礦井主通風(fēng)機(jī)自動切換技術(shù)

崇杰文

摘 要：瓦斯積聚直接影響煤礦礦井安全，礦井主通風(fēng)機(jī)自動切換技術(shù)的應(yīng)用，減少風(fēng)機(jī)切換時間，滿足生產(chǎn)礦井對通風(fēng)機(jī)高可靠性和安全性的要求，確保礦井安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)門互鎖；一鍵倒機(jī)

1.概況

顧橋礦中央?yún)^(qū)通風(fēng)機(jī)房安裝2臺豪頓華動葉可調(diào)式大型通風(fēng)機(jī)，拖動電機(jī)為4000kW、10kV高壓異步電機(jī)，一用一備，直接起動。每臺通風(fēng)機(jī)設(shè)有1套液壓油站、潤滑油站，上、下電動百葉風(fēng)門以及動葉可調(diào)葉片執(zhí)行器等。按照規(guī)定，每臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時間后需倒機(jī)切換為備用風(fēng)機(jī)運(yùn)行。風(fēng)機(jī)切換期間，主通風(fēng)機(jī)不能為礦井提供持續(xù)的通風(fēng)動力，從而導(dǎo)致礦井短時間通風(fēng)能力不足，井下瓦斯容易積聚而產(chǎn)生巨大的安全隱患，過長的風(fēng)機(jī)切換時間是礦井安全生產(chǎn)所不能承受的。所以，盡量縮短風(fēng)機(jī)切換時間，對礦井的安全生產(chǎn)有著巨大的意義。

2.風(fēng)機(jī)聯(lián)機(jī)自動切換高效應(yīng)用

主通風(fēng)機(jī)每月按照規(guī)定對主、備風(fēng)機(jī)進(jìn)行切換。原切換方案為先停止運(yùn)行風(fēng)機(jī)，葉片角度調(diào)至最小，主電機(jī)分閘，風(fēng)門開始關(guān)閉，待運(yùn)行風(fēng)機(jī)風(fēng)門關(guān)閉到位后，才能允許啟動備用風(fēng)機(jī)，備用風(fēng)機(jī)風(fēng)門打開，待打開到位后，備用風(fēng)機(jī)主電機(jī)才能啟動。兩臺風(fēng)機(jī)風(fēng)門存在互鎖關(guān)系，運(yùn)行風(fēng)機(jī)風(fēng)門關(guān)閉過程和備用風(fēng)機(jī)風(fēng)門打開過程在兩個時間段上前后進(jìn)行，整個風(fēng)機(jī)切換過程耗時3分30秒。從切換程序上來看，只有當(dāng)運(yùn)行風(fēng)機(jī)所有設(shè)備完全停止后，方可啟動備用風(fēng)機(jī)，如果備用風(fēng)機(jī)啟動過程有故障（例如：啟動過程中出現(xiàn)風(fēng)門不能打開故障或葉片執(zhí)行器故障），就不能及時發(fā)現(xiàn)，故障嚴(yán)重只有重新啟動剛停止的風(fēng)機(jī)，還需要兩臺風(fēng)機(jī)分別進(jìn)行風(fēng)門打開與關(guān)閉，耗費(fèi)的時間過長，對礦井的安全是一個極大的威脅。

針對上述問題，對風(fēng)機(jī)切換方案進(jìn)行重新設(shè)計并反復(fù)模擬、論證，優(yōu)化風(fēng)機(jī)切換程序。新切換方案為：將兩臺風(fēng)機(jī)設(shè)置為聯(lián)機(jī)模式，點擊備用風(fēng)機(jī)的啟動按鈕，運(yùn)行風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)至最小角度，運(yùn)行風(fēng)機(jī)主電機(jī)分閘后，風(fēng)門開始關(guān)閉，此時程序立即開始執(zhí)行備用風(fēng)機(jī)的啟動程序，風(fēng)門打開。自動控制系統(tǒng)將運(yùn)行風(fēng)機(jī)風(fēng)門關(guān)閉過程和備用風(fēng)機(jī)風(fēng)門打開過程放在同一時間段內(nèi)進(jìn)行，從而節(jié)省了切換風(fēng)機(jī)的時間。如果出現(xiàn)備用風(fēng)機(jī)風(fēng)門不能打開故障，可提前發(fā)現(xiàn)并及時作出相應(yīng)處理。具體改進(jìn)方案如下：

2.1對PLC程序進(jìn)行重新設(shè)計，解除兩臺風(fēng)機(jī)風(fēng)門之間的互鎖關(guān)系

當(dāng)風(fēng)機(jī)上位機(jī)打到自動狀態(tài)、風(fēng)機(jī)處在正風(fēng)位置、高壓正風(fēng)柜打到遙控位置及斷路器處在工作位置，上、下風(fēng)門關(guān)閉到位，當(dāng)點擊風(fēng)機(jī)啟動時，PLC程序中上、下風(fēng)門打開梯級條件滿足，上、下風(fēng)門打開控制點置位，上下風(fēng)門開始打開。在風(fēng)門打開控制梯級條件中，解除本機(jī)風(fēng)門打開動作與他機(jī)風(fēng)門已關(guān)閉到位之間的互鎖關(guān)系，只要滿足風(fēng)門打開所需條件，即可開啟本機(jī)風(fēng)門。當(dāng)他機(jī)風(fēng)門開始關(guān)閉，此時即可啟動本機(jī)，本機(jī)風(fēng)門打開與他機(jī)風(fēng)門關(guān)閉同時進(jìn)行，如果出現(xiàn)本機(jī)風(fēng)門不能打開故障可提前發(fā)現(xiàn)并及時采取措施做相應(yīng)處理。

