礦井主通風機自動切換技術

崇杰文

摘 要：瓦斯積聚直接影響煤礦礦井安全，礦井主通風機自動切換技術的應用，減少風機切換時間，滿足生產礦井對通風機高可靠性和安全性的要求，確保礦井安全生產。

關鍵詞：風門互鎖；一鍵倒機

1.概況

顧橋礦中央區通風機房安裝2臺豪頓華動葉可調式大型通風機，拖動電機為4000kW、10kV高壓異步電機，一用一備，直接起動。每臺通風機設有1套液壓油站、潤滑油站，上、下電動百葉風門以及動葉可調葉片執行器等。按照規定，每臺風機運行一段時間后需倒機切換為備用風機運行。風機切換期間，主通風機不能為礦井提供持續的通風動力，從而導致礦井短時間通風能力不足，井下瓦斯容易積聚而產生巨大的安全隱患，過長的風機切換時間是礦井安全生產所不能承受的。所以，盡量縮短風機切換時間，對礦井的安全生產有著巨大的意義。

2.風機聯機自動切換高效應用

主通風機每月按照規定對主、備風機進行切換。原切換方案為先停止運行風機，葉片角度調至最小，主電機分閘，風門開始關閉，待運行風機風門關閉到位后，才能允許啟動備用風機，備用風機風門打開，待打開到位后，備用風機主電機才能啟動。兩臺風機風門存在互鎖關系，運行風機風門關閉過程和備用風機風門打開過程在兩個時間段上前后進行，整個風機切換過程耗時3分30秒。從切換程序上來看，只有當運行風機所有設備完全停止后，方可啟動備用風機，如果備用風機啟動過程有故障（例如：啟動過程中出現風門不能打開故障或葉片執行器故障），就不能及時發現，故障嚴重只有重新啟動剛停止的風機，還需要兩臺風機分別進行風門打開與關閉，耗費的時間過長，對礦井的安全是一個極大的威脅。

針對上述問題，對風機切換方案進行重新設計并反復模擬、論證，優化風機切換程序。新切換方案為：將兩臺風機設置為聯機模式，點擊備用風機的啟動按鈕，運行風機葉片角度調至最小角度，運行風機主電機分閘后，風門開始關閉，此時程序立即開始執行備用風機的啟動程序，風門打開。自動控制系統將運行風機風門關閉過程和備用風機風門打開過程放在同一時間段內進行，從而節省了切換風機的時間。如果出現備用風機風門不能打開故障，可提前發現并及時作出相應處理。具體改進方案如下：

2.1對PLC程序進行重新設計，解除兩臺風機風門之間的互鎖關系

當風機上位機打到自動狀態、風機處在正風位置、高壓正風柜打到遙控位置及斷路器處在工作位置，上、下風門關閉到位，當點擊風機啟動時，PLC程序中上、下風門打開梯級條件滿足，上、下風門打開控制點置位，上下風門開始打開。在風門打開控制梯級條件中，解除本機風門打開動作與他機風門已關閉到位之間的互鎖關系，只要滿足風門打開所需條件，即可開啟本機風門。當他機風門開始關閉，此時即可啟動本機，本機風門打開與他機風門關閉同時進行，如果出現本機風門不能打開故障可提前發現并及時采取措施做相應處理。

當本機風門打開到位及另一風機（他機）風門關閉到位都是置位狀態，且滿足其它正風柜合閘所需梯級條件，風機正風柜合閘信號才能置位，高壓柜合閘，風機正常啟動。如果他機風門關閉不到位，風機將不會啟動，從PLC控制程序上保證風機正常啟動，為井下提供穩定供風。

風機風門的打開、關閉過程需要60秒左右，如果按原切換方案把風門的打開、關閉放在不同的時間段內進行，兩臺風機風門的打開與關閉需要2分鐘左右，風機總的切換時間為3分30秒，對井下的供風影響時間較長。新切換方案把風門的打開、關閉過程放在同一時間段內進行，風機切換時間可節省60秒左右，經過程序優化設計后總的切換時間為2分10秒，減少因風機切換斷風對井下生產的影響，及時恢復井下用風，保障礦井安全生產。

2.2控制系統電控改造

顧橋礦中央區通風機是2006年9月投入運行，如果風機PLC程序執行出現故障，只能手動操作風機，必須到各個設備就地控制柜上操作，由于風機各設備較為分散，無形中增加了手動操作的時間，延緩了風機的啟動，對井下安全供風構成威脅。

針對上述問題，將控制柜內PLC由AB SLC500改為ControlLogix 5000系列，組態軟件改為與PLC同一廠家的，可無縫連接的RSVIEW。其MTBF（平均無故障間隔時間）不小于50000小時，PLC 控制器的I/O備用點不少于總點數的15%。控制系統設有自動、手動、檢修、模擬試車四種工作方案以及遠方、本地兩種控制方案。自動方案能夠按預先編制的程序進行起動和控制，對于風機的切換采用“一鍵”操作，并能實現自動切換。手動方案根據風機啟停程序在PLC控制柜上設置液壓站、潤滑站啟停按鈕，風門打開、關閉按鈕，葉片打開、關閉按鈕及風機主電機啟停按鈕，通過這些按鈕即可手動遠程控制風機各設備進行啟、停操作，解決了自動程序故障時人員只能到各設備就地控制柜操作的問題，節省了手動啟停風機的時間，能夠及時恢復礦井供風。

3.取得安全效益、社會效益

本項目改進了主通風機控制系統及切換風機方案，提高了系統的自動化水平。目前，所有的就地控制功能都可以在集控室里通過PLC控制面板上的操作按鈕完成。如果采用控制系統的“一鍵倒機”功能，只需操作人員給系統發出倒機指令，控制系統即可自動完成整個風機切換過程，同時，控制系統可以對倒機的全過程進行提示。因此“礦井主通風機自動切換技術”的應用，不但減少了風機切換的時間，滿足生產礦井對通風機高可靠性和安全性的要求，實現了設備的自動化控制。

3.1安全效益

該項目自投入使用以來，已連續穩定運行12個月，每次風機切換均使用“一鍵切換”并取得成功，總切換時間為2分10秒，杜絕了因切換風機造成的瓦斯積聚、超限現象，消除了安全隱患，提高了通風系統的安全可靠性，具有重大的安全效益。

3.2社會效益

該項目實施后，極大的提高了顧橋礦井通風系統的安全可靠性，給企業創造出安全、高效的生產環境，杜絕了因風機切換造成的瓦斯超限，增加產量，有助于塑造良好的企業形象，具有積極的社會效益和廣泛的推廣價值。