佛洼煤礦主通風機選型設計與應用研究

王 杰

（山西新景礦煤業有限責任公司，山西 陽泉 045000）

引言

經濟社會的進步極大地推動了煤炭行業發展，與此同時，礦井安全問題已成為各界關注的焦點[1]。主通風系統作為煤礦井下工作面工作開展的重要保障之一，其工作的可靠性不僅關系著井下工作人員能否及時獲取新鮮空氣，還與井下有害氣體是否能夠及時排出息息相關，必須引起高度重視[2-3]。主通風機作為主通風系統的核心部件，其工作的性能直接決定了通風系統的風量和效能，且需與煤礦井下工作面的實際情況相適應[4-5]。隨著煤炭需求量的增加，采掘工作量不斷提高，加大了煤炭井下工作面的規模，若不對主通風系統進行改進，必將增大煤礦井下工作面內部有害氣體的含量，尤其是瓦斯氣體濃度，極大地提高了煤礦井下工作面的危險性[6]。因此針對佛洼煤礦主通風系統急需提升通風效能的現狀，開展主通風機選型設計與應用研究工作具有重要的意義。

1 主通風機選型設計的目的

主通風機選型設計的目的是使主通風系統適應高煤炭產量工作面的安全工作需求，達到工作可靠、技術先進和經濟合理等要求。主通風機選型的出發點主要是能夠提高通風系統的總風量，確保井下工作面及時獲取新鮮空氣并排出瓦斯等有害氣體，確保井下工作的安全性。第二是系統要工作穩定，操作簡單明確，以便降低設備控制人員的操作失誤率，減少企業不必要的經濟損失，以提高通風系統的穩定性和安全性。

2 主通風機選型設計

2.1 主通風機選型

結合佛洼煤礦的實際情況及對主通風系統總風量的要求，選擇軸流式結構的主通風機，風機的型號為GAF35.5-22.4-1，其生產廠家為上海鼓風機廠有限公司。主通風機的最大風量為22 998 m3/min，風機的靜壓參數值為3 547～5 018 Pa，動葉級數為1級，包括20片動葉片，風葉角度調整范圍為-15°～15°，足以滿足當前佛洼煤礦井下工作面對于總風量的要求。

2.2 三相異步電動機確定

主通風機選型完成需要為其配置合適的三相異步電動機，咨詢相關專家，結合筆者自身多年的工作經驗，確定主通風機采用三相異步電動機型號為Y800-8，其生產廠家為哈爾濱電機廠有限公司。電機的額定轉速為745 r/min，額定功率為2 900 kW，對應的額定電壓為6 kV，額定電流為330.8 A。

2.3 供電系統配置

煤礦主通風機總風量的提升，對應供電系統的配置要求也會變大，因此需要重新規劃主通風機的供電系統，以便滿足主通風機的穩定工作，確保煤礦井下工作面工作的安全。主通風機電源引自佛洼降壓站6 kV配電室Ⅰ段609柜、Ⅱ段610柜，分別供給主扇機房6 kV配電室Ⅰ段601（1號進線柜）、Ⅱ段602（2號進線柜）。主扇機房高壓供電系統為雙回路供電，一回路運行、另一回路母線帶電備用。聯絡柜611開關處于斷開位置。

3 主通風機操作技術要求

3.1 高壓供電系統

嚴格執行“兩票”制度及《電力安全工作規程》，在高壓配電柜停電工作時，必須完成停電、驗電、放電、裝設接地線和懸掛“禁止合閘，有人工作！”標示牌的安全措施；送電操作前，必須提前拆除接地裝置，方可進行送電操作。主扇機房6 kV配電室的操作過程如下：

1）1號、2號電源進線柜三相帶電指示燈亮，推入變壓器柜手車。

2）推入601、602手車至工作位置，將柜門上的儲能開關打到儲能位置，合上601、602開關，Ⅰ、Ⅱ段母線得電。

3）推入PT柜手車至工作位置，檢查電壓指示正常。

4）推入612隔離柜手車至工作位置。

5）推入611母聯柜手車至工作位置，儲能開關打到儲能位置，達到熱備用狀態。

6）推入星點避雷器柜手車至工作位置，工作指示燈亮。

7）推入風機運行柜手車至工作位置。

3.2 線路倒換操作

線路倒換必須由工區分管領導批準，由公司調度指揮，與佛洼降壓站取得聯系并確認降壓站母聯600開關在運行狀態，方可進行。Ⅰ段電源帶1號主扇換為Ⅱ段電源帶1號主扇的操作步驟如下：合上611母聯開關，檢查1號電源進線601和2號電源進線602所帶負荷相平衡時，斷開601開關。

