優化檢修風門在主通風機不停風倒機技術中的可靠應用①

牛軍軍 劉沖 韓超旭

摘? 要：目前，礦井主通風機倒機的同時，風會暫時停止，雖然風停止的時間很短，但這段時間瓦斯超出最大限制含量的可能性仍然很大，按照《煤礦安全規程》第一百二十一條規定，必須采取措施防患于未然。該文設計了一種新型的礦井通風機倒機方案，該方案的應用實踐表明，應用該方案以后，倒機過程風速下降幅度大大減小， 下降持續的時間大大縮短，倒機過程中井下瓦斯含量升高幅度非常小，完全可以滿足高瓦斯礦井的通風需求。

關鍵詞：煤礦通風? 倒機? 瓦斯控制? 風門可靠性

中圖分類號：TD635 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）07（a）-0063-03

The Reliable Application of Optimized Maintenance Damper in the Technology of Main Fan's Non-stop Fan Reversing

NIU? Junjun? LIU? Chong? HAN? Chaoxu

（Xin'an Yunding Coal Industry Co.，Ltd. of Yimei group，Louyang，Henan Province，471800 China）

Abstract： At present， when the main fan of the mine is switched over， the wind will stop temporarily. Although the time of wind stop is very short， the possibility of gas exceeding the maximum limit content is still very large during this time. According to 121th item of the 《coal mine safety regulations》， it is necessary to take measures to prevent the disaster. In this paper， a new scheme of mine fan reversing is designed. The application of the scheme shows that after the application of the scheme， the decrease of wind speed in the process of reversing is greatly reduced， and the duration of the decrease is greatly shortened. The increase of underground gas content is very small in the process of reversing， which can fully meet the ventilation demand of high gas mine.

Key Words： Coal mine ventilation; Reversing machine; Gas control; Damper reliability

煤炭在我國的能源結構中占有極重要的地位，在我國石油能源供給不足的情況下，自產煤炭成為發電、化工的重要原料。這年來，煤炭產量和需求量不斷增加，同時國家也在嚴控小煤窯的生產，提高煤礦的安全生產水平，降低百萬噸傷亡比例，追趕發達國家的水產水平。從預防瓦斯超標，加強礦井通風的角度出發，提高煤礦生產安全性，成為一個有效的途徑。因此，煤礦的井下通風系統是礦井安全生產不可缺少的一部分，穩定堅實的井下通風系統是保證礦井安全生產的基石。由于我國采礦的難度和深度越來越大，阻礙工作的風力風量也產生很大的變化，因此需要時刻監管主扇的運轉情況，當運行的主扇出現問題時，立即切換備用主扇，使井下順利通風，保護下井人員的生命安全，具有不可磨滅的意義。

1? 現有問題分析

通過調研、討論，要實現礦井連續供風，必須解決倒臺期間的短時停風問題。我們和廠家工程技術人員共同公關，通過分別設置兩組水平門和兩組垂直門實現了風機倒臺期間不停風，但是倒臺期間需要操作人員通過各種按鈕進行操作，容易出現誤操作，隨即我們通過PLC進行控制，終于實現了操作人員只需要點動一個按鈕就能實現風機一鍵倒臺的功能。

如圖1所示，結合云頂煤業主通風機系統實際情況，經過運行我們發現，水平門上面有個防護蓋，主要作用是雨天防止雨水通過水平門進入通風巷道和減小風機噪音功能。由于水平門廠家設計時未考慮風機倒臺時水平門要先打開進風（水平門打開前必須先移開防護蓋），防護蓋比較沉重至少要6個人才能把防護蓋移開，在需要倒機時，維修人員不能及時趕到，風機操作工單獨無法倒機，可能延誤倒機操作。根據上述情況，機電技術人員進行公關，對水平門進行簡單改造，實現了防護蓋與水平門聯動自動打開，實現了通風機司機單人就可進行不停風倒機，確保了礦井連續通風。

2? 系統設計

2.1 工作原理

該系統使用新型的煤礦主通風機不停風倒機模式，這個模式最突出的特點是在倒機過程中不斷提供通風動力。在倒機過程中風路切換是實現倒機的重要過程，不停風倒機系統的風路切換是利用4個風門不停地來回切換，很方便、靈活。

