礦井主通風(fēng)機不停風(fēng)倒機系統(tǒng)功能與應(yīng)用

黃 靜

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟寧二號煤礦，山東 濟寧272072）

0 引 言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)中的一個非常重要的部分，其主要作用是向井下輸送新鮮空氣、降塵、降溫、除濕等，同時及時排除井下涌出的瓦斯氣體，保障安全生產(chǎn)。《煤礦安全規(guī)程》第一百五十八條規(guī)定：必須安裝2套同等能力的主要通風(fēng)機裝置，其中1套作備用，備用通風(fēng)機必須能在10min內(nèi)開動。

本文以濟寧二號煤礦的主通風(fēng)機為研究對象，使用具備高可靠性、多功能的礦井主通風(fēng)機不停風(fēng)倒機系統(tǒng)，該系統(tǒng)選用西門子PLC控制系統(tǒng)對主通風(fēng)機房的主通風(fēng)機及其相應(yīng)的電機、風(fēng)門等裝置實施自動控制及運行參數(shù)自動檢測、動態(tài)顯示，可實現(xiàn)在5min內(nèi)主備用風(fēng)機間自動切換，能將數(shù)據(jù)傳送至區(qū)隊值班室、礦調(diào)度信息及煤業(yè)公司安全生產(chǎn)監(jiān)控平臺，進行實時監(jiān)測、控制、報警及顯示。礦井主通風(fēng)機不停風(fēng)倒機系統(tǒng)實現(xiàn)了對主通風(fēng)機的實時在線監(jiān)控、不停風(fēng)“一鍵式”自動倒機等功能。

1 系統(tǒng)主要功能

礦井主通風(fēng)機不停風(fēng)倒機系統(tǒng)主要具備通風(fēng)參數(shù)在線監(jiān)測、不停風(fēng)倒機自動控制和故障提示三大功能。

1.1 主通風(fēng)機實時在線監(jiān)控功能

主通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)畫面主要包括：監(jiān)控主畫面、日報表、歷史曲線、報警查詢、潤滑油站等。

1）主通風(fēng)機實時在線監(jiān)控主畫面：實時顯示風(fēng)機的運行狀態(tài)、風(fēng)門的狀態(tài)及開度、潤滑站的開停、風(fēng)機軸承、電機軸承和定子的溫度、風(fēng)機的振動、電機的電壓、電流、功率及功率因數(shù)等。

2）日報表：每小時整點記錄風(fēng)機運行的一些參數(shù)，可以通過“手動保存數(shù)據(jù)”按鈕實時記錄。“查詢歷史報表”按鈕可以查詢過去的數(shù)據(jù)記錄，如果沒有該日報表數(shù)據(jù)，會提示重新選擇查詢?nèi)掌凇?/p>

3）歷史曲線包括風(fēng)量負壓、振動、溫度歷史曲線，歷史曲線記錄了風(fēng)機歷史運行參數(shù)，通過查詢過去參數(shù)分析風(fēng)機的運行狀態(tài)，預(yù)測風(fēng)機可能會出現(xiàn)的故障。

4）報警查詢：記錄了模擬量和開關(guān)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：溫度報警查詢，振動報警查詢，還可以查詢?nèi)繄缶?/p>

5）潤滑油站：界面展示的是油站的狀態(tài)，它包括：油站當(dāng)前運行油站泵的運行情況，加熱器，冷卻風(fēng)機的運行情況，油溫，油壓和液位是否有超限報警等。用戶登錄后還可以在界面上遠超控制泵的啟停。

1.2 主通風(fēng)機不停風(fēng)一鍵倒機功能

主通風(fēng)機不停風(fēng)自動倒機指在集控室內(nèi)由主通風(fēng)機司機在PLC控制柜或上位機“一鍵操作”啟動的倒機模式，其余操作均由PLC自動完成。

1.2.1 在PLC控制柜上一鍵倒機：（以1號主通風(fēng)機倒2號主通風(fēng)機為例）

1）檢查“倒機條件”，在各條件滿足之后，方可進行一鍵倒機操作，如圖1所示。

圖1 倒機條件

圖2 主通風(fēng)機一鍵倒機動作確認流程

2）在2號主通風(fēng)機PLC控制柜上將“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“自動”位置，在2#主通風(fēng)機PLC控制柜上將“一鍵倒機”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“1倒2”位置。

3）主通風(fēng)機開始自動倒機，按一鍵倒機動作確認流程檢查確認，如圖2所示。

4）倒機成功后，將2號主通風(fēng)機PLC控制柜上“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“運行”位置，“一鍵倒機”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“零位”位置。

1.2.2 在上位機上一鍵倒機：（以1號主通風(fēng)機倒2號主通風(fēng)機為例）

1）在系統(tǒng)主畫面上登錄用戶管理員，主畫面上“1?2”按鍵將會激活。

2）單擊主畫面上“1→2”按鍵，系統(tǒng)會彈出確認對話框，如圖3所示。

圖3 倒機確認對話框

3）單擊“倒機條件”，會彈出倒機條件畫面，檢查無誤后，在2號主通風(fēng)機PLC控制柜上將“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“自動”位置，再單擊確認，倒機開始。

4）主通風(fēng)機開始自動倒機，按主通風(fēng)機一鍵倒機確認流程檢查確認，如圖4所示。

圖4 倒機確認流程

5）倒機完畢，系統(tǒng)自動彈出倒機完成對話框。

6）將2號主通風(fēng)機PLC控制柜上“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“運行”位置。點擊“OK”確認，返回主畫面。

