煤矿通风系统及其控制方法与流程

本发明涉及煤矿通风，尤其涉及一种煤矿通风系统及其控制方法。

背景技术：

1、现有煤矿通风系统中的通风机为bd-ⅱ-8-№.20型弯掠组合正交型对旋轴流式风机，自2005年投入运行以来，一直采用变频驱动，风量在40-90m3/s范围内调节。然而，随着矿井生产活动的深入，尤其是三采区的采掘延伸导致通风线路增加、长度增长，矿井所需的风量显著提升。目前，通风机变频器运行频率已接近额定值如47hz，风量富裕系数较低，使得矿井通风系统的调节能力严重受限，无法满足当前生产需求。现有的通风机系统不具备不停风倒机功能，在每月例行切换通风机时，必须暂停井下所有作业，风机切换完成后还需进行矿井恢复通风作业，这一过程对矿井安全生产造成了明显影响。

2、鉴于上述通风机系统存在的问题，亟需对现有通风机系统进行技术改造，以使至少两台通风机可以进行不停机倒风，提升通风系统的稳定性和适应性，确保矿井安全生产。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的第一个目的在于提出一种煤矿通风系统，该系统安装的通风机通过动态调节叶片角度，实现高效运行，风机通过设置在风道上的垂直风门的启闭配合两套通风机进行转换工作，实现不停风倒机，从而可以增加通风系统的抗风险能力，提升通风系统的稳定性和适应性，确保矿井安全生产。

3、本发明的第二个目的在于提出一种煤矿通风系统的控制方法。

4、为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种煤矿通风系统，包括：至少两台通风机，所述至少两台通风机设置在风道上，每台所述通风机均配备可动态调节叶片角度的叶片角度调节单元；至少两个风门，所述至少两个风门设置在风道内，所述至少两个风门与所述至少两台通风机一一对应，所述风门用于在所述至少两台通风机之间切换时控制所述风道的通断；控制模块，所述控制模块分别与各所述叶片角度调节单元和各所述风门连接，所述控制模块用于获取所述通风机的运行状态参数和所述风道的风量需求，并根据所述运行状态参数和风量需求，对各所述叶片角度调节单元和各所述风门进行控制，以实现所述至少两台通风机的不停机倒风。

5、本发明实施例的煤矿通风系统，包括至少两台通风机、至少两个风门和控制模块；其中，至少两台通风机设置在风道上，每台通风机均配备可动态调节叶片角度的叶片角度调节单元；至少两个风门设置在风道内，至少两个风门与至少两台通风机一一对应，风门用于在至少两台通风机之间切换时控制风道的通断；控制模块分别与各叶片角度调节单元和各风门连接，控制模块用于获取通风机的运行状态参数和风道的风量需求，并根据运行状态参数和风量需求，对各叶片角度调节单元和各风门进行控制，以实现至少两台通风机的不停机倒风。由此，该系统安装的通风机通过动态调节叶片角度，实现高效运行，风机通过设置在风道上的垂直风门的启闭配合两套通风机进行转换工作，实现不停风倒机，从而可以增加通风系统的抗风险能力，提升通风系统的稳定性和适应性，确保矿井安全生产。

6、另外，本发明实施例提出的煤矿通风系统还可以具有如下附加的技术特征：

7、根据本发明的一个实施例，所述控制模块包括：

8、数据采集单元，所述数据采集单元用于实时监测所述通风机的运行状态参数和所述风道的风量需求；

9、数据分析单元，所述数据分析单元用于根据所述运行状态参数和所述风量需求，判断是否需要更换运行中的通风机，并在确定需要更换运行中的通风机时，确定相应叶片的目标角度和所述风门的启闭策略，以及生成并发送调节指令和启闭指令；其中，所述调节指令是与各所述叶片的目标角度对应的指令，所述启闭指令是与各所述风门的启闭策略对应的指令；

10、执行控制单元，所述执行控制模块用于在接收到所述调节指令时，控制所述叶片角度调节单元将各叶片调节至对应的目标角度，以及在接收到所述启闭指令时，控制各所述风门按照对应的所述启闭策略进行启闭，以实现所述至少两台通风机的不停机倒风。

11、根据本发明的一个实施例，所述数据采集单元至少包括：至少一个风速传感器、至少一个风向传感器、至少一个风压传感器和至少一个温度传感器；其中，所述风速传感器用于实时测量并输出所述风道内风速数据，所述风向传感器用于实时检测并输出风道内风向信息，所述风压传感器用于实时检测并反馈所述风道内风压状态，所述温度传感器用于实时感知所述风道内部的温度变化；

12、所述控制模块用于根据所述风速数据、所述风向信息、所述风压状态、所述风道内部的温度变化，确定所述风道的风量需求。

13、根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括：

14、故障诊断单元，所述故障诊断单元用于实时监测所述通风机、所述叶片角度调节单元、所述风门以及所述控制模块自身的工作状态，在检测到所述通风机、所述叶片角度调节单元、所述风门以及所述控制模块自身的工作状态中的至少一个发生异常的情况下，自动触发故障处理程序或发送报警信号。

15、根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括：

16、远程通信接口，所述远程通信接口用于与远程监控中心或上级管理系统进行数据交换，以实现远程监控、参数设定、故障报警和远程控制。

17、根据本发明的一个实施例，所述控制模块配置有至少20％的备用i/o口。

18、根据本发明的一个实施例，所述叶片角度调节单元包括：

19、角度传感器，所述角度传感器用于实时检测叶片的实际角度；

20、驱动装置，所述驱动装置与所述角度传感器连接，所述驱动装置用于根据调节指令，驱动各所述叶片转动至对应的目标角度。

21、根据本发明的一个实施例，所述风门包括：

22、风门位置传感器，所述风门位置传感器用于实时检测所述风门的开度；

23、驱动机构，所述驱动机构与所述风门位置传感器连接，所述驱动机构用于根据启闭指令，驱动各所述风门开启或关闭至对应的目标开度。

24、为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种煤矿通风系统的控制方法，所述方法应用于上述的煤矿通风系统，所述方法包括：获取所述通风机的运行状态参数和所述风道的风量需求；根据所述运行状态参数和风量需求，对各所述叶片角度调节单元和各所述风门进行控制，以实现所述至少两台通风机的不停机倒风。

25、根据本发明实施例的煤矿通风系统的控制方法，先获取通风机的运行状态参数和风道的风量需求，之后根据运行状态参数和风量需求，对各叶片角度调节单元和各风门进行控制，以实现至少两台通风机的不停机倒风。由此，可以实现高效运行，并增加通风系统的抗风险能力，提升通风系统的稳定性和适应性，确保矿井安全生产。

26、另外，本发明实施例提出的煤矿通风系统的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

27、根据本发明的一个实施例，所述根据所述运行状态参数和风量需求，对各所述叶片角度调节单元和各所述风门进行控制，包括：

28、根据所述通风机的运行状态参数和所述风道的风量需求，判断是否需要更换运行中的通风机；

29、在确定需要更换运行中的通风机时，确定相应叶片的目标角度和所述风门的启闭策略，以及生成调节指令和启闭指令；其中，所述调节指令是与所述叶片的目标角度对应的指令，所述启闭指令是与所述风门的启闭策略对应的指令；

30、根据所述调节指令，控制所述叶片角度调节单元将各叶片调节至对应的目标角度，以及根据所述启闭指令时，控制各所述风门按照对应的所述启闭策略进行启闭，以实现所述至少两台通风机的不停机倒风。

31、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。