煤矿压风机变频调速系统的设计

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煤矿机械年第期

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煤矿压风机变频调速系统的设计

姚福强，高正中，孙惠民，高正商

（山东科技大学信息与电气工程学院，山东济南；新汶矿业集团，山东新泰）

摘要：针对多数煤矿压风机能力过剩，存在“大马拉小车”现象，为了实现压风机的节能运行和

恒压供风，介绍一种控制的煤矿压风机变频调速系统。论述了系统的结构、工作原理、软硬件配置及其在实际运行中的节能效果。

关键词：压风机；；变频调速中图号：

前言

压风机是煤矿的主要动力设备之一，是风钻、喷浆机、井上下操车设备、锻钎机等风动设备的动力源，其耗电量约占全矿总耗电量的。随着矿井的延伸，需要提高风压，压风机的耗电量还将进一步增大，采取措施降低压风机的耗电量，将会产生巨大的经济效益。

龙口矿业集团某煤矿压风机房有台 — 型型双缸二段复动式水冷压风机，压风量，

额定压力为，轴功率，配套电机为 — 型同步电动机，

功率，启动方式为转子绕组串频敏变阻器启动。在正常情况下，台压风机基本上是台检修，另台交替使用，同时使用台压风机的几率较小，压风机的风压调节是通过电接点压力表控制的。当风包压力超过设定的上限值时，电接点压力表控制压风机卸荷，压风机基本上处于空转状态，电动机电流为左右。当风包压力低于设定的下限值时，电接点压力表控制压风机载荷，电动机满负荷运转，电流为左右。原压风机系统存在的问题

（）压风机系统采用开环控制，不能保证控制精度。（）电接点压力表高、低限值范围过小，压风机放空载荷过于频繁，对电气设备造成较大的冲击，缩短电气设备寿命，范围过大，会严重影响风动设备的工作效率。

（）压风机放空时，压风机空转，电动机电流为

左右，

严重浪费能源。（）压风机及电动机长期全速运行，影响输送带及其他机械传动部件的寿命。

（）长期应用证明压风机频繁的放空载荷造成空压机效率降低，使本来低效的风动机械效率更低，严重影响了巷道的掘进速度、质量。

变频调速改造方案确定

在压风机电控系统中采用变频调速技术，将原

文献标识码：

来靠放空载荷来调节风压方式变为变频器自动调节压风机转速来调节风压，不仅可以科学地调节用风量和供风量的最佳配合，同时实现了压风机的经济运行，降低了压气成本，提高了风动设备的工作效率。

（）压风系统是煤矿生产重要动力来源，它的某

一环节出现故障都将给煤矿带来巨大的经济损失。为了保证压风系统的正常运行，决定采用台压风机各自既能够变频运行，又能工频运行，但同时只有一台变频运行的方案。在正常情况下由一台压风机变频调速运行，保持压力稳定，当一台压风机变频满负荷运行而不能满足风量要求使压力降低时，可以自动工频启动另外一台压风机来满足风量要求。同样，当变频运行的压风机转速降低到一定值，而压力仍然超过设定值，可以自动停止工频运行的压风机。（）保留原系统的压力调节环节，保证当变频调速系统由于某种原因出现压力超过高限值时，自动控制压风机卸荷。

（）具有与外部其他压风机监控设备联锁功能，当压风机的压力、温度等参数超限或出现断水信号时，自动停止该压风机运行。

系统配置

由于原压风机系统已经有一套完善的状态检测系统，变频调速系统没有必要再参与压风机的状态检测，只需接收原状态检测系统的报警信号即可。因此，从变频调速系统的可靠性和经济性考虑，系统不再考虑压风机保护部分的检测。

