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1、煤矿井下通风机不停风倒风机自控系统探究 王晋宏 阳泉煤业(集团)有限责任公司总调度室 摘 要： 针对矿井主扇发生突发性故障倒机困难、倒机时间长等问题展开研究, 分别对不停风倒风机自控系统技术内容和控制特点进行分析, 探讨运行不停风倒风机自控系统时应注意的事项以及存在的问题, 以期对相关工作有所借鉴。关键词： 井下通风; 不停风倒风机自控系统; 运行; 注意事项; 作者简介：王晋宏 (1968) , 男, 机械工程师, 本科, 就职于阳泉煤业 (集团) 有限责任公司总调度室。收稿日期：2017-09-20Coal Mine Ventilator without Blowing Wind Mach
2、ine Automatic Control SystemWang Jinhong General Dispatching Room of Yangquan Coal Mine Group; Abstract： Aiming at the main mine fan burst breakdown down machine difficulties, carries out research on inverted machine long time stopping the wind wind machine automatic control system technology and co
3、ntrol characteristics were analyzed to investigate the matters needing attention in operation without blowing wind machine automatic control system and the existing problems in order to refer to the related work.Keyword： mine ventilation; stop wind automatic control system; operation; notes; Receive
4、d： 2017-09-20引言主通风机和局部通风机是煤矿井下通风的主要设备。井下要实现通风系统独立完善和可靠达标, 必须实行双风机一用一备, 并定期对通风机进行人工切换, 避免风机长时间运行导致功能性损伤。煤矿安全规程规定, 主通风机的切换时间必须10min, 局部通风机要立即切换, 否则必须立即停电撤人。而实际切换时除耽误时间较长和客观制约因素较多外, 还存在如下诸多问题:风机和矿井通风系统不匹配, 短时间非持续性供风量无法满足边远巷道所配风量;正常倒机时引起井下风量的“蝴蝶效应”, 造成不可避免的瓦斯积聚;倒机前备用风机存在联机故障, 无法有效实现切换或切换后风量不足;频繁切换导致井下停风
5、时间过长, 甚至全矿井停风。为了提高矿井通风系统的自动化水平和可靠性, 实现定期不停风自动倒机和异常状态智能控制, 矿井主通风机的远程监控, 甚至主通风机的无人值守, 是煤矿主通风机安全运行的发展方向, 这也是实现煤矿信息化、综合自动化战略的重要一步。主通风机不停风倒机技术是矿井通风安全的重要保障11 系统技术分析1.1 技术目标本项目主要针对矿井主扇突发性故障而倒机困难及在每月一次的正常倒机中需要停风倒机, 倒机时间长, 容易引起井下局部瓦斯积聚和超限的问题, 进行矿井主扇不停风自动化切换技术研究, 通过技术革新和设备改进, 确保实现如下技术目标。实现对矿井主扇电流、电压、频率、相位角等性能
6、参数的实时监测;在每月一次的正常倒机中及主扇及其附属设备发生机械故障的情况下, 使用主扇不停风自动倒机系统实现矿井主扇的倒机工作;实现双主扇热备用, 确保备用风机性能稳定;实现井下通风动力不停止状态下两台主通风机的自动切换控制;实时在线监测主通风机的风压、风量、轴功率等主要性能参数, 实时在线监测配套电机的主要电气参数, 如电流、电压、功率、功率因数等, 实时在线监测轴承温度、径向轴向振动、电机绕组温度等参数;能在监控中心同步显示风机及风门系统的模拟运行画面, 监测风机开停信号、正反风信号、风门启闭信号;实现监测数据的实时显示、存储、查询、打印等功能。1.2 基本方案本项目主要采用的 ZKKG
