朝川礦一井西風井主扇風機的技術升級改造

徐帥

【摘要】煤礦主扇風機是礦井的主要大型固定設備之一，被認為是礦井的“心肺”，通風能力偏低制著約我井的安全生產和持續發展。朝川礦一井西風井主扇風機及電控系統通過技術升級改造實現了風機不停風狀態下自動倒機且又滿足了礦井的通風需求，各項指標均符合《煤礦安全規程》規定，標志著我井主扇風機技術升級改造工程圓滿完成。

【關鍵詞】主扇風機，電控系統，升級改造，自動倒機

引言

朝川礦2016年提出了實現原煤生產150萬噸的目標，是一座大型的現代化礦井，而一井又是朝川礦的主力礦井。一井的通風方式為中央邊界式，西風井原來安裝兩套BDK618-6№20型主扇，一套工作，一套備用。隨著礦井開采深度的加大、井下巷道的不斷延伸和井田范圍的不斷擴大，所需的風量、風壓也隨之增加。原運行的主扇風機已經無法滿足礦井的安全生產和持續發展。

針對以上情況，朝川礦一井決定對西風井主扇風機進行技術升級改造，淘汰原運行的主扇風機，更換型號為FBCDZ№30/2×560煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流通風機，尤其是重新改建風道增加了百葉窗式的電動副風門、主風門；新安裝12臺高壓開關柜、3臺低壓柜；增加1臺直流屏等。升級改造后風量不僅滿足了生產的風量需求，而且監控系統可以對主扇風機的倒機進行精確控制，同時可以實現對通風系統的風量、負壓、性能參數、電機工作參數及起停狀態的在線實時監測，自動化水平得到了大大提高。

1.新主扇風機的主要技術參數

1.1 主扇風機主要參數

型號：FBCDZ№30/2×560煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流通風機；

風量：60-253m?/S；

靜壓：280-5400Pa。

1.2 電機主要參數

型號：YBF630M1-8；

額定電壓：6000V；

額定電流：2×71.1A；

額定功率：2×560KW；

轉速：740r/min。

1.3 電氣控制部分

KYGC-Z高壓開關；

1.4 監控系統

KJZ-5型通風機監控系統。

2.新主扇風機高壓供電方案及電機的啟動方式

2.1 高壓供電方案

新主扇風機采用雙回路6KV供電，電源分別來自我礦水電廠，高壓配電室內兩段母線分列運行。

2.2 電機的啟動方式

主扇風機電機的啟動方式主要分為全壓啟動和降壓啟動兩大類。不同的啟動方式，啟動電流和啟動轉矩均不相同。

2.2.1 全壓啟動

主扇風機電機的機械設計通常能夠承受全壓啟動時的機械沖擊，全壓啟動的啟動轉矩大，啟動控制設備簡單，是最簡單、最可靠、最經濟的啟動方式，當電機容量較小、電源容量足夠大、符合電機全壓啟動條件時應優先采用全壓啟動。

2.2.2 降壓啟動

主扇風機電機降壓啟動方式主要包括電抗器降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、星-三角降壓啟動、各種軟啟動和變頻軟啟動。不論哪種降壓啟動方式，雖然降低了啟動電流，但啟動轉矩減小，啟動時間延長，繞組溫升高，啟動設備復雜，投資高，只有在電源容量較小、電動機容量較大、不滿足全壓啟動條件時才考慮采用。

根據朝川礦一井供電電網的容量、機械負載對啟動轉矩的要求、電機本身的特點等因素進行了具體的分析，主扇風機電機的啟動方式選擇了全壓啟動。

3.新主扇風機監控系統的操作與功能

主扇風機監控系統已實現通風參數在線監測、不停風倒機自動控制和故障提示自動倒機三大功能。另外，為了管理需要，還定制了用戶登陸、風量、負壓、溫度歷史曲線、網絡拓撲、高壓柜配電、參數設置界面。