Ⅱ段電源帶2號主扇換為Ⅰ段電源帶2號主扇的操作步驟如下：合上611母聯開關，檢查1號電源進線601和2號電源進線602所帶負荷相平衡時，斷開602開關。

3.3 主扇的啟動和停止

主扇啟動操作包括變頻和工頻兩種模式，變頻啟動流程如下：檢查變頻器隔離柜刀閘確已拉開；將旁路柜“自動/手動”轉換開關打到手動位置，將軟啟動柜內控制電源斷開使控制箱失電，操作儀表盤的復位按鈕此時綜合故障指示燈滅，將“直啟/軟啟”轉換開關打到直啟位置；打開主扇風門并確認到位；合上旁路柜開關；將風機運行柜“就地/遠方”轉換開關，打到就地位置；將風機運行柜“分/合”轉換開關，打到“合”位置，風機啟動。

工頻啟動流程如下：若是本地操作（其控制器里的功能設置項的“給定方式”應為本地給定、“控制方式”應為本地控制），按下“運行”鍵此時運行指示燈點亮，變頻器開始運行，給定運行頻率；若是遠程操作（其控制器里的功能設置項的“給定方式”應為模擬給定、“控制方式”應為遠程控制），這時由PLC控制柜處操作，將工作方式轉換開關打到手動位置，將變頻方式選擇轉換開關打到投入位置，按下變頻“啟動”按鈕，變頻器開始運行，給定運行頻率。

3.4 注意事項

風葉角度及風機轉速的選擇必須由公司總工程師批準執行，不得隨意改動。操作電氣設備時，操作人員必須遵守《電力安全工作規程》。在啟動及運行中發現異常時，聽從現場負責人或公司調度指揮進行處理或立即倒機。如果風門啟閉時電動裝置出現故障，則立即手動快速操作風門。啟機必須在10 min內完成。主扇運行中，檢查稀油站各部位及管路是否漏油，出油管壓力保持0.2～0.3 MPa，油溫保持在60℃以內，風機振動速度瞬時值不超過4.6 mm/s，電機及主扇軸承溫度不得超過80℃，超過80℃匯報公司調度及隊長，聽從指揮處理，超過95℃立即倒切風機，匯報公司調度及隊長。必須由專人觀察負壓水柱變化情況，如果有變化立即通知公司調度。主扇設備及配電柜標示牌，按照現場實際狀況進行懸掛。在PLC控制柜面板上操作前，將工作方式轉換開關打到手動位置，將方式選擇轉換開關打到投入位置。稀油站、風門、水泵就地箱控制面板上操作時，必須將“手動/自動”方式選擇轉換開關打到手動位置；如果采用遠方PLC柜操作時，將“手動/自動”方式選擇轉換開關打到自動位置。

4 應用效果評價

為了驗證主通風機選型設計的可行性，將其應用于佛洼煤礦井下工作面進行通風試運行，跟蹤記錄主通風機的運行情況。結果表明，風機運行穩定可靠，滿足井下工作面的總通風量的要求。統計記錄的主通風機改進前后井下工作面內的瓦斯超標次數，如圖1所示。由圖1可以看出，主通風機選型設計之后的8個月時間內，煤礦井下工作面瓦斯濃度得到了明顯降低，超限次數低于改進之前，總次數降低超過了80%，應用效果很好。

圖1 瓦斯超限次數統計結果

5 結論

主通風機作為煤炭井下安全作業的重要通風設備，其工作穩定性至關重要。針對佛洼煤礦主通風系統急需提升通風效能的現狀，開展主通風機選型設計工作。結果表明，主通風機運行穩定可靠，滿足井下工作面的總通風量的要求。統計結果顯示，相較于主通風機改進之前，煤礦井下工作面瓦斯濃度超限次數大大降低，總次數降低超過了80%，影響效果極為顯著。