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通风机变频节能监控系统的设计及节能分析

文档作者：郝军文档来源：山西晋能控股煤业集团大阳泉煤炭有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年10月05日
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上一篇：通风机节能控制策略及关键传感器的选型设计

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自动化系统设计
2023年第8期 Mechanical Management and Development No.8,2023
总第244期 机械管理开发 Total 2244
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.08.088
通风机变频节能监控系统的设计及节能分析
郝军
（山西晋能控股煤业集团大阳泉煤炭有限责任公司， 山西阳泉045000)
摘要：为解决通风机当前控制系统无法根据工况或实际需风量对通风机风量、风速等参数进行调节且容易在启
动阶段对设备和电网造成冲击的问题，在对通风机结构简单阐述的技术上，提出了通风机变频调速监控系统的总
体设计思路，重点对变频调速功能实现的硬件进行选型设计，对变频调速技术的应用效果进行全面评估。
关键词：通风机；变频调速；节能；变频器；风量传感器
中图分类号：TD441 文献标识码：A 文章编号：1003-773X(2023)08-0207-02
0弓引言
通风机为煤矿综采工作面的“呼吸系统”，其主要
负责为工作面输送新鲜的空气，对工作面的瓦斯浓度
进行稀释，降低工作面的粉尘浓度，改善现场工作人
员和设备的工作环境。通风机作为综采工作面的主要
耗能设备,其在生产中所消耗电能的占比较高。在以
往生产中，通风机控制主要依靠人工对风门进行调
节，从而达到对风量控制的目的。通风机的传统控制
方式存在如下弊端：一是无法实时掌握通风机的运行
状态；二是无法根据工作面工况对通风机运行参数进
行调整，导致电能浪费严重。为此，将重点完成通风机
变频节能监控系统的设计,并对该系统的节能效果和
监测效益进行评估验证。
1通风机变频节能监控系统总体设计
1.1 通风机结构概述
根据不同的分类标准，可对通风机进行多类划
分。其中，根据其结构不同可分为离心式通风机和对
旋式轴流风机[1-2]；根据通风机应用环境的不同，可将
其分为主通风机、局部通风机和辅助通风机。本文对
旋式轴流通风机为例开展系列研究，对旋式轴流风机
结构如图1所示。结合实践生产对变频节能监控系统
进行设计，该煤矿所配套通风机的具体型号为
YBF630M2-10，该型通风机的具体参数如表1所示。
1.2 通风机变频节能监控总体设计
从原理上讲，通风机电机的转速直接决定设备的
气流方向
-母
1集流器；2一消声器；3—整流罩；4一电动机；5——级叶轮；
6一二级叶轮
图1 对旋式轴流风机结构示意图
表1YBF630M2-10型通风机具体参数
参数名称参数值
额定电机功率/kW 500
额定转速/（r/min） 600
功率因素0.80
风量及其能耗。在实际生产中，随着工作面工况的不
同,其所需的实际风量存在一定的差异。传统对通风
机风量的控制是通过应用挡板实现其功能的，该种控
制方式不仅对风量的调节控制范围小，而且极容易烧
毁电机并对电网及其设备造成冲击。变频调速技术为
通过变频器对电机的频率进行调节，从而实现对电机
转速的控制,最终实现对通风机风量的控制[3-4]。
目前，变频调速控制技术已经在带式输送机中应
用。实践表明：变频调速可实现对大型机电设备的软
启动，即可以解决启动时对电网造成冲击的问题；同
时，变频调速技术可根据工况对通风机风速进行直接
调节，从而对工作面风量、风阻等参数进行控制[5]。
变频调速控制功能实现的基础是对现场瓦斯浓
度、粉尘浓度以及温湿度等指标的监测和对通风机实
时风速、风量等指标的检测。因此，实现对煤矿通风机
运行状态的监测也非常重要。在上述需求背景下，设计
了通风机变频节能监控系统的总体架构，如图2所示。
2 变频节能监控系统关键硬件选型
硬件是实现通风机变频调速和监控功能的基础。
结合通风机变频调速及其监控功能的需求，本文重点
对涉及到的关键硬件包括PLC控制、变频器，以及各
类监测、检测装置进行选型设计。
2.1 PLC控制器选型
PLC控制器对所采集数据处理并发出发出指令