3.1 監控系統開機和關機

3.1.1 開機

監控系統開機工作順序如下：

1）將操作柜內的監測系統總電源空氣開關QF1閉合，此時UPS得電；

2）按下UPS開關按鈕，此時UPS輸出220V交流有電。

3）將操作柜內的空氣開關QF2閉合，此時溫度巡檢儀、風扇和電源模塊EIP1（輸入、輸出回路、指示燈回路、外部信號回路、傳感器回路）上電；

4）將操作柜內的空氣開關QF3合上，將EIP2、EIP3/EIP4開關打開此時CPU得電及ET200M得電。

5）將2個PLC的CPU模塊由STOP撥到RUN，PLC系統即啟動，而后自檢，自檢完成后自動進入工作狀態。此時檢查是否有紅燈。

3.1.2 關機

監控系統的關機順序與開機順序相反。

3.2 監控系統的用戶登陸和參數設置。為了方便用戶管理，監控系統設計了用戶登陸和報警參數設置界面：

3.2.1 用戶權限管理

為了防止主扇司機人員誤操作監控界面上的按鈕，系統設置了權限，只有管理人員登錄以后，才能進行的操作。系統設置權限的操作有：風機切換按鈕，高壓柜界面上的進線柜、母聯和電機合閘跳閘按鈕，報警設置中報警值及退出系統按鈕。

3.2.2 報警參數設置

報警限設置：系統主要有風量、負壓、溫度報警限和振動報警限的在線設置。

報警限設置：軸承溫度高溫報警限85℃，定子溫度高溫報警限125℃。系統所設置的軸承溫度上限為80°定子溫度上限為120°，振動上限為4.5mm；風量的低限、負壓的高限具體數值根據主扇風機特性和井下實際用風量進行設置。

3.3 監控畫面功能及操作

風機監控系統畫面主要包括：監控主畫面、日報表、歷史曲線、報警查詢、網絡拓撲、高壓柜、面板集控、性能曲線、報警設置、倒機條件等。

3.3.1 監控主畫面

監控主畫面實時顯示風機的運行狀態、風門的狀態及開度、風機軸承、電機軸承和定子的溫度、風機的振動、電機的電壓、電流、功率及功率因數等。

3.3.2 日報表

日報表每小時整點記錄風機運行的一些參數，可以通過“手動保存數據”按鈕實時記錄。“查詢歷史報表”按鈕可以查詢過去的數據記錄，如果沒有該日報表數據，會提示重新選擇查詢日期。再查到某一天數據后，如果想返回當日報表，單擊“返回當日報表”按鈕。

3.3.3 歷史曲線

歷史曲線包括風量、負壓、振動和溫度歷史曲線，歷史曲線記錄了風機歷史運行參數，通過查詢過去參數分析風機的運行狀態，預測風機可能會出現的故障。

3.3.4 報警查詢

報警查詢記錄了模擬量和開關量的報警信息，通過畫面上的按鈕可以查詢過去的報警記錄。有以下幾種查詢方法：日期查詢，溫度報警查詢，振動報警查詢。

3.4 系統的不停風倒機控制功能

監控系統在保留風機原有的就地倒機操作的基礎上，設計增加了“遠方手動倒機和遠方自動一鍵倒機”兩種操控方式。但必須注意倒機的首要前提條件是：1#和2#檢修門已全部打開。

3.4.1 系統的遠方手動倒機過程

系統的遠方手動倒機過程指在集控室內，由值班人員依據倒機規程通過操作臺上的按鈕實現的倒機過程。

1）切換到倒機條件畫面，檢查操作臺1#風機1#電機，1#風機2#電機，2#風機1#電機，2#風機2#電機共計四個遠控指示燈狀態正常；

2）檢查操作臺1號主、副風門，2號主、副風門，共計四個遠控指示燈狀態正常；

3）檢查操作臺備用風機副風門開到位指示燈狀態正常；

4）將操作臺“操作狀態選擇”置于手動方式，準備倒機；

5）啟動備用風機2#電機，檢查確認電機已正常啟動，等待電機啟動沖擊電流回落（約15S）；再啟動備用風機1#電機，檢查確認電機已正常啟動，等待電機啟動沖擊電流回落（約15S），確認風機已經正常運行；

