1 前言
pgm_430mei1.1 风机变频技术概况
隧道施工一般为多作业面、多工序交替作业。施工中，由于钻孔、爆破、装碴、喷射混凝土等工序，以及内燃机械的废气排放等会产生大量的有害气体、粉尘，并导致气温升高。施工中必须向洞内供给新鲜空气，以改善隧道施工作业环境，保障施工作业人员的身体健康和施工装备正常运转，实现安全生产。玻璃毛细管
隧道通风方案，通常按照掘进通风中最大新鲜空气需求量选择风机，然而在掘进工作面较短的情况下，掘进通风机仍以较大功率运行，造成了极大的能源浪费。现有隧道施工用轴流式通风机，少数采用了变频控制技术，当需要对风机供风量进行调整时，必须在变频控制柜面板上对外接电源频率进行手动操作（即“本地操作”），如果通风机和控制柜安装在距离隧道口一定距离处，工序转换时需要改变风量甚至停止风机时，由于交通等方面的原因，通风机可能一直在满负荷状态下工作，变频功能得不到正确使用；另外，上述手动操作对象（频率值）为连续按键设置，而不是一键操作，不利于值班人员的快速选用。根据石林隧道进口端通风机进洞运行的要求，通过对通风机变频器自动控制和远程控制技术的研究，使隧道通风机因采用变频技术而获得了显著的节能效果，具有良好的经济效益和广泛的应用前景。 1.2风机变频节能的基本原理
通风机的输出风量由其转速决定，而通风机是由电动机驱动的，即电动机的转速决定了风机的输出风量。因此通过改变电动机的转速就可以实现对风机输出风量的调节。
由电机理论可知, 交流异步电动机的转速与电源频率成正比，与电动机极对数成反比，由下式确定：
p s
f n
-⨯
⨯=1
60
式中：n—异步电动机的转速；
f —电动机的电源频率；
s—电动机转差率；
p —电动机磁极对数。
由上式可以看出，通过调节电动机交流电源频率（f），可以实现对电动机转速（n）的调节。采用电动机变频调速技术，并采用恰当的控制方式，就可以方便地实现根据不同工况所要风量而改变风机输出风量，从而达到节约能源的目的。
2.隧道通风变频控制技术的主要特点
1）石林隧道进口通风机变频控制技术采用本地（变频器控制柜）操作和远程操作，远程操作控制器安装在隧道进口值班室内，使操作调节更方便。
2）以作业面风速传感器采集的风速为反馈信号，与控制器（触摸屏）上设定的风速进行比较，从而实现对风机风速的自动控制。
3）在确认通风机电源频率为50Hz，而电机非全功率运行时，可以设置电源频率在一个比较合理的频率范围（如30～40Hz）内长期工作，以取得良好的节能效果。
远心扫描透镜4）电机启动可以实现软启动，避免了工频启动对电网和电机的冲击，有效降低电机和机械部分的工作强度，延长设备使用寿命和检修周期。
5）具有多种安全的保护功能，故障率低。
6）可在原有通风机控制柜基础上进行老旧设备改造。
3.适用范围
该通风机变频控制技术适用于隧道、巷道掘进过程中的通风机节能控制。
4.主要引用标准
《铁路隧道施工技术指南》（TZ204-2008）、《变频电机用G系列冷却风机技术规范》（GB/T 22712-2008）、《风机泵类负载变频调速节电传动系统及其应用技术条件》(GB\T21056-2007)、《一般用途轴流通风机技术条件》（JB／T10562—2006）、《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275-98）、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）。 5.风机变频工作系统布置方法
隧道通风风机变频工作系统布置形式如图1。
隧道通风风机变频工作系统，包括控制系统和通风系统（轴流式通风机风管）两部分。其中，控制系统主要由变频控制柜、风速传感器、传感器测控箱、触摸屏控制台等构成。
1）变频控制柜与通风机连接，控制柜在通风机附近择址安装，并适当支垫（图2）。安装在隧道内部时，要求安装位置不能在凹坑或狭窄区域内，且上方不漏水、
无危石掉落、空气流动、粉尘可控。
地沟油提炼生物柴油
触摸屏
控制台变 频控制柜传感器测控箱
风速传感器
通风机
图1风机变频工作系统布置示意图
2）风速传感器和传感器测控箱安装在开挖面附近。风速传感器宜安装在通风管出口端1m 范围内，可
利用风管的悬挂锚杆或铁线对传感器进行固定（图3），传感器采集口宜靠近通风管中部，以获得较为稳定的供风流动速度。测控箱与传感器之间有约90m 电缆线固定相连，测控箱可悬挂在隧道边墙一侧，距离掌子面以爆破飞石不会损坏箱体为准。
3）触摸屏控制台安装在隧道口值班室内，配置专业技术人员作为管理员，值班室值班人员进行操作管理。
图2变频控制柜在隧道内安装 图3传感器在峒顶被固定
6.变频控制操作要点
6.1启动前的检查
1）检查确认所有主回路端子与导线冷压端子必须牢固连接，确认变频控制柜中的刀闸处于变频器输出侧位置。
2）确认系统输入电压符合系统要求。
3）在变频控制柜中对主断路器进行合闸操作。
4）在变频控制柜中合上控制电源总开关QF1，柜内散热风机开关QF2，PLC 电源开关QF3，柜内照明电源开关QF4，柜内检修电源插座开关QF5，变频器电源合闸开关QF6。
6.2启动和运行
1）本地操作运行模式
（1）在变频控制柜上把本地/远程操作旋钮旋转到“本地位置”，把“手动/自动”操作旋钮旋转到手动位置，此时通风系统处于“本地操作+手动控制”运行模式，在远程触摸屏上只能对系统的运行状态进行监视。变频控制柜操控面板结构图如图3。
（2）按下变频控制柜上的 “电源合闸”按钮，变频控制柜中交流接触器动作，“系统备妥”指示灯亮，变频器送电成功。等待3-5s 后变频控制柜柜门上的变频器“操作面板”点亮并出现闪烁，此时可以进行通风系统风机启动操作。按下“本地启动”按钮可以启动风机，风机启动后“变频运行”指示灯亮，按下“本地停止”按钮可以停止风机，“变频运行”指示灯熄灭。在系统风机停止的情况下按下“电源分闸”按钮可以断开变频控制柜电源，电源分闸后“系统备妥”指示灯熄灭。
（3）当系统处于本地操作控制状态时，系统运行频率（即通风系统的风速）由变频控制柜柜门上的“本地调速”电位器给定。 A 本地/远程V
控制电源系统备妥变频故障变频运行通信报警
手动/自动报警系统电源合闸电源分闸本地启动本地停止
操作面板
本地调速
图3 变频控制柜操控面板结构示意图
2）触摸屏操作
合上触摸屏操控柜内的电源开关，开机后触摸屏会进入登录界面。
轻触用户名一栏后面的▼符号，可以选择登录用户Admin（具有系统操作管理权限）或者Guest（仅有监视查看权限）。选择好登录用户之后，输入登录密码，点击确定（图4）。登录后，进入通风系统设备监控主画面（图5）。
图4触摸屏会进入登录界面
图5 通风系统设备监控主画面
服务器审计
在设备监测画面可以对通风系统进行数据实时监测和远程控制操作。
点击设备监测画面下方参数设置、报警查看、风机曲线、退出登录按钮，可以分别进入系统运行参数设置画面、报警事件查看画面、风机运行曲线查看画面和返回登陆界面。
金属净洗剂（1）系统运行参数设置
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