抽風機房電源快速切換裝置的研究與應用

常永祥，張春龍

（潞安化工集團李村煤礦，山西 長治 046600）

1 李村煤礦主扇風機設備設置情況

1.1 風機設置

李村礦井中央風井風機房內安裝三臺同等能力的主通風機，一用一備一檢修。風機采用異步電動機驅動，風機電動機采用高壓變頻器起動和調速。變頻器和風機電動機為一拖一的驅動方式。主通風機采用反轉反風[1]。風機變頻器由三臺AB 公司PowerFlex 7000 系列變頻器供電；高壓柜在主通風機房配電設備，兩回電源引自地面110 kV 變電站不同母線，變電所內安裝正泰電器KYN28A-12型中置式高壓開關柜14 面，GCS 低壓抽出式開關柜4 面，直流屏2 面，其主要參數如表1 所示。

表1 主通風機技術參數表

李村煤礦南風井風機房內安裝兩臺同等能力的主通風機，一用一備。風機采用異步電動機驅動，風機電動機采用高壓變頻器啟動和調速。變頻器和風機電機為一拖一的驅動方式。主通風機采用反轉反風。變頻器由兩臺上海ABB 公司ACS580MV 系列變頻器供電；高壓柜在南風井主通風機房配電設備，兩回電源引自南風井變電所35 kV 變電站不同母線。風機型號為FCZ No384500（Ⅱ）；葉輪直徑為3 800 mm；動葉片數為20；動葉調節范圍為43～80MPa；動葉調節方式為手動；轉速為747 r/min；風量為4 800～39 500 m3/min；實際靜壓為4 759 Pa；軸功率為3 550 kW；通風形式為抽出式；傳動方式為電傳動；配套變頻調速控制的交流鼠籠高壓異步電動機相數為三相；額定電壓為10 kV；電機功率為4 500 kW。

1.2 風機控制

扇風機配有調節風機葉片角度的液壓站及給風機和電機軸承潤滑油站，兩臺扇風機的液壓站及潤滑站的冷卻共用一套水冷裝置。風機制動裝置采用焦作制動器股份有限公司生產的CYZ2-630/E30 E112-S 系列，液動臂盤動式制動器，風機另裝有自動開啟風門的執行器，且兩風門之間通過自動閉鎖關系實現開閉，扇風機配有SDJ-3B 震動檢測保護儀，實現對風機運行過程中風機震動智能化檢測。

扇風機控制部分采用PYFK-1/2000型監控系統，主控利用S7300 系列可編程序控制器實現對扇風機的全面控制，并通過上位機來實現對扇風機的實施監控及全面顯示扇風機的運行狀態和風量、風壓、電機電流等參數。兩臺扇風機主控PLC 通過現場總線PROFIBUS 實現通訊[2]。通風機電機配有WKLF-11型微機全控勵磁裝置，該裝置采用全數字數勵磁調節，由兩個完全獨立自動通道互為備用，整個裝置具有啟動、無脈振，投勵無沖擊，運行可靠性高，操作維護簡單方便，故障檢測智能化等特點。兩臺扇風機控制系統可采用通訊總線實現遠程調度、監視與控制扇風機的運行狀況。

2 抽風機房主要快速切換裝置的設計

快速切換裝置在電源切除后工作線路失去電源，由于慣性保護電機在短時間內將磁場能量轉變為電能，但各個礦井的電機容量和參數不同，電機之間的電磁能動交換情況各不相同，由于原動力和勵磁不同，殘壓的電幅值逐漸增大，在限定的階段內使用備用電源，在保證電動機安全的同時又不降低電動機的轉速，從而實現快速切換。

