、2個系統並列安裝，主系統和備用系統2個系統的智能開關的通訊接口相互聯接。
4、 根據權利要求1所述的智能局部通風系統，其特徵是所述變頻局部通風機採用兩臺對旋風機，它是由集流器(1)、前消聲器(2)、流道式變頻器(3)、對旋一級風機(4)、對旋二級風機(5)和後消聲器(6)依次聯接而成，所述流道式變頻器(3)與對旋一級風機(4)在同一軸線上相聯接或製成一個整體，且流道式變頻器(3)分別與對旋一級風機(4)和對旋二級風機(5)的電路相聯接。
5、 根據權利要求4所述的智能局部通風系統，其特徵是所述流道式變頻器(3)是由2個半殼體聯接而成隔爆配合固聯成兩端封閉的外形成圓柱狀的變頻器本體(16)，在2個半殼體的連接面之間設置有隔爆接合面，變頻器本體(16)安裝在變頻器風筒(17)的橫截面中央，變頻器本體(16)與變頻器風筒(17)之間設置有支撐聯接裝置(19)，在變頻器本體(16)的壁上設置有接線電纜聯接孔，在變頻器風筒(17)上設置有與變頻器本體(16)上設置的接線電纜聯接孔位置相對應的接線盒聯接 L，安裝在變頻器風筒(17)外的變頻器接線盒(18)和操縱盒(20)的聯接線分別穿過接線管裝置(21)、接線盒聯接孔和接線電纜聯接孔與安裝在變頻器本體(16)內的電氣總成相聯接。
6、根據權利要求1所述的智能局部通風系統，其特徵是智能開關由智能開關殼體(ll)、智能開關接線盒(12)和開關本體(14)構成，智能開關接線盒(12) 安裝在智能開關殼體(11)上，智能開關接線盒(12)上設置有線纜引入裝置(13) ;開關本體(14)安裝在智能開關殼體(11)內，開關本體(14)設置通信模塊(9)和可編程邏輯控制器PLC (10)，智能開關操作手柄(15)和人機對話界面(7)安裝在智能開關殼體(ll)上，且與開關本體(14)相聯接，人機對話界面(7)通過電路與可編程邏輯控制器PLC(10)相聯接。
專利摘要一種智能局部通風系統。它主要是解決現有局部通風系統工作可靠性差、體積大、成本高、價格貴，且抗電磁幹擾能力弱等技術問題。其技術方案要點是它由變頻局部通風機、智能開關、傳感器或者井下信號監控系統構成，智能開關上設置有聲光報警器和顯示、控制面板，包括瓦斯、風速、溫度傳感器分別與智能開關相聯接；智能開關採用可編程邏輯控制器PLC，傳感器或者井下信號監控系統採集的信號數據通過本安I/O接線盒傳送給可編程邏輯控制器PLC進行分析處理。它通過利用風機自身風流對變頻器進行強制冷卻，並使散熱面不存在積塵現象，佔用空間小、可靠性高，它能夠實現兩臺對旋風機的聯機控制且可自動切換。它主要是用於礦山局部通風系統。
文檔編號E21F1/00GK201277053SQ20082015899
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月31日 優先權日2008年10月31日
發明者周明輝, 王海橋, 肖務裡, 胡新明, 陳重新 申請人:湘潭平安電氣有限公司