主通風(fēng)機不停機倒機系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

薛德俊　劉全福　徐強

摘要：為解決高瓦斯礦井在礦井主通風(fēng)機定期和不定期的檢修倒機或故障倒機期間由于倒機時間過長，容易引起礦井瓦斯積聚和瓦斯超限的安全隱患，通過在原通風(fēng)系統(tǒng)上增加對空水平短路測試風(fēng)門等技術(shù)手段，實現(xiàn)了主通風(fēng)機不停機倒機，大大縮短了倒機時間，有效改善了主通風(fēng)機倒機這一安全薄弱環(huán)節(jié)，對礦井的安全生產(chǎn)有現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：高瓦斯礦井；主通風(fēng)機；倒機系統(tǒng)；風(fēng)門；切換 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD441 文章編號：1009-2374（2016）02-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.031

1 概述

河南能源新疆公司眾維煤業(yè)礦區(qū)位于阿克蘇地區(qū)拜城縣西北部，行政區(qū)隸屬拜城縣鐵熱克鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)距拜城縣城約59km，向東距庫車縣145km，向西至阿克蘇215km，交通較為便利。礦井核定生產(chǎn)能力為90萬噸/年。礦井通風(fēng)方式采用分區(qū)式通風(fēng)，通風(fēng)方法為機械抽出式，目前二采區(qū)裝備兩臺FBCDZ-6-№19型對旋軸流式主要通風(fēng)機（設(shè)計風(fēng)量2340～5460m3/min；電機功率為2*132kW）。一采區(qū)裝備兩臺BD-Ⅱ-6-№16型對旋軸流式主要通風(fēng)機（設(shè)計風(fēng)量1710～3780m3/min，電機功率為2*75kW）。

根據(jù)新疆煤炭工業(yè)管理局批準(zhǔn)的2013年度礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果，礦井瓦斯絕對涌出量為8.99m3/min，相對瓦斯涌出量為3.18m3/t；礦井二氧化碳絕對涌出量為3.14m3/min，二氧化碳相對涌出量為1.11m3/t，礦井瓦斯等級為高瓦斯礦井。

2 改造的必要性

礦井通風(fēng)安全是煤礦安全生產(chǎn)的重中之重，而礦井主通風(fēng)機擔(dān)負著礦井通風(fēng)任務(wù)，其安全運行狀況是礦井瓦斯防治的關(guān)鍵，尤其是在高瓦斯、高突礦井，稍有不慎就有可能引起瓦斯超限繼而引發(fā)瓦斯窒息、瓦斯燃燒、瓦斯爆炸等惡性事故，對煤礦的安全生產(chǎn)構(gòu)成重大威脅。在煤礦實際生產(chǎn)過程當(dāng)中不可避免地會出現(xiàn)礦井主通風(fēng)機定期或不定期地檢修倒機和故障倒機，由于許多高瓦斯、高突礦井甚至停風(fēng)一分鐘就有可能會出現(xiàn)局部的瓦斯超限，因此過長的主通風(fēng)機檢修或故障倒機時間是一般高瓦斯、高突礦井所不能承受的。為確保礦井通風(fēng)安全，河南能源新疆公司決定在眾維煤業(yè)試點進行主通風(fēng)機不停機倒機系統(tǒng)的應(yīng)用研究和技術(shù)改造。

3 不停風(fēng)倒機系統(tǒng)可行性研究分析

第一，主通風(fēng)機不停機倒機系統(tǒng)主要是在原來的通風(fēng)機系統(tǒng)上增加一套對空水平短路測試風(fēng)門，通過該短路風(fēng)門，可以減少風(fēng)機在原來的停機倒機模式下掛網(wǎng)啟動時的通風(fēng)阻力，從而提高主通風(fēng)機電機啟動時的成功率。

第二，為了提高主通風(fēng)機倒機時的成功率，避免倒機時因備用通風(fēng)機突然出現(xiàn)故障而延誤倒機時間，該項目采取通風(fēng)機由冷備用向熱備用過渡的方式。就是在原運行主通風(fēng)機不停機的情況下先啟動備用通風(fēng)機，在備用通風(fēng)機正常啟動后再進行倒機切換，則可以實現(xiàn)可靠的熱備用；如果備用通風(fēng)機無法正常啟動，則可以暫時停止倒機操作先進行故障的排查和設(shè)備檢修，這時候因為實質(zhì)性的倒機過程還沒有正式開始，因此不會影響到原來風(fēng)機的正常運行，也不會對通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)造成影響，從而解決了備用通風(fēng)機在原來的停機倒機摸式下能否正常啟動的不確定性問題。

第三，改造過程中不影響風(fēng)機正常使用，一鍵切換可實現(xiàn)5分鐘內(nèi)風(fēng)機倒機切換完畢。

4 不停風(fēng)倒機系統(tǒng)的組成及操作流程

“不停風(fēng)倒換風(fēng)機”流程（以1#風(fēng)機倒、2#風(fēng)機為例）：

第一步：“不停風(fēng)倒換風(fēng)機”操作流程（以1#風(fēng)機倒、2#風(fēng)機運行為例）：（1）檢查1號主通風(fēng)機和輔助設(shè)備，確認1號主通風(fēng)機處在正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)中，倒機開始；（2）打開2號備用風(fēng)機的水平短路測試風(fēng)門，開啟2號備用風(fēng)機（此時2號備用風(fēng)機處于空載運轉(zhuǎn)狀態(tài)）；（3）進風(fēng)流從對空水平短路測試風(fēng)門進入，實現(xiàn)開機前熱備用；（4）通過礦井主通風(fēng)機在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)觀察2號備用風(fēng)機是否運轉(zhuǎn)正常，如果運轉(zhuǎn)正常則可以進行下一步工作；（5）確認2號備用風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常后打開1號主通風(fēng)機對空水平短路測試風(fēng)門，同時關(guān)閉1號主通風(fēng)機的蝶閥，使原來運行的1號主通風(fēng)機過渡到空載運轉(zhuǎn)狀態(tài)。打開2號備用風(fēng)機的蝶閥，關(guān)閉2號備用風(fēng)機的對空水平短路測試風(fēng)門，使2號備用風(fēng)機過渡到帶負載運行狀態(tài)。