2.1 抽風機房快切裝置動作原理

SUE3000 快速切換裝置是根據系統的狀態選擇最適合的切換模式，當井下作業出現斷電后可以選擇快速切換裝置，SUE3000 最常用的切換方式是快速切換裝置，啟動快速切換裝置需要主線和備用線處在額定范圍內，快速切換裝置要發出分合閘指令，SUE3000 快速切換裝置考慮到饋線的狀態和操作特點提供一個邏輯信號處理模塊，同時監視相應回路的低電壓，母線電壓和備用饋線電壓當測量值在每次的快切啟動時就決定切換模式，雙饋線加母聯的布置方式如圖1 所示。快速切換裝置為單項操作，該裝置可以將工作電源作為備用電源，但不是備用電源作為工作電源，快切裝置無法實現兩條饋線同時合閘，這就要求在倒廠過程中要快速推出切換裝置，快速切換裝置的切換完全取決于電網的使用情況，在電網同時使用的前提下，實現兩個饋電的并列，從而實現快速切換[3]。

圖1 雙饋線加母聯的布置方式

2.2 抽風機房快切裝置狀態現象及恢復步驟

1）快切動作現象：快切裝置面板上有紅燈亮；+AH2 進線柜上分閘燈亮。

2）快切恢復步驟：確認+AH2 進線柜供電恢復→快切裝置撥至“退出”位置→+AH2 進線柜上合閘方式撥至“就地”，合閘，再將合閘方式撥至“遙控”→+AH6 聯絡柜上合閘方式撥至“就地”，合閘，再將合閘方式撥至“遙控”→快切裝置撥至“投入”位置。

2.3 風機快切運行方式

1）快切動作現象：快切裝置面板上有紅燈亮；快切裝置撥至退出位置；+AH11 進線柜上合閘方式撥至“就地”，合閘，再將合閘方式撥至“遙控”；+AH6聯絡柜上合閘方式撥至“就地”，合閘，再將合閘方式撥至“遙控”；快切裝置撥至“投入”位置。

2）風機自動方式切換步驟（以1 號到2 號為例對自動切換方式進行說明）：檢查2 號風機勵磁柜、各低壓柜電源已合閘；登錄風機在線監控系統；確認在用1 號風機葉片角度設定值為30°；依次將1 號風機控制柜門上，運行方式：液壓站方式：潤滑站方式：轉化開關撥至自動位置（順序不能亂）；將2 號風機控制柜門上，運行方式：液壓站方式：潤滑站方式：轉化開關撥至自動位置（順序不能亂）；將1 號風機2 號風機高壓正轉柜上合閘方式撥至遠程；將1 號風機2 號風機葉片執行器撥至自動；將1 號風機下風門執行器自動按鈕蓋板壓住（上風門執行器不需要動），將2 號風機上、下風門執行器自動按鈕蓋板壓住；有施工負責人匯報調度，接到調度指令后，操作人員在風機監控畫面上點擊1 號風機停止按鈕，1號風機按順序葉片角度回至17°，高壓正轉柜分閘，風門關閉；確認1 號風機狀態已停機，監控畫面2 號風機準備好指示燈亮，設置2 號風機葉片角度26°，點擊2 號風機啟動按鈕，2 號風機按順序開啟，液壓站、潤滑站，打開風門。高壓柜合閘，葉片角度自動升至26°，風機切換完畢。

2.4 手動倒換風機步驟

以1 號風機動倒換到2 號風機為例：觀察2 號風機電源進線柜+AH11 是否有點；確認2 號風機勵磁柜、低壓柜、主控柜均供電正常；開啟2 號風機液壓站、潤滑站；調整1 號風機葉片執行器，將1 號風機葉片角度回至17°；1 號風機正轉柜+AH4 柜分閘；關閉1 號風機風門；開2 號風機風門；確認2 號風機葉片角度為17°；將2 號風機電壓互感器柜+AH8 柜手車搖至工作位置；2 號風機正轉柜+AH9 柜合閘；調整2 號風機頁面執行器，將風機葉片角度調整為26°；觀察2 號風機各項運行數據。

3 結語

通風機是煤礦企業的關鍵設備，對高瓦斯礦井的通風尤為重要，是關系井下安全運行的主要設備，使用快速切斷電源裝置可以快速找出故障點，在切斷電源的同時快速恢復供電，可實現企業不停電、不停工、不停風的目的，全面保障企業的安全生產。