潘一礦主通風(fēng)機(jī)電氣集中控制系統(tǒng)改造

摘 要：潘一礦主通風(fēng)機(jī)安裝兩臺(tái)上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的GAF37.5-22.4-1型動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)，經(jīng)過(guò)電氣集中控制改造后，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)效果較好，啟動(dòng)較平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：主通風(fēng)機(jī)；勵(lì)磁；PLC控制

1 概述

潘一礦主通風(fēng)機(jī)安裝兩臺(tái)上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的GAF37.5-22.4-1型動(dòng)葉可調(diào)的軸流風(fēng)機(jī)，拖動(dòng)電機(jī)為AMZ0900SH08 DSE型 3200kW、6kV的ABB無(wú)刷勵(lì)磁同步電機(jī)，一用一備，啟動(dòng)方式為定子串液態(tài)電阻的降壓起動(dòng)。2005年8月開(kāi)始投入運(yùn)行。

2 原風(fēng)機(jī)電控方面存問(wèn)題

（1）風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)集中控制、一鍵開(kāi)車，不具備自動(dòng)切換功能，并且沒(méi)有和礦井生產(chǎn)調(diào)度指揮中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。（2）主通風(fēng)機(jī)拖動(dòng)主電機(jī)是ABB公司生產(chǎn)的無(wú)刷勵(lì)磁同步電機(jī)，安全運(yùn)行條件高，要求供電電壓穩(wěn)定、波動(dòng)小。由于目前礦井供電穩(wěn)定性差，電壓波動(dòng)范圍大，再加上風(fēng)機(jī)房所處位置屬雷擊多發(fā)區(qū)域，多次因瞬時(shí)欠壓造成同步電機(jī)失步或者欠壓欠勵(lì)等故障造成風(fēng)機(jī)停機(jī)。（3）兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的葉片調(diào)整角度只能手動(dòng)調(diào)整，不能從電腦上自動(dòng)調(diào)整，并且兩臺(tái)風(fēng)機(jī)葉片角度，電腦上顯示值和實(shí)際值存在誤差。（4）風(fēng)量、負(fù)壓等處關(guān)鍵數(shù)據(jù)顯示不準(zhǔn)確。（5）原ABB勵(lì)磁裝置對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)電壓要求嚴(yán)格，沒(méi)有低電壓強(qiáng)勵(lì)措施，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍超過(guò)±12%時(shí)就跳車，且電機(jī)跳車后又必須經(jīng)過(guò)一定延時(shí)（10分鐘），勵(lì)磁裝置才允許進(jìn)行第二次電機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)，大大影響了煤礦對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)快速連續(xù)工作的可靠性要求。

3 電氣集中控制系統(tǒng)改造內(nèi)容

（1）勵(lì)磁裝置選用能夠完全替代進(jìn)口ABB 3200kW無(wú)刷勵(lì)磁同步電機(jī)勵(lì)磁裝置的國(guó)產(chǎn)WKLF-400系列微機(jī)控制無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。

（2）增加一臺(tái)UPS電源柜，內(nèi)裝兩臺(tái)6kVA 在線2h的UPS，分別給兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的PLC柜、操作站供電，并設(shè)自動(dòng)切換裝置。

（3）對(duì)液壓站、風(fēng)門控制、動(dòng)葉執(zhí)行器進(jìn)行改造，使其能滿足風(fēng)機(jī)“一鍵式”開(kāi)車的需要。液壓站控制系統(tǒng)增加手動(dòng)方式下的主輔泵不停機(jī)切換功能及油壓過(guò)低主輔泵切換功能；風(fēng)門電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制和風(fēng)門開(kāi)關(guān)到位顯示和風(fēng)門開(kāi)度顯示，實(shí)現(xiàn)風(fēng)門自動(dòng)切換；動(dòng)葉執(zhí)行器消除電腦上顯示值和實(shí)際值存在誤差，解決監(jiān)控軟件、液壓缸和葉片電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的配合問(wèn)題。

（4）對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，更換操作站，包括上位機(jī)、組態(tài)軟件以及控制系統(tǒng)等。將風(fēng)門和液壓站控制引入上位機(jī)集中控制。增加對(duì)液壓站、風(fēng)門、冷卻水泵等輔機(jī)的單機(jī)操作。改進(jìn)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)電源電壓運(yùn)行波形的監(jiān)視和記錄，提供包括送電、停電、欠壓等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確捕捉和記錄；顯示勵(lì)磁電流；實(shí)現(xiàn)報(bào)警測(cè)試功能等。

（5）增加無(wú)線通信系統(tǒng)，將風(fēng)機(jī)房的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)傳送至礦井調(diào)度室。

（6）更換原來(lái)所有的傳感器、變送器、光電隔離、溫度巡檢儀等，并增加風(fēng)門打開(kāi)到位、關(guān)閉到位、打開(kāi)30%、關(guān)閉30%限位開(kāi)關(guān)以及檢測(cè)動(dòng)葉最小、額定、最大位置的限位開(kāi)關(guān)和液壓站油溫傳感器等。

