離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門絞車控制系統(tǒng)的改造

＊陳 峰

（山西焦煤西山煤電集團(tuán)屯蘭礦 山西 030206）

前言

現(xiàn)有采礦業(yè)實(shí)際工作的離心式風(fēng)機(jī)，其電機(jī)功率約為250kW，轉(zhuǎn)速980r/min，風(fēng)量在61-114m3，全壓約為370-1700Pa。而其主要工作原理即是通過風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的能量讓葉輪通過離心力做功，在采礦業(yè)則主要用作通風(fēng)裝置。

1.離心式風(fēng)機(jī)概述

離心式風(fēng)機(jī)多用于重型工業(yè)，例如煤礦、采石場等行業(yè)，其用于通風(fēng)與除塵。保證工作環(huán)境的通風(fēng)良好、生產(chǎn)環(huán)境沒有粉塵。其工作原理是依靠電能帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪，產(chǎn)生高額動(dòng)能，再由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯菽?，通過內(nèi)部的巨型葉輪高速旋轉(zhuǎn)，對氣流進(jìn)行加速、減速、轉(zhuǎn)變方向等操作，對工作環(huán)境進(jìn)行通風(fēng)、除塵操作。

在對離心式風(fēng)機(jī)進(jìn)行安裝前，要對風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，避免因?yàn)檫\(yùn)輸過程導(dǎo)致風(fēng)機(jī)產(chǎn)生變形，如果發(fā)生，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系相關(guān)工作人員進(jìn)行維修，再進(jìn)行安裝作業(yè)。安裝時(shí)要檢查連接部件是否有松動(dòng)情況，避免因?yàn)榘惭b不當(dāng)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)無法正常工作。同時(shí)，要在各個(gè)零部件之間預(yù)留一定的空隙，避免因?yàn)轱L(fēng)機(jī)在工作中產(chǎn)生的振動(dòng)，讓各個(gè)零部件產(chǎn)生摩擦、撞擊，從而減少風(fēng)機(jī)的使用壽命。安裝風(fēng)機(jī)應(yīng)該選擇在平整且基礎(chǔ)牢固的水泥地面上進(jìn)行安裝，并要用合適的螺栓對風(fēng)機(jī)底座進(jìn)行固定。針對一些小型的風(fēng)機(jī)，可以不需要考慮地面過于平整，只需要可以維持正常工作即可。

使用風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)該對風(fēng)機(jī)內(nèi)外可能會(huì)影響正常工作的物品進(jìn)行檢查與清理，并且要對風(fēng)機(jī)進(jìn)行試機(jī)，沒有問題后才可以進(jìn)行正常作業(yè)。避免頻繁開、關(guān)風(fēng)機(jī)，防止電機(jī)燒毀。如果在風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)產(chǎn)生異常聲響，操作人員應(yīng)該立刻對風(fēng)機(jī)進(jìn)行斷電處理，等到風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行后，再對其進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)故障已被排除后，再重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，進(jìn)行正常作業(yè)。對于長期沒有使用的風(fēng)機(jī)，在重新使用之前，要對各連接部件進(jìn)行檢查，是否有松動(dòng)現(xiàn)象。試機(jī)正常后，再進(jìn)行使用。

2.風(fēng)門絞車

通風(fēng)風(fēng)門裝置是離心式風(fēng)機(jī)重要組成部分，而其主要作用是實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的正常工作。而風(fēng)門絞車即是風(fēng)門裝置的關(guān)鍵組成。當(dāng)絞車開始工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)杠桿，讓風(fēng)門附近的螺母進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)。進(jìn)而打開門扇，向兩側(cè)開啟或者向中間關(guān)閉。風(fēng)門上的撞桿會(huì)伴隨風(fēng)門運(yùn)動(dòng)，將控制門扇全部打開與全部閉合的按鈕頂開，從而讓風(fēng)門的運(yùn)動(dòng)可以得到控制。為了增強(qiáng)風(fēng)門絞車的構(gòu)建機(jī)械強(qiáng)度，選擇用無縫鋼管作為絲桿，梯形牙距可根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與工作狀態(tài)、風(fēng)門開啟時(shí)間與開啟寬度等因素進(jìn)行綜合考慮。因?yàn)橐话阈⌒徒g車不配備自動(dòng)調(diào)速裝置，需要由工作人員手動(dòng)控制，所以選擇合適長度的T型板，對絞車速度進(jìn)行控制。在風(fēng)門設(shè)置時(shí)，應(yīng)該保持風(fēng)門表面的光滑與整齊，不能有凹凸不平的情況。并且，風(fēng)門應(yīng)該選擇不易變形、結(jié)實(shí)耐用的材料進(jìn)行制作，避免因?yàn)轭l繁操作對風(fēng)門帶來磨損，更換費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重耽誤生產(chǎn)。風(fēng)門與風(fēng)門之間應(yīng)該留有足夠的間隙，避免相互影響，造成風(fēng)門損壞。為了讓離心式風(fēng)機(jī)工作效率最大化，應(yīng)該對風(fēng)門四周進(jìn)行皮革包裹，避免漏風(fēng)情況發(fā)生。