1.3 故障提示功能

系統(tǒng)投入使用前，用戶根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行報警設(shè)置，主要包括：軸承和定子溫度設(shè)置高溫報警限、線電壓設(shè)低電壓報警限、電流設(shè)過流報警限、風(fēng)量設(shè)低限、負壓設(shè)高限報警等。

系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的報警限及PLC控制系統(tǒng)的報警程序，對主通風(fēng)機運行過程中出現(xiàn)的故障及時彈出報警提示，同時鳴笛警示主通風(fēng)機司機，便于第一時間對故障進行處理或倒機操作，確保礦井主通風(fēng)系統(tǒng)安全運行。

2 應(yīng)用效果

2.1 縮短倒機時間

1）將插板風(fēng)門更換為更安全可靠的立式旋葉式風(fēng)門、水平對空旋葉式風(fēng)門，立式旋葉式風(fēng)門動作時間約40s，水平對空旋葉式風(fēng)門動作時間約30s，僅此一項就可將倒機時間縮短約1.2min。

2）一鍵倒機系統(tǒng)應(yīng)用后，全部操作自動運行并檢查確認，主要通風(fēng)機司機不用去現(xiàn)場檢查確認，即避免了人員誤操作，又減少人員在現(xiàn)場與主控室來往時間。

3）通過調(diào)試試運行統(tǒng)計倒機時間：約3min左右。

2.2 簡化主要通風(fēng)機倒機程序

1）電控系統(tǒng)改造：除保留風(fēng)機稀油站PLC控制程序外，主控柜與電機稀油站、勵磁柜、風(fēng)機控制高壓開關(guān)柜間線纜全部重新接線，重新定義各模塊，對主要通風(fēng)機電控系統(tǒng)進行升級改造，改造后所有的設(shè)備運行情況、檢查確認流程全部由PLC自動檢查確認完成。

2）完善主要通風(fēng)機一鍵倒機程序：（以1#主要通風(fēng)機倒2#主要通風(fēng)機為例）

全面檢查檢修2#主要通風(fēng)機各設(shè)備情況，具備開機條件——匯報礦調(diào)度信息中心——將2#主要通風(fēng)機PLC控制柜上“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“自動”位置——在2#主要通風(fēng)機PLC控制柜上將“一鍵倒機”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“1倒2”位置——開始倒機，約3min后倒機完成——將2#主要通風(fēng)機PLC控制柜上“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“運行”位置。

3）系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)：硬件接口為以太網(wǎng)接口，通過網(wǎng)線接入以太網(wǎng)交換機，實時將主要通風(fēng)機運行數(shù)據(jù)上傳至濟寧二號煤礦運轉(zhuǎn)工區(qū)值班室、礦調(diào)度信息中心監(jiān)控平臺及煤業(yè)公司監(jiān)控平臺，滿足兗州煤業(yè)股份有限公司礦井主要通風(fēng)機“三化”融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 實現(xiàn)不停風(fēng)機倒機

主要通風(fēng)機一鍵倒機系統(tǒng)，在倒機程序設(shè)計時，滿足在運行風(fēng)機不停的情況下，首先開啟備用風(fēng)機，待備用風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常后，再進行風(fēng)路的切換，整個倒機過程不停風(fēng)，解決了傳統(tǒng)倒機方式下倒機過程中通風(fēng)系統(tǒng)短時無風(fēng)的問題。經(jīng)統(tǒng)計，煤礦主要通風(fēng)機的故障多發(fā)生在風(fēng)機切換過程中的電機啟動時刻，該系統(tǒng)的倒機方式有效地避免了這一問題。

3 經(jīng)濟效益

1）風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)，每小時自動保存一次運行數(shù)據(jù)，主通風(fēng)機房每班可減少一名主通風(fēng)機司機，按照每月內(nèi)部市場工資3000元/人計算，年度創(chuàng)效：

2）原倒機過程中風(fēng)門操作需一名檢修人員進行，一鍵倒機系統(tǒng)投入使用后，可減少一名檢修人員，按照每月內(nèi)部市場工資5000元/人計算，年度創(chuàng)效：

3）主通風(fēng)機一鍵倒機系統(tǒng)安全可靠，避免因主通風(fēng)機倒機出現(xiàn)停機故障或人為誤操作造成設(shè)備損壞，導(dǎo)致礦井停風(fēng)停產(chǎn)撤人，影響礦井安全生產(chǎn)，按一小時1000t煤計，每噸煤按300元計算，每影響礦井生產(chǎn)一小時，每小時直接經(jīng)濟損失為：1000×300=30（萬元），該系統(tǒng)有效地避免了類似事故的發(fā)生，安全效益為30萬元/h。

4 結(jié)束語

1）一鍵倒機程序使倒機操作便捷化、自動化，倒機時間由原來的6min左右縮短至3min左右，主通風(fēng)機司機工作效率提高一倍。并且減少了人員檢查確認流程，降低人為誤操作導(dǎo)致的故障發(fā)生率。

2）在運行風(fēng)機不停的情況下，首先開啟備用風(fēng)機，待備用風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常后，再進行風(fēng)路的切換，整個倒機過程不停風(fēng)，解決了傳統(tǒng)倒機方式下倒機過程中通風(fēng)系統(tǒng)短時無風(fēng)的問題，有效地保障了井下礦工生命安全。