一種多進(jìn)風(fēng)井筒風(fēng)流紊亂調(diào)控技術(shù)及裝備的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多進(jìn)風(fēng)井筒風(fēng)流紊亂調(diào)控技術(shù)及裝備，屬于煤礦通風(fēng)與安全技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械抽出式礦井中，與地表直通的多進(jìn)風(fēng)井筒之間存在的閉合網(wǎng)孔，在有平均溫度差或空氣柱密度差的情況下，可產(chǎn)生阻礙某一井筒進(jìn)風(fēng)的自然風(fēng)壓。尤其在寒冷冬季，井筒更易發(fā)生風(fēng)量明顯減小、風(fēng)流停滯甚至反向的不穩(wěn)定現(xiàn)象，其屬于局部通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流紊亂問題，一直是威脅礦井安全生產(chǎn)反復(fù)多發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)難題。
[0003]當(dāng)井筒風(fēng)量明顯減小或風(fēng)流停滯時(shí)，可造成井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)無風(fēng)，受設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及圍巖散熱等因素影響，巷道溫度過高；對(duì)于煤礦提升井，可使井底煤倉中釋放的瓦斯無法稀釋，導(dǎo)致局部巷道瓦斯積聚和傳感探頭報(bào)警，在電火花出現(xiàn)時(shí)還可引發(fā)瓦斯爆炸。風(fēng)流反向時(shí)，可將井底瓦斯、粉塵及水蒸汽帶入井口房，污染作業(yè)環(huán)境，縮短設(shè)備使用壽命。此外，由于自然風(fēng)壓作用，存在風(fēng)流紊亂的進(jìn)風(fēng)井筒中易引起某一井筒進(jìn)風(fēng)量過大，超出井筒的防凍供熱能力，引發(fā)淋水較大井筒壁面結(jié)冰，為井筒安全埋下重大隱患。
[0004]當(dāng)前，針對(duì)冬季進(jìn)風(fēng)井筒的風(fēng)流紊亂問題，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)主要采用減小井筒間風(fēng)流溫差、增加井筒間通風(fēng)阻力和提高通風(fēng)機(jī)靜壓等應(yīng)急方法。這些控制方法雖然能夠解決當(dāng)時(shí)的井筒風(fēng)流紊亂問題，但隨著時(shí)間的推移，井筒反風(fēng)、風(fēng)量明顯減小問題仍可反復(fù)出現(xiàn)，不能從根本上使問題得到解決。
[0005]冬季大氣環(huán)境溫度較低時(shí)，冷風(fēng)流對(duì)進(jìn)風(fēng)井筒溫度易產(chǎn)生較大影響，多采取井筒防凍措施。進(jìn)風(fēng)井筒在不同熱源作用下，易于使井筒間產(chǎn)生平均溫度差形成阻礙井筒進(jìn)風(fēng)的自然風(fēng)壓，且這種自然風(fēng)壓的大小易于隨大氣環(huán)境溫度及井筒熱源的變化而變化，這是多進(jìn)風(fēng)井筒風(fēng)流紊亂現(xiàn)象易于反復(fù)出現(xiàn)的主要原因。
[0006]因此，需要根據(jù)井筒間自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，開發(fā)一種能夠方便有效調(diào)控井筒進(jìn)風(fēng)量，徹底解決風(fēng)流紊亂問題的技術(shù)及裝備。該技術(shù)裝備對(duì)于增加通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性、防止井筒結(jié)冰以及保障礦井的安全生產(chǎn)均具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)不斷變化的大氣環(huán)境及井筒溫度，通過不斷調(diào)節(jié)供給進(jìn)風(fēng)井筒的熱風(fēng)量，使易發(fā)生風(fēng)流紊亂的井筒形成促進(jìn)其進(jìn)風(fēng)的自然風(fēng)壓，增加其進(jìn)風(fēng)穩(wěn)定性，進(jìn)而使各進(jìn)風(fēng)井筒風(fēng)流停滯或反向現(xiàn)象不再反復(fù)出現(xiàn)，是解決多進(jìn)風(fēng)井筒風(fēng)流紊亂問題的技術(shù)關(guān)鍵。因此，本發(fā)明基于可控井筒熱風(fēng)的自然風(fēng)壓定向原理，旨在提供一種運(yùn)行穩(wěn)定，易于維護(hù)，能夠從根本上方便、有效解決風(fēng)流紊亂問題的技術(shù)及裝備。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明所述的一種多進(jìn)風(fēng)井筒風(fēng)流紊亂調(diào)控技術(shù)及裝備，首先，對(duì)每個(gè)進(jìn)風(fēng)井筒安裝一用一備熱風(fēng)機(jī)組，即利用壓風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)流壓入機(jī)組殼體，被空氣加熱器加熱后經(jīng)過送風(fēng)閥門和出風(fēng)通道導(dǎo)出，利用熱風(fēng)道在井筒內(nèi)與冷風(fēng)混合，或直接由出風(fēng)通道導(dǎo)入井口房內(nèi)進(jìn)行混合。其次，分別利用變頻器、電動(dòng)執(zhí)行器、PLC及相關(guān)電路元件實(shí)現(xiàn)對(duì)各井筒機(jī)組風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和送風(fēng)閥門開度的調(diào)節(jié)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)各井筒熱風(fēng)量的就地調(diào)控。然后，利用工業(yè)以太網(wǎng)和上位機(jī)監(jiān)測(cè)調(diào)控軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒熱風(fēng)量的遠(yuǎn)程調(diào)控，使系統(tǒng)操作更加方便、有效、快捷。