該系統開辟了通風機熱備用的蹊徑，使得主通風機倒機期間可以不斷提供通風動力，該系統中的礦井主通風機可以不停風自動倒機、“一鍵式”操作倒機和自動識別運行通風機問題，通過監管該系統，快速控制新式風門的開啟或閉合，使倒機過程中由原來的“系統停風”縮短為“風量波動”，故障狀態下的倒機時間減少，將原倒機時間由5～10min，縮短至40s左右。另外，此實用新型技術考慮到檢修等特殊情況下，主通風機安全運行及檢修人員的人身安全問題，前瞻性地在水平風門和掛網風門前方增加了一組垂直檢修風門，改良了主扇通風機倒機的不安全性，有利于礦井安全生產。

系統考慮到主通風機的特點，特意設計了持續風倒機流程，并通過自動控制系統來實現。

（1）1號風機正常運行時，工作開始，先打開2號風機短路風門，接著打開備用2號風機，實現開機前熱風備用。

（2）系統檢查到備用2號風機運轉正常后，打開1號風機短路風門、2號風機掛網風門，同時關閉1號掛網風門、2號風機短路風門，使之進入到正常井下通風網絡運行狀態。1號風機與2號風機短路風門（水平門）和掛網風門（垂直門）的開關配合時間，根據風機形式、風機功率、及風量負壓等參數得出。

（3）經系統監測2號掛網運轉正常后，停下1號風機，倒機過程完成。

2.2 系統實現

一鍵倒臺技術通過PLC程序設置，可就地控制也可遠方控制，一次倒臺只需6min。倒機時僅需點動自動按鈕即可按預設程序完成不停風倒機動作，動作步驟與人工操作相同。便利之余更消除了因倒機時通風中斷造成的瓦斯爆炸現象，進而消除了危險，提高了礦井整個通風系統的安全可靠性，如圖2所示。

礦井主扇風機配套電控系統中主要的硬件設備都采用冗余配置、控制方式。上位機器利用WinCCV7.3組態軟件可以設置礦井主扇風機運行參數和監控設備的工作狀態。下位機器選擇西門子S7-400H型PLC作為控制工具，有邏輯地處理采集的工作信號，同時具備控制和保護功能。通信模塊利用發達的技術實現信號的可靠傳輸，利用以太網技術實現上下位機之間的聯絡，利用PROFIBUS總線實現PLC控制器與其他硬件之間的通信。西門子的S7-400H系統具備冗余功能，包含2個容錯CPU、2個電源模件PS407、4個同步子模塊。該系統的2個CPU同時工作，萬一設備出現運行故障時可自動完成主從切換，自動事件同步，切換期間保持所有輸出量不發生紊亂，切換期間信息傳輸不中斷、不遺失。其中任何一個單元發生故障中斷時，冗余PLC系統可以自動切換到相應的備用單元，保證控制工作的連續性和穩定性，該套系統結構所配備的可靠性水平適應礦井實際工況。

3? 結語

該系統開辟了通風機熱備用的蹊徑，確保主通風機倒機期間通風動力的不斷供應，實現礦井主通風機不停風自動倒機、將原倒機時間由5～10min，縮短至40s左右。另外，此實用新型技術考慮到檢修等特殊情況下，主通風機安全運行及檢修人員的人身安全問題，前瞻性地在水平風門和掛網風門前方增加了一組垂直檢修風門，改良了主扇通風機倒機的不安全性，有利于礦井安全生產。

參考文獻

[1] 黃愛芬.新常態下煤炭經濟發展形勢分析及應對策略[J].企業改革與管理，2018（23）：216-219.

[2] 叢高影.礦井通風機系統的構成及主要參數的監測系統設計[J].科技創新導報，2017，14（16）：89-90.

[3] 趙曉東，顧建軍.煤礦安全生產管理措施研究[J].內蒙古煤炭經濟，2017（19）：92-93.

[4] 郝偉敬.安全生產監管信息化實踐與發展趨勢[J].現代職業安全，2017（11）：70-72.

[5] 安全監管總局國家煤礦安監局印發《煤礦安全生產“十三五”規劃》[J].中國應急管理， 2017（6）：37-40.

[6] 張會柱，郭偉柱，代衛衛，等.煤礦主通風機故障診斷與在線監控系統[J].科技創新導報，2019，16（7）：91，93.

[7] 楊會龍.大型現代數字化礦井的設計[J.黑龍江科技大學學報，2017，27（1）：77-81.