第二步：倒機切換完成：（1）通過主通風(fēng)機在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)觀察確認2號備用風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常；（2）停止原來運轉(zhuǎn)的1號主通風(fēng)機；（3）關(guān)閉1號主通風(fēng)機對空水平短路測試風(fēng)門，不停風(fēng)倒換風(fēng)機過程完成。

備注：（立式掛網(wǎng)風(fēng)門=蝶閥）。

5 應(yīng)用效果

2015年4月，經(jīng)與山西渝煤科安運風(fēng)機廠開展技術(shù)合作，雙方工程技術(shù)人員經(jīng)過現(xiàn)場實際勘查，對改造方案進行了多次討論分析，最終確定改造所需的對空水平短路測試風(fēng)門由廠方加工制作，并進行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)安裝，改造方案措施由礦方制定并進行貫徹學(xué)習(xí)，經(jīng)過一系列的前期準(zhǔn)備工作，于2015年7月末順利完成了對眾維煤業(yè)礦井主通風(fēng)機不停機倒機系統(tǒng)的技術(shù)改造工作。

該主通風(fēng)機不停機倒機系統(tǒng)改造完成后具有不停風(fēng)自動倒機、“一鍵式”操作倒機和自動識別運行通風(fēng)機故障的自動倒機功能，可以實現(xiàn)礦井主通風(fēng)機的快速切換，保證在主通風(fēng)機倒機期間新鮮風(fēng)流的連續(xù)供應(yīng)，使風(fēng)機倒機過程中對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的影響由原來的系統(tǒng)全部停風(fēng)改變?yōu)閮H有少量的風(fēng)量波動，將主通風(fēng)機的倒機時間由原來的5分鐘以上甚至10分鐘，縮短到現(xiàn)在的1分鐘左右甚至更短。該主通風(fēng)機不停機倒機系統(tǒng)在眾維煤業(yè)的研究和應(yīng)用，使得原來由于主通風(fēng)機因檢修或故障倒機時間過長容易引起瓦斯超限的這一重大不安全隱患得到了有效治理，對礦井的瓦斯防治工作和礦井的安全生產(chǎn)有著巨大的現(xiàn)實意義。

此外該系統(tǒng)在高瓦斯、高突礦井的應(yīng)用還會帶來可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。煤礦主通風(fēng)機不停風(fēng)倒機項目投入運行后，杜絕了因倒機期間通風(fēng)中斷、風(fēng)流紊亂造成的瓦斯積聚、瓦斯超限現(xiàn)象，消除了安全隱患，提高了整個通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性，有效地保證了煤礦的安全生產(chǎn)，具有積極的社會效益；同時由于消除了風(fēng)機倒機期間瓦斯超限的問題，也節(jié)省了原來因為瓦斯超限而必須進行瓦斯排放所浪費的時間及人力物力，可以實現(xiàn)為煤礦年節(jié)約創(chuàng)收200多萬的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]鄒德蘊，葉劍，薛慶軍，等.一種礦井主通風(fēng)機性能參數(shù)測試系統(tǒng)的研制[J].山東科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2000，（1）.

[2]You，Guodong，Wang，Shufang.Fuzzy control model study and simulate on gas discharging system[A].Proceedings-2009 International Conference on Computational Intelligence and Software Engineering[C].2009.

[3]陳士瑋，劉頎，藺勝春，等.礦井主通風(fēng)機性能在線監(jiān)測與通訊系統(tǒng)應(yīng)用[J].煤礦機械，2000，（6）.

[4]熊建軍，胡亞非，王啟立.金源煤礦礦井主通風(fēng)機性能在線監(jiān)測[J].煤礦機械，2007，（7）.

[5]Xin LIU，Guo WEI，Jin-wei SUN，Dan LIU.Nonlinear multifunctional sensor signal reconstruction based on least squares support vector machines and total least squares algorithm[J].Journal of Zhejiang University（Science A：An International Applied Physics & Engineering Journal），2009，（4）.

[6]焦曉宇，馬小平，鄒孝付.基于S7-300 PLC的礦井通風(fēng)機不停風(fēng)自動倒機系統(tǒng)設(shè)計[J].工礦自動化，2011，（10）.

[7]Wang，Chien Sheng，Shaw，Dein，Jib，Kuen Shan.An intelligent control system for ventilators[A].Medical Engineering&Physics[C].1998.

[8]于勵民，馬小平，任中華，等.礦井主通風(fēng)機不停風(fēng)倒機自動控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[A].煤礦自動化與信息化——第20屆全國煤礦自動化與信息化學(xué)術(shù)會議暨第2屆中國煤礦信息化與自動化高層論壇論文集[C].2010.

[9]吳新忠，任子暉，馬小平，等.煤礦主要通風(fēng)機在線監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2009，（12）.

[10]Cheng，Genyin，Ling，Biaocan，Xing，Yi.Research on safety of ventilation system in Jinpu Hill Coal Mine[A].Progress in Safety Science and Technology Volume 4：Proceedings of the 2004 International Symposium on Safety Science and Technology[C].2004.

作者簡介：薛德俊（1974-），男，河南淮陽人，供職于河南能源化工集團新疆投資控股有限公司，中級職稱。

（責(zé)任編輯：陳 潔）