一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统及其方法与流程

本发明属于煤矿自然发火区的风量调节，尤其涉及一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量的控制系统及其方法。

背景技术：

1、传统的通风系统中，采用固定频率的风机，往往依赖于手动调节风门或风窗的大小来控制风量，这种方法调节范围有限且调节不灵活，难以根据瓦斯浓度的实时变化进行精确调整；由于需要人工干预进行调节，传统通风系统的响应速度较慢，无法及时应对瓦斯浓度的快速变化；固定频率的风机在运行过程中无法根据实际需求进行功率调整，容易造成能源浪费；同时，由于缺乏实时的瓦斯浓度监测和反馈，难以实现对火区瓦斯浓度和风量的精确控制。

2、公开号为cn116927861a的中国发明申请公开了一种高瓦斯掘进工作面应急自动通风系统，包括：瓦斯探测仪、通风风机、传感器模块、控制模块中心、警报模块、压缩空气主管路与矿用隔爆型备用电源，但是该方案中瓦斯的浓度达到异常的数值后才开启风机通风，这对矿井瓦斯浓度的快速变化无法实时做出响应，且缺乏实时的瓦斯浓度监测和反馈，难以实现对瓦斯浓度和风机风量的精确控制。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的目的在于提供一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统及其方法，通过实时监测煤矿自然发火区瓦斯浓度，能够自动调整风机的频率，精确控制火区风量，解决了现有技术中煤矿自然发火区瓦斯浓度超限的技术问题，避免引发瓦斯事故的风险，具有精确控制风量、快速响应、提高能效、增强安全保障和易于操作维护的特点。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统，包括：

4、瓦斯传感器：用于采集煤矿自然发火区的瓦斯浓度值；

5、风机变频控制器：用于根据瓦斯浓度值控制风机的排风量；风机变频控制器的信号输入端与瓦斯传感器的信号输出端连接；

6、变频器：用于控制风机的电源频率进而改变风机的运行模式；变频器的信号输入端与风机变频控制器的信号输出端连接；

7、至少一台风机：用于向煤矿自然发火区送风。

8、所述控制系统还包括触发报警装置，用于根据瓦斯浓度值自动报警并及时切断向采煤工作面提供动力电源的变压器电源；所述触发报警装置的信号输入端与瓦斯传感器的信号输出端连接，触发报警装置和瓦斯传感器的信号输出端均与风机变频控制器信号输入端连接，风机变频控制器信号输出端与触发报警装置的信号输入端连接。

9、所述风机变频控制器包括用于根据自适应控制策略分析瓦斯浓度值数据并得到分析结果的数据处理单元。

10、所述风机的运行模式包括低功率运行模式和高功率运行模式。

11、所述瓦斯传感器的型号为gasboard-2502；触发报警装置采用瓦斯断电仪，瓦斯断电仪安装在变压器上。

12、一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制方法，包括如下步骤：

13、步骤1：在煤矿自然发火区安装高灵敏度的瓦斯传感器，对煤矿自然发火区进行实时瓦斯浓度监测，得到实时的瓦斯浓度值数据；

14、步骤2：设置瓦斯浓度阈值，将步骤1实时检测到的瓦斯浓度值数据传输到风机变频控制器中的数据处理单元，基于自适应控制策略对瓦斯浓度值数据进行分析，得到分析结果；

15、步骤3：根据步骤2的分析结果通过变频器调节风机的电源频率，风机的电源频率与风机的转速成正比，进而改变风机的运行模式，向煤矿自然发火区输出风量。

16、所述步骤2中的自适应控制策略如下：

17、根据预设的瓦斯浓度阈值，当实时检测的瓦斯浓度低于预设的瓦斯浓度阈值时，风机将在低功率运行模式下工作，保持较低的转速，输出较小排风量；当实时检测的瓦斯浓度高于预设的瓦斯浓度阈值时，风机将在高功率运行模式下工作，增加转速，输出较大排风量。

18、所述控制方法还包括步骤4：

19、在煤矿自然发火区安装触发报警装置，当瓦斯浓度值高于设定的瓦斯浓度阈值时，触发报警装置发出警报并及时切断向采煤工作面提供动力电源的变压器电源。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、1.精确控制风量：本发明通过在煤矿自然发火区安装高灵敏度的瓦斯传感器，能够实时监测瓦斯浓度，并根据瓦斯浓度的变化自动调整风机的电源频率，从而实现对煤矿自然发火区风量的精确控制，大大提高了风量调节的灵活性和准确性，更好地满足了矿井通风的实际需求。

22、2.快速响应：本发明能够在瓦斯浓度发生变化时迅速作出反应，及时调整风机频率，避免了传统方法中人工调节的延迟和误差。

23、3.提高能效：本发明能够根据实际需求自动调整风机频率，实现了风机的节能运行；在瓦斯浓度较低时，风机以较低的频率运行，降低了能耗；在瓦斯浓度升高时，风机则自动增加频率以满足通风需求，避免了能源浪费。

24、4.增强安全保障：本发明通过设置触发报警装置，以实时监测的瓦斯浓度信号和报警信号同时提醒风机变频控制器及时控制风机的送风，且触发报警装置还能够及时切断向采煤工作面提供动力电源的变压器电源，增强了矿井的安全性。

25、5.易于操作和维护：本发明控制系统简单方便，不需要专业人员进行复杂的操作和维护，降低了人员的劳动强度，提高了工作效率。

26、综上所述，本发明具有精确控制风量、快速响应、提高能效、增强安全保障和易于操作维护的特点，对于提高煤矿通风系统的安全性和能效具有重要意义。

技术特征：

1.一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括触发报警装置，用于根据瓦斯浓度值自动报警并及时切断向采煤工作面提供动力电源的变压器电源；所述触发报警装置的信号输入端与瓦斯传感器的信号输出端连接，触发报警装置和瓦斯传感器的信号输出端均与风机变频控制器信号输入端连接，风机变频控制器信号输出端与触发报警装置的信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统，其特征在于：所述风机变频控制器包括用于根据自适应控制策略分析瓦斯浓度值数据并得到分析结果的数据处理单元。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统，其特征在于：所述风机的运行模式包括低功率运行模式和高功率运行模式。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统，其特征在于：所述瓦斯传感器的型号为gasboard-2502；触发报警装置采用瓦斯断电仪，瓦斯断电仪安装在变压器上。

6.一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制方法，其特征在于，所述步骤2中的自适应控制策略如下：

8.根据权利要求6所述的一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括步骤4：

技术总结本发明公开了一种煤矿自然发火区自适应变频风机风量控制系统及其方法，该系统包括：瓦斯传感器，用于采集煤矿自然发火区的瓦斯浓度值；风机变频控制器，用于根据瓦斯浓度值控制风机的排风量；风机变频控制器的信号输入端与瓦斯传感器的信号输出端连接；变频器，用于控制风机的电源频率进而改变风机的运行模式；变频器的信号输入端与风机变频控制器的信号输出端连接；至少一台风机，用于向煤矿自然发火区送风；本发明通过实时监测瓦斯浓度，实现了自动调整风机电源频率，精确控制了风机风量，解决了煤矿自然发火区瓦斯浓度超限的技术问题，避免了引发瓦斯事故风险，具有精确控制风量、快速响应、提高能效、增强安全保障和易于操作维护的特点。技术研发人员：徐元强,杨卫林,曹睿,郭峰,张俊峰,王斐,洪赟鹏,李阳,赵洪,刘文波受保护的技术使用者：云南滇东雨汪能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10