3.離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門絞車存在的問題

每臺(tái)風(fēng)機(jī)配備五扇及以上風(fēng)門，現(xiàn)選擇五扇風(fēng)門進(jìn)行剖析。如圖1所示，設(shè)置九個(gè)風(fēng)門。一號門、五號門為風(fēng)機(jī)前、后閘門，三號門為風(fēng)機(jī)吸風(fēng)門，七號門與九號門是反風(fēng)向門。在正常風(fēng)機(jī)做抽風(fēng)工作時(shí)，一號門落下并關(guān)閉，三號門、五號門上提并開啟，七號門、九號門打開反風(fēng)向通道，關(guān)閉擴(kuò)散器。

圖1 離心式風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)圖

但是，這些情況只是在理論前提下，操作工人正常規(guī)范使用離心式風(fēng)機(jī)，不產(chǎn)生任何操作失誤。而在風(fēng)門絞車電氣控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)初衷并不考慮操作工人的熟練程度，也沒有針對誤操作情況做出一定的操作讓步空間，會(huì)導(dǎo)致在風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)，兩扇反向風(fēng)門會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作與當(dāng)前活動(dòng)相反的情況。而一旦在實(shí)際工作中出現(xiàn)這種反向吸風(fēng)情況，就會(huì)使操作時(shí)間延長，從而對礦井生產(chǎn)和礦工生命安全帶來威脅。

結(jié)合實(shí)際作業(yè)，對離心式風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。再結(jié)合購買裝置時(shí)附贈(zèng)的圖紙，可以對于問題產(chǎn)生原因進(jìn)一步縮小范圍。原裝置的說明圖紙第五條、第六條明確寫道：當(dāng)風(fēng)門進(jìn)行安裝檢修時(shí)，可以讓LW1、LW2打開“0”位，將K1、K2系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)閉，同時(shí)利用按鈕At、Az進(jìn)行控制；當(dāng)采取就地操作時(shí)，At為停止按鈕，需要將LW1推到“0”位，LW2根據(jù)實(shí)際裝置運(yùn)行情況，推到“抽風(fēng)”“反風(fēng)”位置，然后再將K1或K2關(guān)閉，再利用At、Az、Af等按鈕進(jìn)行控制，從而達(dá)到就地控制的目標(biāo)。

當(dāng)進(jìn)行安裝檢修風(fēng)門時(shí)，可以對反向通風(fēng)進(jìn)行就地操作，將LW1推到“0”位置，LW2設(shè)置為“反風(fēng)”，關(guān)閉K1、K2系統(tǒng)。只需要按下At7或At8按鈕，即可實(shí)現(xiàn)反向風(fēng)門的豎直放置。但是，在實(shí)際操作中，反向風(fēng)門在進(jìn)行豎直放置時(shí)，操作工人會(huì)攜帶同時(shí)操縱前后閘板的慣性操作，將Az7和At1同時(shí)按下，或者將Az8和At8同時(shí)按下。這樣會(huì)造成七號門和九號門，或者八號門與十號門反向風(fēng)門中的其中一扇門無法正常工作，另一扇門豎直放置，反風(fēng)時(shí)間被延誤，從而引起操作事故發(fā)生。而同時(shí)按下LW1、LW2，也會(huì)導(dǎo)致二號風(fēng)門無法正常豎直放置。

在實(shí)際操作中，如果在進(jìn)行兩扇前閘門的相互轉(zhuǎn)換，很有可能會(huì)發(fā)生誤操作。將LW1與LW2推到“0”位，同時(shí)關(guān)閉K2，按下At8或Az8按鈕。會(huì)讓八號門發(fā)生豎井上提的情況，而不是平行放置。其原因就是按鈕At8先接觸到電路中，導(dǎo)致F8接觸器早于其他按鈕接觸到電路，讓Z8接觸器發(fā)生閉鎖現(xiàn)象，Az8按鈕無法進(jìn)入電路中，對電路實(shí)行有效的控制。如果沒有相關(guān)操作信息的了解，很容易讓人產(chǎn)生“是否系統(tǒng)損壞”的錯(cuò)覺，而選擇用人工手搖方式將豎井上提恢復(fù)到平行放置。對于礦井的生產(chǎn)作業(yè)帶來時(shí)間上的延誤，對于井下作業(yè)的工作人員也會(huì)帶來一定的生命安全威脅。