的关键设备。综合考虑通风机变频节能控制的输人
量、输出量以及处理速度，本项目采用ControlLogix
50001769系列PLC控制器。并根据系统的输人量、
输出量配套相应的CPU处理模块、输人／输出模块的
型号及数量，如表2所示。
收稿日期：2022-05-11
作者简介：郝军（1990一），男，山西翼城人，毕业于太原理工大学采矿工程专业，助理工程师，从事通风管理工作。
.208· 第38卷
机械管理开发
jxglkfbjb@126.com
上位监控系统 黄胶二矿矿井自动 化调度平台
交换机
PLC
高压进1号风山号风2号风2号风低压进PLC电盟明电1号水
高压机级机机一级机级线电源柜源柜平风门真风门风门电源柜电源柜电源柜电源柜值风门
柜饺频器变频器变频器变频器
电源柜电源柜电源柜电源柜
一号垂直动传感器一号水平菱动传感器
2 2号水平
一一级电机
2号一级电机温度
一
瓦斯浓度
级电机温度2号二级电机温度
号风1号风2号风
路柜
覆动传感器
务2号风
爱动传感器
机级机级路机级机
柜变额器交频器变频器变频器
图2 通风机变频节能监控系统的总体架构
表2 变频节能监控系统各模块型号与数量
模块名称型号数量/个
CPU模块1769L35 2
数字量输人模块1769DI 4
数字量输出模块1769D0 4
模拟量输人模块1769AI 2
模拟量输出模块1769A0 2
2.2 变频器选型
变频器是对通风机电机运行频率调节控制的核
心设备，变频器的选型需与YBF630M2-10型通风机
相匹配。结合变频调速功能需求，为通风机所配套的
变频器的具体型号为BTIO09-1，该型变频器的具体
工作参数如表3所示。
表3 BTIO09-1型变频器工作参数
变频器型号BTI009-1
额定容量/kVA 639
额定频率/Hz 50/60
频率输出范围/Hz 0~120
额定效率/% >96
2.3 通风机信号采集设备选型
实现通风机变频调速功能，需对通风机的风量、
风速、静压、全压等指标进行监测；同时，还需兼顾工
作面的瓦斯浓度。此外，为保证通风机运行的安全性，
需对通风机电机的温度进行检测。
1)对于通风机的风量、风速信号采集。针对风量
可采用KGY7风量传感器对其进行监测，并基于风量
监测数据换算得出风速指标。
2）通风机静压、全压的监测可采用型号为
XZD-YB型压力传感器进行监测
3)在通风机的进口处安装型号为KGJ15浓度传
感器对瓦斯浓度进行监测。
4)在通风机电机的定子以及前后轴承安装型号
为PT100的温度传感器对电机温度进行监测。
3 变频节能监控系统的应用效果
将上述所选型的硬件集成为通风机的变频调速
监控系统，并将其应用于实际生产中,对其应用效果
进行评估。主要从应用后的节能效果和其他效益两方
面展开分析。
通风机在实际生产中处于全天24h的工作状
态，按照每年工作320d，即每年工作时间为7920h，
对其节能效果进行核算。通风机的实际功率与电机功
率之间的关系如式（1)所示：
P=()Pe. (1) ne
式中：P为通风机的实际输出功率；n为通风机的实际
运行频率；ne为通风机的额定运行频率，取50Hz;P。
为通风机电机的额定功率，取500kW。
在当前控制状态下，通风机均以额定频率运行；
在引人变频调速控制技术后，根据煤矿的实际工况和
需风量要求，通风机电机的平均运行频率为35Hz，即
n为35Hz。将相关参数代人式(1)中得出,实际输出
功率为171.5kW。
则每年可节约电能为（500-171.5)kW×7920h=
260.1720万kWh；按照0.5元/kWh计算，则每年可
节约电费约130.086万元。
同时，通风机采用变频调速技术后，可以消除通
风机在启动时大电流对电网和通风机设备本身造成
的冲击，从而对通风机运行工况进行有效改善。
4结语
通风机为煤矿综采工作面通风系统的核心设备，
其主要负责将工作面瓦斯质量浓度、粉尘质量浓度等
指标控制在合理范围之内，改善工作面现场的工作环
境。为解决通风机传统控制方式容易在启动阶段对设
备造成冲击且电能浪费严重的问题，本文基于PLC
控制器和各类检测传感器设计了变频调速控制系统。
通过实践表明：变频调速技术在通风机控制中应用后
每年可直接节约电费130万元左右；同时，变频调速
技术可有效消除启动阶段对设备及电网造成的冲击，
从而提升了设备的使用寿命。
参考文献
[1] 曲素荣，贾燕茹.矿井主通风机变频调速系统技术改造[J].工矿
自动化,2009(8)：86-88.
[2] 梁伟平，任平杰，李遵基.直接空冷机组空冷风机变频调速的节能
分析[J].中国电力，2008，41（9）：58-60.