7、-l 不停风倒机系统是由徐州中矿科光机电新技术有限公司自主研发的新型煤矿主扇通风安全产品, 它包含了 KJZ-5 型不停风倒机监控系统和 MZX-1 不停风倒机风门系统。在每月一次的正常倒机中, 采用主扇不停风自动倒机系统的双机热备用技术, 在持续向井下供风的状态下快速完成倒机操作, 整个倒机过程不超过 3 min, 而且只是造成井下 1 min 左右的风量波动, 不会发生停风现象。当主扇发生突发性故障时, 则立即启用主扇不停风自动倒机系统, 在最短的时间内使备用主扇投人使用, 倒机结束后再进行设备或电源电路的检修工作2。2 系统研究内容2.1 方案结构KJZ5 型不停风倒机监控系统, 包括远
8、程监测系统和远程控制系统两大部分。MZX1 不停风倒机风门系统, 包括水平旋叶式风门 (对空风门) 、立式旋叶式风门 (主风门) 和立式闸板风门 (检修风门) 。2.2 研究内容矿井主扇不停风自动化倒机系统的研究主要包括不停风倒机监测及控制系统和不停风倒机执行系统 (自密式旋叶风门) 两部分的研究工作。1) 对于不停风倒机监测及控制系统的研究, 其研究方法包括不停风倒机监测及控制系统的准备工作及初步设计。进行充分的调研工作, 对不停风倒机监测及控制系统要有清晰的设计思路, 明确系统设计思路和设计方向;不停风倒机监测及控制系统的总体设计。在前期调研工作的基础上, 针对系统的使用要求和工况条件开展
9、具体的理论研究, 并制定总体的设计方案;不停风倒机监测及控制系统的功能设计。依据现场实际使用要求, 进行合理的功能设计, 针对每一项具体功能设计相应的实施方案, 既要求能够实现所需功能, 又要求实施方案可靠易行;不停风倒机监测及控制系统的辅助功能模块设计。在实现通风参数在线监测、不停风倒机自动控制和运行风机故障自动倒机三大功能的基础上, 为了管理工作需要, 也为了操控简便更加人性化, 还需要进行辅助功能模块设计, 定制用户管理和参数设置界面, 提高系统的可控性、可视性。2) 对于不停风倒机执行系统 (自密式旋叶风门) 的研究, 其研究方法包括:不停风倒机执行系统的准备工作及初步设计, 主要是自
10、密式旋叶风门的设计;自密式旋叶风门的试制;自密式旋叶风门的性能测试, 包括机械性能测试和电控部分性能测试;自密式旋叶风门的评估与性能改进。3 系统控制特点3.1 控制关键点目前地面主通风机主要采用双风机并联运行, 即两台通风机通过一个风机转换装置连在一起。当主副通风机的内外风压平衡时, 风量为两风机风量相加。要实现不停机倒机, 就必须保证并联运行时主通风机或通风机的实际压力低于最大风力值, 即主副风机不同时达到额定功率, 避免风机进人喘振区造成风机扇叶或电机损坏。具体来说, 就是要重点解决风机切换时的暂态失稳, 保证风量、风压均衡增长。设置不停风倒机系统时重点做好以下几点:副风机的备用风门要保
11、持常开状态;先启动副风机, 待副风机达到额定功率时再关闭主风机;同时打开副风门的风机转换装置和主风机的风机转换装置, 使风流内外风压相等;关闭风机转换装置3。3.2 控制流程为避免各类通风机的井下切换和过多人员参与, 本系统采用 PLC 可编辑程序技术, 对通风机和主变电源的运行状态和参数进行实时监测, 将演示切换间隔时间控制到最小, 保证通风系统整体安全可靠。其切换流程如图 1 所示。图 1 控制流程图 下载原图4 系统运行注意事项主通风机和局部通风机必须采用双电源系统严格进行供电, 且双电源必须引自不同母线;倒机前要提前启动备用风机, 使双风机均处于运行状态;倒机前要提前校验供电变压器,
12、确保容量符合最大要求;倒计时要分别测算双风机对两进线母线的冲击电压值和实际电流值, 避免造成母线电压变化过大引起其他设备误动作。5 系统存在的问题目前, 地面的主通风机进气口风道上未安装调节风门, 无法实现进风风流的有效隔断;主副通风机的进风口未密封到位, 也未使用电控开闭设施;主通风机的系统程序设置不合理, 需定期进行维护完善。6 结语要实现主副通风机的不停机切换, 主要是规避双风机出现的喘振现象, 因此, 一方面需要使 ZKKG-1 不停风倒机系统自动动作和可靠运行, 另一方面也需要合理设置主副通风机监测系统及电控风门、调节风门, 从根源上解决井下供风不稳、通风系统不可靠的问题, 以提高矿井通风保障水平。参考文献1于励民, 马小平, 任中华, 等.矿井主通风机不停风倒机控制的研究与实现J.工矿自动化, 2010, 36 (9) :133-137. 2王涛.矿井主通风机变频调速控制系统供电技术方案研究J.中国煤炭, 2009, 35 (11) :66-67. 3王洪德, 马云东.矿用主通风机的工况范围及调节方法J.煤炭学报, 2005, 30 (1) :122-125.
