局部通風機“4321”運行模式在宏遠煤礦的應用

崔國宏

（山西煤炭進出口集團，山西 太原 030006）

宏遠煤礦礦井通風系統為中央并列式(后期為中央分列式)機械抽出式，礦井絕對瓦斯涌出量247.43 m3/min，相對瓦斯涌出量97.98m3/t，為高瓦斯礦井。主要開采15號煤，開拓膠帶下山、軌道下山、排矸大巷、總回風四條大巷，錨網噴支護；掘進方法為掘進機作業，初期局部通風機采用FBD№6.0型2×30 kW風機，實現“雙風機、雙電源、自動切換”，礦井為雙電源（一趟為農電、一趟為動力電源），由于礦井整合后的能力提升，上級變電站動力不足，風機供電與掘進生產供電來自采區同一變壓器，有的甚至是同一線路，使其最大的弊端就是風機本身出現故障或其線路出現故障后，雙電源經常發生無計劃停電現象，導致井下掘進工作面停風，造成瓦斯超限。2011年4月，宏遠煤礦在150102運輸順槽掘進工作面實施“4321”局部通風改造措施，這對避免瓦斯超限、減少無計劃停風、防止重大事故具有重大意義。

1 “4321”局部通風機運行模式

為了保證掘進期間通風系統的合理安全、有效杜絕掘進工作面的無計劃停風，推行了局部通風機“4321”運行模式：使用4臺2×15kW的局部通風機（兩兩互為備用），使用3趟電源，兩趟地面專控，一趟動力電源。每組局部通風機接一趟動力一趟專供，兩趟風筒同時向一個工作面供風，并配備一個專職風機管理員。宏遠煤礦根據掘進通風巷道計算風量滿足300～550 m3/min，配備FBD№6.0型 2×30kW風機，風量 420～560 m3/min，風筒直徑800mm；配備FBD№6.0型2×15 kW風機，風量260～360 m3/min，風筒直徑600 mm，并裝變頻開關，風筒接頭全部使用快速接頭，有效減少風筒接頭漏風。4321局部通風系統簡圖，見圖1。

圖1 4321局部通風系統簡圖

2 “4321”局部通風機運行試驗及效果分析

2.1 國內的同類技術

國內雙風機雙電源主要情況如下：

1）當工作的局部通風機故障性停風時，備用局部通風機自動切換工作的局部通風機；故障解除時，備用局部通風機停止工作，工作的局部通風機重新啟動。

2）當雙回路全部停電時，主風機和備用風機均不能啟動，必須人工啟動。

3）系統的組成：使用QBZ-80開關2臺，分別控制工作局部通風機和備用局部通風機。

4）雙風機為兩組同等功率的對旋式風機組成，正常時主風機運行，風電閉鎖、瓦斯電閉鎖接入工作的局部通風機開關。

5）工作局部通風機、備用局部通風機電源，分別來自采區變電所不同變壓器，主扇因故停電時，備用風機自動投入運行，確保掘進頭通風連續[4-6]。

2.2 局部通風機“4321”對比傳統雙風機雙電源的優點

1）單風筒供風風筒脫節或破損后容易造成工作面瓦斯超限，雙風筒可解決此問題。

2）局部通風機“4321”改造，是將一臺QBZ-80開關更換為變頻開關，可以更好地合理控制風量。變頻開關可由1～50Hz之間調整，實現智能排放瓦斯，可避免使用風筒三通造成漏風或風流短路的現象。

3）使用三電源可有效避免“雙風機、雙電源”的頂閘事故。

2.3 變頻技術的情況簡介

1）電機變頻調速的控制原理。目前，我國使用的變頻器，普遍采用交流-直流-交流的模式進行電機變頻調速，它由濾波器、整流器、控制器、保護電路、驅動電路等組成。圖2是PWM型交-直-交變頻器原理框圖。電機變頻調速中，電壓型變頻調速器使用最廣泛，由整流器、濾波系統、逆變器組成。其工作時，先將三相交流電經橋式整流為直流電。脈動的直流電壓經平滑濾波后在微處理器的調控下，采用逆變器將直流電再逆變為電壓和頻率可調的三相交流電源，輸出到需要調速的電動機上。電機轉速與電源頻率成正比，通過變頻器調整電源頻率從而調節電機轉速，實現無級調速。

2）電機變頻器的功能特點：①變頻調速控制系統采用交-直-交變頻模式，可以快速、實時、無間斷地實現變頻調控，使用方便、節約能源、節電率達20%～50%。②電機變頻器體積小，自動化程度高，操作方便省力，降低了工作人員的勞動強度。③變頻器既可設定參數自動調節變頻器運行頻率，也可手動調節原有設備和工作模式，使變頻器處于所需工作狀態之中。當變頻系統出現故障時，變頻器可在幾秒鐘內自動切換到手動控制狀態，安全可靠，危險系數低。④電機可由變頻器控制實現軟啟軟停，避免了工頻啟動對電網和電機的沖擊，降低設備損耗，延長使用壽命。⑤系統不僅有完善的電氣安全保護及電機故障自跨越功能，并把異常狀態內容存儲起來，以便檢修分析；而且有多種保護和報警功能，能對過壓、欠壓、過流、過載、變頻器故障等非正常情況發出報警信號，有利于施工人員及時察覺，降低事故率[7-8]。

圖2 PWM型交-直-交變頻器原理框圖

2.4 局部通風機試驗效果

2012年4月，在150102運輸順槽工作面實施了“4321”局部通風機改造，一季度共停風2次，二季度以來未發生停風，有效杜絕了工作面無計劃停電停風。

3 結束語

采用“4321”局部通風機運行模式，2臺2×15 kW風機與一臺2×30kW風機功率相同，配備變頻調速開關后更能節能；一臺風機正常運行時，工作面只要停止掘進，就不會造成瓦斯超限，而且風機功率變小，使用直徑600 mm的風筒；方便工人拆接風筒，減小了工人的勞動強度。這種運行模式能夠有效降低高瓦斯礦井基建期間煤巷掘進工作面的無計劃停風和瓦斯超限事故的發生，這對新建高瓦斯礦井的煤巷掘進局部通風具有很好借鑒意義。

[1]周福寶,王德明,陳開巖.礦井通風與空氣調節[M].徐州：中國礦業大學出版社，2008.

[2]張鐵崗,周福寶,陳重新.高產高效礦井智能局部通風機系統的研制[J].西北煤炭,2008,6(3):3-6.

[3]商坤,王建軍.變頻調速在煤礦礦井通風機上的應用[J].煤炭安全,2006,7(4):16-20.

[4]況世華,何麗華.礦用通風機發展概述[J].云南冶金，2008(12):3-7.