一種智能局部通風系統的製作方法

2023-09-20 11:02:00

專利名稱：一種智能局部通風系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於場所通風技術，特別是涉及應用於礦山井下的一種智能局部通風系統。
背景技術：
目前，礦井下的局部通風系統一般都使用普通電機，一旦投入運行，局部通風機就以額定風量和風壓運行，形成所謂「一風吹」的現象。這種通風系統時常不能合理控制瓦斯的排出量，可能導致局部區段瓦斯超限，帶來不安全因素。為了保證安全，該系統的局部通風機功率的選擇，通常按照最長距離時確保人員正常吸氧和瓦斯濃度不超限的原則設定， 因此選擇功率一般偏大，當巷道掘進深度較淺時，就會出現大馬拉小車的現象，造成嚴重的電能浪費。國內已有採用智能開關+變頻器+變頻局部通風機的方式的通風系統，例如，專利申請號為200820158995. 4，名稱為智能局部通風系統的發明專利，該專利公開了根據瓦斯濃度對風量進行自動調節和自動切換的智能局部通風系統，該專利存在以下缺點1、該專利的調速系統採用的是交流變頻調速，由於交流變頻控制器工作頻率高， 其運行的可靠性低、使用壽命短，對環境的電磁幹擾強；2、該專利採用的是多級對旋局部通風機，其結構複雜、通風效率低；3、該專利採用的是變頻器與局部通風機一體式設計，雖節省了空間，但在設備維修時極不方便，費力費時，進面影響整體作業。有鑑於上述現有局部通風系統存在的缺陷，本設計人經積極加以研究創新，以期創設一種新型的智能局部通風系統，使其更具有實用性。

發明內容
本發明的主要目的在於，克服現有的局部通風系統存在的缺陷，提供一種結構簡單、運行可靠、便於維修、電磁幹擾小、系統效率高、使用壽命長，可實現智能調速的智能局部通風系統。為實現上述發明目的，本發明解決技術問題所採用的技術方案為一種智能局部通風系統，包括局部通風機、調速裝置和傳感器或者井下信號監控系統所述局部通風機為開關磁阻局部通風機；所述調速裝置為智能調速裝置，包括電源濾波器、接觸器、開關磁阻控制器、可編程邏輯控制器PLC控制系統1、本安隔離電路和變壓器，外部電源通過電纜線與所述電源濾波器聯接，電源濾波器通過電纜線與所述變壓器和所述接觸器聯接，接觸器通過電纜線與所述開關磁阻控制器聯接，開關磁阻控制器通過電纜線與開關磁阻局部通風機聯接，所述可編程邏輯控制器PLC控制系統1分別與開關磁阻控制器、接觸器、變壓器和本安隔離電路聯接，所述可編程邏輯控制器PLC控制系統1裝有控制、顯示面板1和聲光報警器1 ；CN 102536295 A所述傳感器為瓦斯、溫度、風速傳感器，所述瓦斯、溫度、風速傳感器通過本安隔離電路與可編程邏輯控制器PLC控制系統1聯接；或所述井下信號監控系統通過本安隔離電路與可編程邏輯控制器PLC控制系統1聯接。上述智能局部通風系統還包括監控裝置，所述監控裝置包括可編程邏輯控制器 PLC控制系統2，所述監控裝置裝有與可編程邏輯控制器PLC控制系統2連接的控制、顯示面板2、通訊模塊和聲光報警器2，所述通訊模塊連接上一級監控系統，所述監控裝置與所述可編程邏輯控制器PLC控制系統1聯接。所述開關磁阻局部通風機採用雙出軸式開關磁阻電機，所述雙出軸式開關磁阻電機安裝在所述開關磁阻局部通風機主體風筒橫截面中央，所述雙出軸式開關磁阻電機的兩端各設有一颱風機轉子，兩颱風機轉子同向旋轉。所述接觸器為交流真空接觸器。所述智能調速裝置還包括調速裝置櫃，所述電源濾波器、接觸器、開關磁阻控制器、可編程邏輯控制器PLC控制系統、本安隔離電路和變壓器安裝在調速裝置櫃的櫃體內， 所述調速裝置櫃設有冷卻系統。