控制系统采用西门子公司的 — — 可编程控制器，该可编程控制器具有个通信接口，一个可以与变频器通信，另外一个接口可以连接人机界面。

操作界面选用台湾中达公司的触摸屏，通过它工作人员可以随时修改系统的各种参数。

变频器选用公司的 — 变频

煤矿压风机变频调速系统的设计———姚福强，等年第期

器。该变频器具有模拟量输入接口和

— 通信接口，可以通过与变频器通信而读取包括压力、电压、电流、功率等各种参数。而借用变频器的模拟量输入接口，不再需要为添加模拟量采集模块。

系统接线方式及控制功能（）压风机投入运行的方式任选

如图所示，每台压风机既可以变频运行，也可以工频运行。同时每台压风机的变频接触器和工频接触器又具有电气上和机械上的互锁功能，不能同另外台压风机又长期未投入工作，为均衡压风机负荷和防止运行压风机出现故障，需要定时倒换风机，倒

换时间可根据实际情况随时设定。

时吸合，保证变频器和压风机的安全。运送人员可以根据设备状态和用风量及其变化率的实际情况，对投入运行的压风机的数量或启用哪台压风机变频运行作出科学的选择。如压风机需要维修，可以通过触摸屏参数设置界面，将压风机切除出运行系统，可以将压风机设置为变频运行，压风机处于备用状态，可随时工频启动投入运行，

反之亦可。

图压风机变频调速系统主电路图

（）手动自动切换

如图所示，手动自动的切换靠转换开关与软件配合实现，其优点是减少的点数，降低成本，并可增强系统可靠性。一旦出现故障，脱离也能进行手动操作。

（）

在线修改工作参数当需要修改系统工作参数时不需要停止压风机工作，可直接在触摸屏上修改保存后，系统自动按照新参数运行。

（）定时倒换风机

为了防止某台压风机长期工作（大型电机长期低频工作，发热比较严重，长期高温工作会影响寿命），而

图压风机变频调速系统控制图

（）报警自锁功能

由于压风机系统已经安装了一套比较健全的检测系统，需要将一些故障预警信号和故障停机信号提供给本系统。当检测到某台压风机的故障预警信号或故障停机信号时，能够自动停止该压风机工作或将该压风机切除出运行系统，直到报警信号解除，由运行人员通过触摸屏设置界面将该压风机添加到运行系统。

（）双重保护功能

保留原系统的压力调节环节，当变频调速系统由于某种原因出现压力超过高限值时，自动控制压风机卸荷运行，保证系统不会出现压力过高现象。

软件设计

西门子 — — 具有个输入点、

个输出点和个通讯口。在本系统中一个通讯口连接触摸屏，读取参数设定数值，另一个通讯口连接变频器，读取实际压力值和变频器的其他参数。软件设计流程如图所示。

系统上电后，首先进行自检，读取输入口的数据。若无故障输入，则读取设定的参数，启动变频运行，从变频器读取压力、频率等数据。若变频器输出频率小于，风包压力稳定在设定压力上，系统继续运行。若变频器输出频率等于，风包压力低于设定的低限值，则控制另一台压风机工频启动，变频器自动调节输出频率，使风包压力稳定在设定值上。若风包压力仍低于设定的低限值，则

煤矿机械年第期

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文章编号：（）

采用插装阀的型液压支架液压系统设计

侯波，汪选要

（安徽理工大学，安徽淮南）

摘要：对型液压支架的液压系统进行了采用插装阀的改进设计，分析了其工作原理和性能。结论认为：采用插装阀的液压支架液压系统具有抗污染能力强、阀的寿命长、工作可靠性高、泄漏和压力损失小、系统效率高、便于设计、制造，维护、使用、通流能力强、能适应快速移架的需要，满足某些特殊工况的要求，具有推广应用价值。

关键词：液压系统；插装阀；设计中图号：

文献标识码：

大，工作性能变坏，压力损失和内泄漏增加，操纵困难前言

等负面效应。又由于支架的工作环境恶目前使用的支架的液压系统采用的均是管式阀，（操纵阻力大）而管式阀存在许多固有缺陷（如通流能力差，密封性不好，抗污染力差等）。若只是靠增大阀的通径等措施来适应高压大流量的工作要求，势必会导致阀的体积增

劣，介质污染较严重，使阀芯的磨损严重，大大缩短了阀的正常使用寿命，由此也导致了支架的各种故障，工作可靠性降低，增加了维护时