煤礦主通風機房智能化建設分析與無人值守改造研究

龐海云

（趙莊煤業機電信息管理部，山西 長治 046600）

1 趙莊煤業工程概況

趙莊煤業年生產能力為800萬t/年，屬于高瓦斯礦井，因此需要選用分區通風系統，該礦選用機械抽出式進行排風。在南蘇風井通風機房位置設置有2臺GAF42－21.1－2對旋軸流風機，相應的配套電機選用的型號的為YKK1000 10。同時在南蘇通風機房配置在線監測系統，能夠對如下概況進行實時監測數據諸如：運行風機數據、、電機數據、風門開閉到位等，從而可以實現設置過壓操作、繞組超溫、軸承超溫報警操作功能[1]。與此同時該系統可以對如下數據進行操作如數據查詢、查看實施數據變化情況、報警信息查詢等，圖1表示相應的風井主要通風機結構。

圖1 主要通風機結構

2 主通風機控制系統概況

該礦用通風機房設置有高壓固態軟啟動，其中啟動方式有：本控、遠控、DCS三種啟、停控制方式，該控制形式可以借助控制面板進行啟動模式的轉換，當該系統處于高壓固態軟啟動狀態時進行切換。在CM V-720-10裝置啟動控制的過程中設置由“軟啟/直啟”，進而可以借助RS-485單元與上位機進行信息的交互。

在進行切換風機的過程中，高壓固態軟件選用軟啟動形式。可以將軟啟動直接轉換成為直啟動。在主通風機內部設置有直接啟動電機的真空接觸器，接著真空接觸器觸發直接啟動電機，從而保證風機的運行。可是由于使用“軟啟/直啟”時，可以借助旋轉鑰匙進行開關的轉換，操作過程相對繁瑣。因此為了實現無人看守作業，需要對風機控制系統進行智能化技術改造。

3 改造思路

借助智能化集控臺進而能夠實現智能化監控，同時在進行網路通信接口方面，通信端口必須高于備用設備的20%以上，這樣能夠實時監測通風系統負壓、出口風速、風量、通風機性能參數、風門性能參數、電機軟啟動狀態等等。另外，通過構建專家數據庫可以實現對傳感器單元以及風機數據庫的組合。一般數據需要通過傳輸系統傳輸給主通風機監控單元，接著可以將數據傳輸給無人看守值班集控中心，從而能夠實現遠程控制，以及在線監控風機鼓掌報警，最終能夠實現無人值班看守。

該風機控制系統核心包括如下幾個控制單元[2]：雙PLC控制柜、雙CPU單元、雙工控機、兩套系統一用一備。與此同時設置雙機熱備軟冗余模式。

3.1 電動機軸承潤滑

經過調研發現要想能夠有效地保證電機軸承潤滑系統的有效性，必須選用礦用防爆自動潤滑、注油系統，在軸承溫度監測方面具有超溫保護、報警靈敏性高、系統可靠功能。

3.2 智能化集控臺監控

該智能化控制系統在實現主通風機與風門控制方面都采用自動控制，這樣不僅能夠實現主通風機正常工作時的“一鍵倒機”功能，而且能夠對通風系統各個環節的參數進行在線監控。最后根據檢測到的數據構建專家數據庫，一般數據需要通過傳輸系統傳輸給主通風機監控單元，接著可以將數據傳輸給無人看守值班集控中心，從而能夠實現遠程控制，以及在線監控風機鼓掌報警，最終實現無人值班看守。

以風機切換進行說明主通風機房值班室設置的智能化集控臺操作流程[3]：第一步，開啟備用風機平風門，這樣保證其處于開機狀態。第二步，選擇軟啟動方式，同時依據設定的操作流程，將關閉運行的風機1、2電機軟啟動；第三步，開啟備用風機立風門，這時借助設置的反饋調節檢測風門執行情況，經過1 min確定風機門是否到位；第四步，將原運行的風機平風門關閉，與此同時將運行的立風門關閉，這時借助反饋信號確定平風門、立風門是否關閉，經過2 min后確認平風門、立風門是否達到關閉位置；第五步，調用備用風機一級、二級電機軟啟動，保證備用風機運行。可以借助智能集控平臺顯示倒機狀態，當系統能夠滿足自動倒機時，僅僅把“操作狀態選擇”設置在自動方式，當單擊“一鍵倒機”按鈕即可進入自動倒機狀態，從而實現倒機操作。

3.3 風門智能控制

在風門位置必須設置兩套限位開關，同時將其接入電控系統。同時可以由電控裝置實現自保。為了能夠有效地防止出現意外，可以將中間繼電器隔離，這樣可以防止出現電纜發生意外斷線，而出現風機停車的現象。經過調研發現該控制系統能夠對風門進行控制，不僅能夠有效地控制風門開與關閉，而且能夠對各個電機與風門進行控制。

3.4 電機啟動

假如高壓軟啟動裝置發生故障時，那么可以選用直啟動形式進行改進。在主風機智能控制裝置內部設置有真空接觸控制器，可以實現內部軟與直啟動控制。其可以將直接啟動旁路接觸器引至一個固定的控制柜中，接著可以將固定控制柜中控制軟啟、直啟的控制線引至新型智能化集控臺中。在該智能化集控界面上面設置主、備風機上設置軟、直啟按鈕。假如軟啟動處于故障狀態，那么內部設置的程序可以將其置于自動直啟動模式，從而可以快速啟動風機，這樣能在通風機房中實現無人看守。

3.5 供電快速切換

當主通風機雙回路出現單回路停電時，那么設置的電源快切單元動作，其能夠快速切換到另一路，相應的風機電機由于出現欠壓波動導致高壓軟啟動出現問題，從而嚴重影響風機工作。鑒于此需要從如下兩個方面開展工作[4]：其一，可以將高壓軟啟動控制單元進行優化升級，使得軟啟動動作實現超前動作；其二，從電源快切裝置進行優化處理，專業技術人員可以通過調整動作時間，不僅可以在任何情況下都可以達到失電，而且保證了風機正常運行，優化主通風機實現自動化以及智能化遠程監測，同時實現無人看守。

4 改造效果

1）經過實踐應用發現該智能控制系統可以實現主通風機與集控中心無人看守，能夠較好地監控風機的運行狀態。與此同時該系統具有一鍵啟動、一鍵復位、一鍵倒機等功能。

2）由于在主通風機房與無人值守集控中心安裝了一鍵啟動，通常值班室可以借助該系統對風門開關程序進行操作。一般將開關設置為軟啟形式，從而便于工作人員操作主、備用風機切換，與此同時在無人值守集控中心也可以實現上述功能。

3）該無人值守集控中心以及相應的智能化集控中心可以實現如下功能：在線監測、界面顯示、數據儲存、信息查詢以及打印等。