6）停原運行風機的1#電機和2#電機；

7）關閉原運行風機的主風門，打開原運行風機的副風門，打開已啟動的備用風機主風門；

8）檢查落實上述三個風門已執行規定動作，并計時約20秒鐘；

9）20秒鐘時間到后，關閉已啟動的備用風機副風門，檢查落實副風門已執行關閉動作；

10）依次檢查備用（現掛網運行）風機的主風門開到位，副風門關到位，原運行風機主風門關到位，副風門開到位情況；

11）倒機完畢。

3.4.2 系統的不停風自動倒機功能

系統的不停風自動倒機指在集控室內，由值班人員在監控界面上“一鍵操作”啟動的倒機模式，其余操作均由PLC自動完成。但必須注意倒機的首要前提條件是：1#和2#檢修門已全部打開。

1）切換到倒機條件畫面，檢查操作臺1#風機1#電機，1#風機2#電機，2#風機1#電機，2#風機2#電機共計四個遠控指示燈狀態正常；

2）檢查操作臺1號主、副風門，2號主、副風門，共計四個遠控指示燈狀態正常；

3）檢查操作臺備用風機副風門開到位指示燈狀態正常；

4）將“操作狀態選擇”置于自動方式，若原本置于“自動”監控狀態，請務必先打到中間位置再打到“自動”；

5）將“自動倒機”轉換開關置于要倒的風機號（比如要倒到2#風機，請將“自動倒機”轉換開關置于2）倒機開始；或者在監控界面用戶管理員登錄，界面上1-2/2-1按鍵將會激活，單擊將要進行的倒機操作，系統會彈出確認對話框，單擊確認，倒機開始。

4.新主扇風機故障狀態下倒機

4.1 故障狀態下自動倒機

在風機和監控系統正常工作的情況下，請務必將“操作狀態選擇開關”置于中間位置，風機、風門控制置于遠方操作，“自動倒機”轉換開關置于中間空擋。

在通風機運行過程中如發生電機掉電故障，監控系統將首先會發出聲光報警，監控畫面會彈出風機掉電的提示框。此時，如果想要實現故障倒機，那么將“操作狀態選擇開關”打到自動位置，系統即會自動執行倒機程序。待故障倒機完成后，將“操作狀態選擇”打到中間位置執行一次復位。而后在監控系統的掉電倒機畫面上，點擊確定即可。

4.2 選擇故障人工倒機

如不符合故障倒機條件，或者想選擇人工倒機方式，只需依據提示在故障自動倒機之前將“操作狀態選擇”切換至“手動”，注意此時倒機可以借助監控系統的按鈕進行遠方控制，其倒換方式宜采用傳統的“停機倒機”（即把原運行風機停下來，主風門關閉，打開備用風機主風門，關閉備用風機副風門后，再啟動備用風機）。具體操作如下：

1）現場將風機、風門操作控制權置于遠控狀態；

2）將監控系統操作臺上的“操作狀態選擇”置于手動方式，準備倒機；

3）停原運行風機電機；

4）關閉原運行風機的主風門，打開原運行風機的副風門，打開備用風機的主風門，關閉備用風機副風門，并檢查到位狀態；

5）啟動備用風機電機，檢查確認電機已正常啟動，等待電機啟動沖擊電流回落；

6）倒機完畢。

5.結語

朝川礦一井主扇風機技術升級改造以后風量和負壓分別增加至7375m?/min、2471Pa，滿足了井下的生產需求。監控系統實現了對主扇風機及其附屬設備性能參數、運行狀態的在線實時監測和遠程集中控制。先進的控制功能、良好的操控性，滿足現場復雜的工況要求，切實提高了主扇風機的可靠性水平和自動化程度。

參考文獻：

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