簡單總結(jié)，在實(shí)際作業(yè)中，因?yàn)殡x心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門絞車設(shè)計(jì)操作是基于有一定熟練度，并且精通機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高級工人進(jìn)行設(shè)計(jì)，并沒有考慮到實(shí)際作業(yè)中，很多操作人員并不具備這一類的工作素養(yǎng)，所以導(dǎo)致在操作風(fēng)機(jī)的過程中，對于風(fēng)門絞車的控制存在誤區(qū)。情況較輕的可以進(jìn)行調(diào)整恢復(fù)，耽誤生產(chǎn)時(shí)間很短，對于井下作業(yè)的人身安全也并沒有太大的威脅。情況嚴(yán)重的很有可能會(huì)讓生產(chǎn)作業(yè)陷入無法恢復(fù)的狀態(tài)，同時(shí)，因?yàn)榈V井下的空氣無法正常流動(dòng)，導(dǎo)致氧氣含量減少，從而對于井下工作人員的生命安全造成了嚴(yán)重的影響。在沒有專業(yè)技能更強(qiáng)的工作人員替換工作時(shí)，這個(gè)情況依舊影響著煤礦生產(chǎn)作業(yè)與礦井工作人員的安全。所以，需要從來兩方面同時(shí)入手。一方面，加強(qiáng)對于操作工人的技能培訓(xùn)，讓專業(yè)素養(yǎng)得到提高，從人員控制上讓危險(xiǎn)發(fā)生的可能性降低到最低。另一方面，針對離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門絞車設(shè)計(jì)過于專業(yè)性，要對其進(jìn)行一定的改進(jìn)，讓其適應(yīng)實(shí)際工作情況。要在即使操作人員操作程序存在問題，也可以具備一定的系統(tǒng)適應(yīng)能力。從而保證作業(yè)正常，工作人員人身安全得到保障。

4.改進(jìn)措施

根據(jù)以上安全隱患，以及操作工人的慣性操作，現(xiàn)對風(fēng)門絞車控制系統(tǒng)提出改進(jìn)意見，主要針對反向送風(fēng)環(huán)節(jié)。

在反向送風(fēng)絞車電機(jī)反轉(zhuǎn)的接觸器回路中，加入反向送風(fēng)接觸器常開點(diǎn)，即J2，以及加入并聯(lián)回路Af7或Af8按鈕，使得正反轉(zhuǎn)回路在進(jìn)行“正向抽風(fēng)”與“反向送風(fēng)”的工作中，互相呈閉鎖狀態(tài)，即互不干涉相互工作狀態(tài)。無論是在集中控制還是就地操作，都不會(huì)對風(fēng)門正常工作有任何影響。工作人員就地操作時(shí)，可以將LW1推到“0”位，LW2推到“抽風(fēng)”或“反風(fēng)”位置后，再將K1或K2閉合，當(dāng)按下At7或At8時(shí)，會(huì)形成相對閉環(huán)的通路，反向風(fēng)門就會(huì)進(jìn)行平放或豎放操作。而將LW1、LW2推至“0”位時(shí)，再閉合K1、K2，按下At7和Az7或者At7和Af7，即可實(shí)現(xiàn)七號門、九號門的正常平放與豎放。按下At8和Az8或者At8和Af8，即可實(shí)現(xiàn)八號門、十號門的正常平放與豎放。以上兩種操作下，均不會(huì)發(fā)生兩扇反向風(fēng)門不同朝向的情況。有針對性的改進(jìn)后，極大降低因操作造成的失誤，還可以避免反向通風(fēng)對于礦井生產(chǎn)造成影響。

5.結(jié)論

針對離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門絞車在實(shí)際工作中遇到的問題進(jìn)行分析，找出問題原因是出自操作工人的作業(yè)流程不規(guī)范，以及控制系統(tǒng)無法對誤操作有一定的預(yù)留范圍，導(dǎo)致離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)門絞車在實(shí)際作業(yè)中會(huì)出現(xiàn)各種問題，不僅影響到正常的工作生產(chǎn)，對于礦工和其他井下作業(yè)人員的生命安全也帶來嚴(yán)重的威脅。所以，筆者通過對離心式風(fēng)機(jī)實(shí)際工作情況進(jìn)行觀察與總結(jié)，對風(fēng)門絞車控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)升級。經(jīng)過試驗(yàn)，即使操作工人作業(yè)中存在誤操作，控制系統(tǒng)也不會(huì)直接進(jìn)入“死機(jī)”狀態(tài)。不僅保證了礦井的正常作業(yè)不受到影響，還能對井下作業(yè)人員的生命安全起到有效的防護(hù)。