[3] 郑孝东，程根银，顾涛，等.基于模糊一神经网络的局部通风机变
频调速系统设计[J】.煤炭工程，2010（4）：110-112.
[4] 申凌云，何俊正.基于PID控制的煤气鼓风机变频调速系统[J].
电机与控制应用，2009,36（5）：55-57.
[5] 马翔，董康田，郑金，等.离心风机变频调速运行中存在问题及解
决方法［J.热力发电，2019，48（11：79-83.
（编辑：王慧芳）（下转第211页）
g
上接第208页）
D
上接第206页）
编辑：王慧芳）
2023年第8期 陈瑞婷：煤矿通风安 馨仪表校准分析 ·211·
据采集终端，并不限于通风、保安等领域；还可用于其
他方面。通风安全测试仪的数据采集装置在与其他传
感器连接时，可以进行其他参数的检测与处理。因而，
该仪表还可以应用于其他的测量领域。例如，可以被
改装为一种可以测量风机性能的仪表，也可以同时具
有这两种或多种功能。
5纪结语
在煤矿通风工作当中，安全仪器仪表有着不可或
缺的重要地位，故而煤矿企业相关管理人员需加大对
仪器仪表校准工作重视力度，确保仪器仪表自身作用
在煤矿当中充分发挥。从而切实提升煤矿井下作业安
全性，切实实现安全生产这一目标。
参考文献
[1] 刘二平，邓维，冯楠.仪器仪表校准质量控制措施探讨[.中国设
备工程,2021(2)：104-106.
[2] 赵晋亮，王芬.煤矿通风安全仪器仪表及其校准分析[J].当代化
工研究,2020(21):13-14.
[3] 李剑峰.煤矿井下安全检测仪表仪器校准管理[J].劳动保护，
2020(4) :66-67.
Analysis of Coal Mine Ventilation Safety Instrumentation and Calibration
Chen Ruiting
(Ventilation Technology Department of Shanxi Coking Coal Xishan Coal Power, Taiyuan Shanxi 030024,
China)
Abstract: Ventilation management is an important part of underground work safety management, which needs many instruments as support,
if the relevant instruments can not work properly or the accuracy is not enough, it will lead to great safety risks. Therefore, for the coal mine
ventilation safety instrumentation how to effectively calibrate to explore and analyze. It is analyzed that the ventilation safety measurement
instrument, with the function of data acquisition, storage and processing, in addition to display, serial communication function, but also on
the keyboard for data input and selection, to become a kind of universal data acquisition terminal, and is not limited to the field of
ventilation, security and so on.
Key words: coal mine; ventilation and safety; instrumentation; calibration
[11]张德生.基于刚一液平面运动学模型的液压支架平衡千斤顶控制
模式分析[J].煤矿开采，2017,22（6)：29-33.
[12] 于亚运.基于MC9S12XDP512的液压支架电液控制系统端头控制
器的开发[D].太原：太原理工大学，2016. （编辑：赵婧）
esign and Application of Automated Follower Control System for Hydraulic Stent
Synthesized Mining
Pan Hong
(Mechanical and Electrical Department, Meiyukou Mine, Jinneng Holding Coal Group, Datong Shanxi
037041, China)
Abstract: Aiming at the following machine control of coal mining machine, an infrared vision camera is used to determine the position of
coal mining machine, and a multi-module following machine control system is constructed, which realizes the automated following machine
control of hydraulic stent through the determination of the position of coal mining machine and the perception control of the hydraulic
stent's position and has a good control effect.
Key words: hydraulic bracket; machine-following control; automation; coal mining machine; position determination
Design and Energy Saving Analysis of Ventilator Frequency Conversion Energy Savin
Monitoring System
Hao Jun
(Shanxi Jinneng Holding Coal Group Dayangquan Coal Limited Liability Company, Yangquan Shanxi
045000, China)
Abstract: In order to solve the problem that the current control system of ventilator can not adjust the parameters of ventilator air volume
and air speed according to the working condition or the actual air demand, and it is easy to cause an impact on the equipment and the
power grid in the start-up phase, the overall design idea of the ventilator frequency conversion speed control system is put forward in the
technology of the ventilator structure briefly explained, focusing on the selection and design of the hardware for the realization of the
function of frequency conversion speed control and the comprehensive evaluation of the effectiveness of the application of the frequency
conversion speed control technology. The effect of the application of frequency control technology is comprehensively evaluated.
Key words: ventilator; frequency control; energy saving; frequency converter air volume sensor

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