[发明专利]矿井回采工作面风压动态平衡的风机变频控制系统及方法

权利要求书

1.一种矿井回采工作面风压动态平衡的风机变频控制系统，其特征在于：包括交流变频器控制台、对旋轴流风机、一氧化碳传感器、风速传感器、压差传感器、本安电源和本安接线盒；

交流变频器、对旋轴流风机和本安电源布置在进风巷内，风速传感器1布置在进风巷，压差传感器、风速传感器2布置在回风巷，两个一氧化碳传感器布置在回风隅角区域；

由两个不同的动力中心分别提供一路动力电源，经过自动电源切换装置，分别连接两套变频器，动力电源经变频器整流单元、逆变驱动单元电路，输出两组动力变频电源，分别接入对旋轴流风机两组电机；沿巷道布置屏蔽通信电源电缆，一氧化碳传感器、风速传感器、压差传感器均采用总线方式并联连接，通信电缆将所有传感器以通讯方式接入变频器控制台的PLC，本安电源集中为传感器并联供电。

2.采用权利要求1所述的矿井回采工作面风压动态平衡的风机变频控制系统进行风机变频控制的方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：风速传感器实时采集进风巷和回风巷风量数值，调整调节风门面积，保证供风量在工作面需风量要求范围内；

步骤2：一氧化碳传感器实时采集回风巷气体一氧化碳含量，压差传感器实时采集回风巷风门内与顶部采空区压差，监测风压动态平衡；

系统各传感器通过RS485总线传送实时测量数值，与变频器控制台PLC通信，测量数值在控制中心屏幕显示，测量值超过传感器内部设置报警阈值，则现场声光报警，在控制中心显示屏上集中显示报警信息并记录；

步骤3：判断两组一氧化碳传感器测量值有效性并输出；

一组测量值突然增大时，通过5秒延时，重新读取两组测量值，两组值偏差依然较大，则以变化比较恒定的测量值为准；若两组值偏差变小，则再次通过5秒延时读取测量值，以三次数值中最为接近的两次数值取平均值为准；

步骤4：变频器控制台PLC实时监测各个传感器测量数值；

具体地：人工控制变频器开启风机，当O₂传感器、CO₂传感器、CH₄传感器分别超出各自允许值≤18%、≥1.5、≥1的范围10s以上，输出报警；如无报警，至测量点压差稳定在预置值之内时，记录变频器输出频率X，设定其为变频器的启动频率；变频器以启动频率开启风机，直至测量点压差稳定在预置值之内，记录风机的运行时间S；在测量点压差稳定的前提下，根据风机出风口至测量点的长度距离和风速，估算出风机风能从出风口作用至测量点的时间T，记录此时的测量点压差数据D，人工控制变频器，微调输出频率，时间T后查看测量点数据，直至测量点数据稳定且与D相差W，W取值在1~3mmH₂O之间，记录步长C=｜输出频率－启动频率｜；

步骤5：调节变频器输出功率；

在启动频率下启动变频器，持续工作时间S，每隔1秒采集一次压差数据，存入堆栈，共采集10个数据，滤波后取平均值V；如果V<1mmH₂O，变频器输出增大C；如果V>3mmH₂O，变频器输出减小C；

时间T后，再次判断V，如果V处于预置值内，变频器在稳定频率下恒定送风；同时检测CO测定值P，在控制中心预置一氧化碳最低阈值24ppm，如果P>24ppm，则变频器输出增大C；若V处于3±W区间内，P>24ppm且持续10秒，则报警并记录；

为避免压差传感器故障而导致的变频器输出极大或极小，设定变频器输出的频率上限Hmax和下限Hmin，在变频器输出到达限值时依然不能将压差控制在预置值之内，报警并记录。