通過編制上位機(jī)軟件，對(duì)所有井筒的熱風(fēng)機(jī)組可進(jìn)行啟停操作，并可對(duì)壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、電控閥門開度以及故障顯示等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)控。最后，在井筒內(nèi)和井底、地面大氣環(huán)境、機(jī)組出風(fēng)通道處分別布置溫度傳感器，以及在進(jìn)風(fēng)井筒相關(guān)聯(lián)絡(luò)巷布置風(fēng)速及瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境溫度、井筒風(fēng)速與風(fēng)量的變化情況，并將這些風(fēng)流參數(shù)模擬量，通過交換機(jī)傳輸至PLC和上位機(jī)軟件中。根據(jù)這些實(shí)時(shí)風(fēng)流模擬量，編制自動(dòng)調(diào)控程序，使系統(tǒng)自行調(diào)節(jié)壓入各井筒熱風(fēng)量，改變井筒的平均風(fēng)溫和密度差，形成促進(jìn)風(fēng)流紊亂井筒進(jìn)風(fēng)的自然風(fēng)壓，最終達(dá)到改變井筒進(jìn)風(fēng)量的目的。
[0009]本裝備利用變頻控制柜、PLC及上位機(jī)監(jiān)控軟件，對(duì)壓入每個(gè)井筒的熱風(fēng)量均可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)就地調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)節(jié)。現(xiàn)場(chǎng)就地調(diào)節(jié)主要通過變頻控制柜面板旋鈕進(jìn)行啟動(dòng)和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。而遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)節(jié)，可根據(jù)井筒風(fēng)流速度和溫度，在上位機(jī)軟件中輸入閥門開度和變頻風(fēng)機(jī)頻率進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可利用調(diào)控程序自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)調(diào)控失敗，導(dǎo)致井筒風(fēng)速過小、壁面結(jié)冰或瓦斯?jié)舛冗^高時(shí)，將發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)，并顯示故障信息。
[0010]本發(fā)明用于解決進(jìn)風(fēng)井筒風(fēng)流發(fā)生紊亂問題之外，還可作為冬季井筒防凍設(shè)備。整套裝備安全可靠、易于維護(hù)，能夠方便、快捷、有效地增強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高井筒加熱效果并防止井筒結(jié)冰，非常適合在井筒易于發(fā)生風(fēng)流紊亂的礦井通風(fēng)系統(tǒng)中推廣、使用。
【附圖說明】
[0011]圖1本發(fā)明所述裝備原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2本發(fā)明所述技術(shù)及裝備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施與安裝示意圖。
[0013]圖中:
1.變頻壓風(fēng)機(jī)2.熱風(fēng)機(jī)組殼體3.空氣加熱器4.送風(fēng)閥門5.出風(fēng)通道6.熱風(fēng)道7.閥門電動(dòng)執(zhí)行器8.變頻控制電路柜9.PLC控制電路柜10.隔熱墻11.光纖及電纜12.交換機(jī)13.上位機(jī)14.地面溫度傳感器15.熱風(fēng)溫度傳感器16.井筒風(fēng)流參數(shù)傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明的中心思想是利用變頻器、PLC和電控閥門有效控制壓入各進(jìn)風(fēng)井筒的熱風(fēng)量，并通過上位機(jī)監(jiān)測(cè)調(diào)控軟件，根據(jù)熱風(fēng)溫度、流入井筒冷風(fēng)溫度、井筒內(nèi)及井底溫度、井筒風(fēng)流速度及所含瓦斯?jié)舛鹊葌鞲衅髂M量平衡各井筒風(fēng)流的平均溫度差及密度差，形成促進(jìn)易風(fēng)流紊亂井筒進(jìn)風(fēng)的定向自然風(fēng)壓，從而實(shí)現(xiàn)方便、快捷地對(duì)井筒風(fēng)量的調(diào)節(jié)與控制，最終實(shí)現(xiàn)徹底解決多進(jìn)風(fēng)井筒風(fēng)流紊亂問題。
[0015]下面結(jié)合附圖1、2對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)及裝備進(jìn)一步說明。
[0016]由圖1所示，本發(fā)明所述技術(shù)及裝備主要包括井筒熱風(fēng)生成系統(tǒng)、熱風(fēng)調(diào)控系統(tǒng)、風(fēng)流參數(shù)采集系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)四個(gè)部分。
[0017]根據(jù)圖2，其中熱風(fēng)生成系統(tǒng)主要包括變頻壓風(fēng)機(jī)1、熱風(fēng)機(jī)組殼體2、空氣加熱器3、送風(fēng)閥門4和出風(fēng)通道5。對(duì)于每個(gè)進(jìn)風(fēng)井筒，分別安裝熱風(fēng)生成系統(tǒng)，將一部分地面冷風(fēng)由變頻壓風(fēng)機(jī)I壓入熱風(fēng)機(jī)組殼體2，由以蒸汽為熱媒的空氣加熱器3加熱后，經(jīng)過送風(fēng)閥門4和出風(fēng)通道5導(dǎo)入井筒。圖2中通過熱風(fēng)道6以在井筒內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)與冷風(fēng)混合的方式加熱井筒，也可將熱風(fēng)直接進(jìn)入井口房進(jìn)行加熱。然后可進(jìn)行熱風(fēng)調(diào)控系統(tǒng)安裝。
[0018]熱風(fēng)調(diào)控系統(tǒng)主要包括閥門電動(dòng)執(zhí)行器7、變頻控制電路柜8和PLC控制柜9。閥門電控