所述冷卻系統包括設在調速裝置櫃的櫃體後部的熱管，熱管上套有散熱片，IGBT 安裝在熱管的基板上，熱管的上部裝有對熱管進行強迫冷卻的冷卻風機。所述智能局部通風系統設有主系統和備用系統兩個系統，所述主系統和備用系統彼此獨立，且各自擁有結構、功能完全相同的開關磁阻局部通風機、智能調速裝置和瓦斯、 溫度、風速傳感器，所述主系統和備用系統的智能調速裝置內的可編程邏輯控制器PLC控制系統1互相聯接。所述智能局部通風系統設有主系統和備用系統兩個系統，所述主系統和備用系統彼此獨立，且各自擁有結構、功能完全相同的開關磁阻局部通風機、智能調速裝置和瓦斯、 溫度、風速傳感器，所述主系統和備用系統的智能調速裝置內的可編程邏輯控制器PLC控制系統1互相聯接，且分別與所述監控裝置聯接。與現有技術相比，本發明具有如下明顯的優點和有益效果1、本發明是採用開關磁阻電機驅動的局部通風系統，具有系統可靠性高、系統效率高、使用壽命長、對電網及外部環境的電磁幹擾低、調速性能穩定、啟動時對電網無衝擊電流，響應時間快等優點；2、開關磁阻局部通風機採用雙出軸式開關磁阻電機，開關磁阻電機兩端各安置一颱風機轉子，兩風機轉子同向旋轉，簡化了系統的複雜程度，降低了成本；雙出軸式開關磁阻電機安裝在所述開關磁阻局部通風機上體風筒橫截面中央，利用風機自身風流對開關磁阻電機進行強制冷卻，提高了可靠性。3、智能調速裝置開關磁阻控制器採用熱管強迫風冷的方式，提高了系統可靠性；4、瓦斯、風速、溫度傳感器與智能調速裝置聯接，所採集的數據通過智能調速裝置內的本安隔離電路傳送給的可編程邏輯控制器PLC控制系統1進行分析處理，系統可根據瓦斯濃度進行風量調節，即可以保證對掘進面的供風量，又實現了節能，大大提高了系統效率；5、通過人機界面可對輸出風量進行在線修改；6、主系統和備用系統的並列設置且相互聯接，可實現主備系統之間的自動切換，主系統故障時可切換到備用系統繼續運行，提高了通風系統運行的可靠性和安全性；7、具有系統自檢功能，每天自動切換試驗，並自動記錄運行狀態存檔備查；8、系統故障可分級，嚴重度高的進行切換，並可將狀態傳輸給井上監控系統；9、系統可進行無級調速，通過軟體設置，使系統可自動躲過風機轉速的不穩定區， 進入穩定區運行。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。


圖1 智能局部通風系統示意圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本發明的具體實施方式
詳細說明如後。實施例1 參見圖1，實施例1的智能局部通風系統包括開關磁阻局部通風機、智能調速裝置、傳感器或者井下信號監控系統，傳感器與井下信號監控系統為替代關係，處理的信號可來自傳感器，也可來自井下信號監控系統。智能調速裝置包括電源濾波器、接觸器、開關磁阻控制器、可編程邏輯控制器PLC 控制系統1、本安隔離電路和變壓器，外部電源通過電纜線與電源濾波器聯接，電源濾波器通過電纜線與接觸器聯接，接觸器採用交流真空接觸器，交流真空接觸器通過電纜線與開關磁阻控制器聯接、開關磁阻控制器通過電纜線與開關磁阻局部通風機聯接，編程邏輯控制器PLC控制系統1分別與開關磁阻控制器、交流真空接觸器聯接，外部的傳感器或者井下監控系統也通過本安隔離電路與可編程邏輯控制器PLC控制系統1聯接，可編程邏輯控制器PLC控制系統1裝有控制、顯示面板1和聲光報警器1 ；智能調速裝置內設有冷卻系統，冷卻系統裝有熱管和冷卻風機，採用熱管強迫風冷方式。具體的，智能調速裝置還包括調速裝置櫃，電源濾波器、接觸器、開關磁阻控制器、 可編程邏輯控制器PLC控制系統1、本安隔離電路和變壓器安裝在調速裝置櫃的櫃體內，在調速裝置櫃的櫃體後部設有熱管，熱管上套有散熱片，IGBT安裝在熱管的基板上，熱管的上部裝有對熱管進行強迫冷卻的冷卻風機。