當(dāng)本機(jī)風(fēng)門打開到位及另一風(fēng)機(jī)（他機(jī)）風(fēng)門關(guān)閉到位都是置位狀態(tài)，且滿足其它正風(fēng)柜合閘所需梯級條件，風(fēng)機(jī)正風(fēng)柜合閘信號才能置位，高壓柜合閘，風(fēng)機(jī)正常啟動。如果他機(jī)風(fēng)門關(guān)閉不到位，風(fēng)機(jī)將不會啟動，從PLC控制程序上保證風(fēng)機(jī)正常啟動，為井下提供穩(wěn)定供風(fēng)。

風(fēng)機(jī)風(fēng)門的打開、關(guān)閉過程需要60秒左右，如果按原切換方案把風(fēng)門的打開、關(guān)閉放在不同的時間段內(nèi)進(jìn)行，兩臺風(fēng)機(jī)風(fēng)門的打開與關(guān)閉需要2分鐘左右，風(fēng)機(jī)總的切換時間為3分30秒，對井下的供風(fēng)影響時間較長。新切換方案把風(fēng)門的打開、關(guān)閉過程放在同一時間段內(nèi)進(jìn)行，風(fēng)機(jī)切換時間可節(jié)省60秒左右，經(jīng)過程序優(yōu)化設(shè)計后總的切換時間為2分10秒，減少因風(fēng)機(jī)切換斷風(fēng)對井下生產(chǎn)的影響，及時恢復(fù)井下用風(fēng)，保障礦井安全生產(chǎn)。

2.2控制系統(tǒng)電控改造

顧橋礦中央?yún)^(qū)通風(fēng)機(jī)是2006年9月投入運(yùn)行，如果風(fēng)機(jī)PLC程序執(zhí)行出現(xiàn)故障，只能手動操作風(fēng)機(jī)，必須到各個設(shè)備就地控制柜上操作，由于風(fēng)機(jī)各設(shè)備較為分散，無形中增加了手動操作的時間，延緩了風(fēng)機(jī)的啟動，對井下安全供風(fēng)構(gòu)成威脅。

針對上述問題，將控制柜內(nèi)PLC由AB SLC500改為ControlLogix 5000系列，組態(tài)軟件改為與PLC同一廠家的，可無縫連接的RSVIEW。其MTBF（平均無故障間隔時間）不小于50000小時，PLC 控制器的I/O備用點不少于總點數(shù)的15%。控制系統(tǒng)設(shè)有自動、手動、檢修、模擬試車四種工作方案以及遠(yuǎn)方、本地兩種控制方案。自動方案能夠按預(yù)先編制的程序進(jìn)行起動和控制，對于風(fēng)機(jī)的切換采用“一鍵”操作，并能實現(xiàn)自動切換。手動方案根據(jù)風(fēng)機(jī)啟停程序在PLC控制柜上設(shè)置液壓站、潤滑站啟停按鈕，風(fēng)門打開、關(guān)閉按鈕，葉片打開、關(guān)閉按鈕及風(fēng)機(jī)主電機(jī)啟停按鈕，通過這些按鈕即可手動遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)各設(shè)備進(jìn)行啟、停操作，解決了自動程序故障時人員只能到各設(shè)備就地控制柜操作的問題，節(jié)省了手動啟停風(fēng)機(jī)的時間，能夠及時恢復(fù)礦井供風(fēng)。

3.取得安全效益、社會效益

本項目改進(jìn)了主通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)及切換風(fēng)機(jī)方案，提高了系統(tǒng)的自動化水平。目前，所有的就地控制功能都可以在集控室里通過PLC控制面板上的操作按鈕完成。如果采用控制系統(tǒng)的“一鍵倒機(jī)”功能，只需操作人員給系統(tǒng)發(fā)出倒機(jī)指令，控制系統(tǒng)即可自動完成整個風(fēng)機(jī)切換過程，同時，控制系統(tǒng)可以對倒機(jī)的全過程進(jìn)行提示。因此“礦井主通風(fēng)機(jī)自動切換技術(shù)”的應(yīng)用，不但減少了風(fēng)機(jī)切換的時間，滿足生產(chǎn)礦井對通風(fēng)機(jī)高可靠性和安全性的要求，實現(xiàn)了設(shè)備的自動化控制。

3.1安全效益

該項目自投入使用以來，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行12個月，每次風(fēng)機(jī)切換均使用“一鍵切換”并取得成功，總切換時間為2分10秒，杜絕了因切換風(fēng)機(jī)造成的瓦斯積聚、超限現(xiàn)象，消除了安全隱患，提高了通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性，具有重大的安全效益。

3.2社會效益

該項目實施后，極大的提高了顧橋礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性，給企業(yè)創(chuàng)造出安全、高效的生產(chǎn)環(huán)境，杜絕了因風(fēng)機(jī)切換造成的瓦斯超限，增加產(chǎn)量，有助于塑造良好的企業(yè)形象，具有積極的社會效益和廣泛的推廣價值。