（7）增加高壓保護(hù)系統(tǒng)的通信網(wǎng)關(guān)，使高壓保護(hù)器、勵(lì)磁裝置能與PLC或上位機(jī)可靠通信。

（8）更換兩臺(tái)液態(tài)啟動(dòng)電阻柜內(nèi)部分元器件，如動(dòng)、靜極板，電液粉，溫度調(diào)節(jié)儀等。

4 電氣集中控制系統(tǒng)改造方法

（1）新控制系統(tǒng)采用由二套現(xiàn)場(chǎng)控制站和二套冗余操作站組成，每臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)一套現(xiàn)場(chǎng)控制站，現(xiàn)場(chǎng)控制站的PLC采用西門子S7-300系列，CPU為CPU315-2DP，并設(shè)有6ES7355-0VH10-0AE0閉環(huán)控制模塊，確保CPU故障時(shí)，葉片角度不變。操作站的組態(tài)軟件為西門子WinCC，操作站與其現(xiàn)場(chǎng)控制站之間采用Profibus-DP進(jìn)行通信。

（2）風(fēng)量、負(fù)壓、過(guò)濾器壓差、失速、葉片角度、風(fēng)門開(kāi)度、電機(jī)兩端軸承、電機(jī)定子（三相）、風(fēng)機(jī)兩端軸承以及風(fēng)機(jī)止推軸承溫度，且每一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)均為兩只、電機(jī)軸承、風(fēng)機(jī)軸承垂直、水平方向以及風(fēng)機(jī)止推軸承垂直、水平方向振動(dòng)均可在電腦顯示數(shù)據(jù)。

（3）進(jìn)線柜電流、電壓、電動(dòng)機(jī)電流、有功功率、功率因數(shù)、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等參數(shù)在上位機(jī)上顯示，借助于高壓柜綜保上的485串口，把數(shù)據(jù)讀到上位機(jī)電腦上。

（4）液壓站的油箱油溫（包括Pt100和電接點(diǎn)溫度傳感器）、油位、過(guò)濾器差壓、冷卻水管流量、動(dòng)力出油管壓力和潤(rùn)滑油壓力、潤(rùn)滑回油流量能夠?qū)崟r(shí)顯示，加熱器根據(jù)油溫，自動(dòng)加熱、自動(dòng)停止。

（5）系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)、模擬三種工作方式以及遠(yuǎn)方、本地兩種控制方式。并且實(shí)現(xiàn)“一鍵式”開(kāi)車。同時(shí)增加對(duì)液壓站、風(fēng)門、冷卻水泵等輔機(jī)的單機(jī)操作，在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)葉片角度自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（6）勵(lì)磁裝置選用能夠完全替代進(jìn)口ABB 3200kW無(wú)刷勵(lì)磁同步電機(jī)勵(lì)磁裝置的國(guó)產(chǎn)WKLF-400系列微機(jī)控制無(wú)刷同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。改造后的勵(lì)磁系統(tǒng)能夠完成原勵(lì)磁系統(tǒng)各項(xiàng)功能，保證機(jī)組安全運(yùn)行，同時(shí)要重點(diǎn)滿足三個(gè)要求：一是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制，順利完成投全壓、投勵(lì)過(guò)程；二是在設(shè)備運(yùn)行期間，能夠躲過(guò)電網(wǎng)波動(dòng)影響，避免電動(dòng)機(jī)頻繁失步或欠壓欠勵(lì)停車；三是解決在起動(dòng)條件變化時(shí)，避免電動(dòng)機(jī)因“起動(dòng)超時(shí)”不能及時(shí)起動(dòng)現(xiàn)象。

圖1 系統(tǒng)改造圖

5 改造效果

（1）風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)集中控制和自動(dòng)切換功能，滿足了煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，操作簡(jiǎn)便，為緊急情況下10分鐘重新啟動(dòng)風(fēng)機(jī)提供了有利條件，為礦井通風(fēng)安全提供了安全保障。（2）進(jìn)口ABB同步電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改為國(guó)產(chǎn)勵(lì)磁系統(tǒng)，提高風(fēng)機(jī)應(yīng)對(duì)瞬時(shí)欠壓故障的能力，大幅減少停機(jī)次數(shù)，保證通風(fēng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定。（3）上位機(jī)系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整葉片，并顯示葉片角度（消除電腦上顯示值和實(shí)際值存在誤差，解決了監(jiān)控軟件、液壓缸（伺服閥）和葉片電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的配合問(wèn)題）。（4）風(fēng)機(jī)啟動(dòng)效果較好，改造后啟動(dòng)較平穩(wěn)。

參考文獻(xiàn)

[1]陸繼明，毛承雄，等.同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁控制[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[2]李道霖.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.