開關磁阻局部通風機採用開關磁阻電機，開關磁阻電機採用雙出軸方式，電機的兩端各安置一颱風機轉子，兩風機轉子同向旋轉。開關磁阻電機安裝在開關磁阻局部通風機主體風筒橫截面中央。傳感器分別對井下瓦斯濃度、溫度、風速進行監控，其所採集的信號通過本安隔離電路傳送到可編程邏輯控制器PLC控制系統1中，可編程邏輯控制器PLC控制系統1的核心控制器件優選型號為西門子公司的S7-200型可編程邏輯控制器PLC，可編程控制器PLC 控制系統1根據對信號數據的分析處理，然後根據分析結果輸出控制信號至開關磁阻控制器，開關磁阻控制器根據可編程邏輯控制器PLC控制系統1傳送過來的控制信號對開關磁阻電機的調速控制；可編程邏輯控制器PLC控制系統1同時根據瓦斯濃度情況和通風情況對外部輸出風電閉鎖、瓦斯電閉鎖信號。S7-200型的可編程邏輯控制器PLC具有2個 RS-485通訊口，一個用於與開關磁阻控制器的聯接，實現對開關磁阻控制器的監控，另一個用於與顯示屏聯接。所述開關磁阻局部通風採用雙出軸方式，電機兩端各安置一颱風機轉子，兩風機轉子同向旋轉，簡化了風機結構。開關磁阻電機安裝在開關磁阻局部通風機主體風筒橫截面中央，利用風機自身風流對開關磁阻電機進行強制冷卻，提高了可靠性。實施例2:實施例2的智能局部通風系統包括開關磁阻局部通風機、智能調速裝置、監控裝置、傳感器或者井下信號監控系統構成。監控裝置上設有控制、顯示面板2、通訊模塊和聲光報警器2。監控裝置的核心控制部件可編程邏輯控制器PLC控制系統2的核心控制器件同樣採用西門子公司的S7-200 型的可編程邏輯控制器PLC。監控裝置與智能調速裝置通過控制線聯接，智能調速裝置內的S7-200型的可編程邏輯控制器PLC的2個RS-485通訊口，一個用於對開關磁阻控制器的監控，另一個則用於與監控裝置的可編程邏輯控制器PLC的485通訊口聯接。參照圖1， 其餘同實施例1相同。實施例3 實施例3的智能局部通風系統包括主系統和備用系統兩個系統，主系統和備用系統彼此獨立，且各自擁有結構、功能完全相同的開關磁阻局部通風機、智能調速裝置和瓦斯、溫度、風速傳感器，主系統和備用系統的智能調速裝置內的可編程邏輯控制器PLC控制系統1互相聯接。見圖1，其餘同實施例1相同。實施例4 實施例4的智能局部通風系統包括主系統和備用系統兩個系統，主系統和備用系統彼此獨立，且各自擁有結構、功能完全相同的開關磁阻局部通風機、智能調速裝置和瓦斯、溫度、風速傳感器，主系統和備用系統的智能調速裝置內的可編程邏輯控制器PLC控制系統1互相聯接。在兩個系統上一級增加一個監控裝置。監控裝置上設有控制、顯示面板和聲光報警器。監控裝置中也採用西門子公司的S7-200型的可編程邏輯控制器PLC。監控裝置與智能調速裝置通過控制線聯接。兩個系統中智能調速裝置內的S7-200型的可編程邏輯控制器PLC的兩個RS-485通訊口，一個用於對開關磁阻控制器的監控，另一個則用於與監控裝置的可編程邏輯控制器PLC控制系統2的485通訊口聯接。見圖1，其餘同實施例 1相同。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是末脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種智能局部通風系統，包括局部通風機、調速裝置和傳感器或者井下信號監控系統，其特徵在於所述局部通風機為開關磁阻局部通風機；所述調速裝置為智能調速裝置，包括電源濾波器、接觸器、開關磁阻控制器、可編程邏輯控制器PLC控制系統1、本安隔離電路和變壓器，外部電源通過電纜線與所述電源濾波器聯接，電源濾波器通過電纜線與所述變壓器和所述接觸器聯接，接觸器通過電纜線與所述開關磁阻控制器聯接，開關磁阻控制器通過電纜線與開關磁阻局部通風機聯接，所述可編程邏輯控制器PLC控制系統1分別與開關磁阻控制器、接觸器、變壓器和本安隔離電路聯接，所述可編程邏輯控制器PLC控制系統1裝有控制、顯示面板1和聲光報警器1 ；所述傳感器為瓦斯、溫度、風速傳感器，所述瓦斯、溫度、風速傳感器通過本安隔離電路與可編程邏輯控制器PLC控制系統1聯接；或所述井下信號監控系統通過本安隔離電路與可編程邏輯控制器PLC控制系統1聯接。
2.根據權利要求1所述的一種智能局部通風系統，其特徵在於還包括監控裝置，所述監控裝置包括可編程邏輯控制器PLC控制系統2，所述監控裝置裝有與可編程邏輯控制器 PLC控制系統2連接的控制、顯示面板2、通訊模塊和聲光報警器2，所述通訊模塊連接上一級監控系統，所述監控裝置與所述可編程邏輯控制器PLC控制系統1聯接。
3.根據權利要求2所述的一種智能局部通風系統，其特徵在於所述開關磁阻局部通風機採用雙出軸式開關磁阻電機，所述雙出軸式開關磁阻電機安裝在所述開關磁阻局部通風機主體風筒橫截面中央，所述雙出軸式開關磁阻電機的兩端各設有一颱風機轉子，兩颱風機轉子同向旋轉。
4.根據權利要求2所述的一種智能局部通風系統，其特徵在於所述接觸器為交流真空接觸器。
5.根據權利要求2所述的一種智能局部通風系統，其特徵在於所述智能調速裝置還包括調速裝置櫃，所述電源濾波器、接觸器、開關磁阻控制器、可編程邏輯控制器PLC控制系統1、本安隔離電路和變壓器安裝在調速裝置櫃的櫃體內，所述調速裝置櫃設有冷卻系統。
6.根據權利要求5所述的一種智能局部通風系統，其特徵在於所述冷卻系統包括設在調速裝置櫃的櫃體後部的熱管，熱管上套有散熱片，IGBT安裝在熱管的基板上，熱管的上部裝有對熱管進行強迫冷卻的冷卻風機。
7.根據權利要求1所述的一種智能局部通風系統，其特徵在於所述智能局部通風系統設有主系統和備用系統兩個系統，所述主系統和備用系統彼此獨立，且各自擁有結構、功能完全相同的開關磁阻局部通風機、智能調速裝置和瓦斯、溫度、風速傳感器，所述主系統和備用系統的智能調速裝置內的可編程邏輯控制器PLC控制系統1互相聯接。
8.根據權利要求2所述的一種智能局部通風系統，其特徵在於所述智能局部通風系統設有主系統和備用系統兩個系統，所述主系統和備用系統彼此獨立，且各自擁有結構、功能完全相同的開關磁阻局部通風機、智能調速裝置和瓦斯、溫度、風速傳感器，所述主系統和備用系統的智能調速裝置內的可編程邏輯控制器PLC控制系統1互相聯接，且分別與所述監控裝置聯接。
全文摘要
本發明屬於場所通風技術，特別涉及應用於礦山井下的一種智能局部通風系統，包括局部通風機、調速裝置和傳感器或者井下信號監控系統，局部通風機為開關磁阻局部通風機；所述調速裝置為智能調速裝置，包括電源濾波器、接觸器、開關磁阻控制器、可編程邏輯控制器PLC控制系統1、本安隔離電路和變壓器；所述傳感器為瓦斯、溫度、風速傳感器，所述傳感器或者井下信號監控系統通過本安隔離電路與可編程邏輯控制器PLC控制系統1聯接。與現有技術相比，本發明結構簡單、運行可靠、便於維修、電磁幹擾小、系統效率高、使用壽命長，可實現智能調速的智能局部通風系統。
文檔編號E21F1/08GK102536295SQ20101060527
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者丁金龍, 仝燕翔, 張文發, 白宏峰, 秦衛斌, 羅自明 申請人:北京中紡銳力機電有限公司, 山西潞安環保能源開發股份有限公司