佛洼煤礦主通風機選型設(shè)計與應(yīng)用研究

王 杰

（山西新景礦煤業(yè)有限責任公司，山西 陽泉 045000）

引言

經(jīng)濟社會的進步極大地推動了煤炭行業(yè)發(fā)展，與此同時，礦井安全問題已成為各界關(guān)注的焦點[1]。主通風系統(tǒng)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(guān)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(guān)，必須引起高度重視[2-3]。主通風機作為主通風系統(tǒng)的核心部件，其工作的性能直接決定了通風系統(tǒng)的風量和效能，且需與煤礦井下工作面的實際情況相適應(yīng)[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(guī)模，若不對主通風系統(tǒng)進行改進，必將增大煤礦井下工作面內(nèi)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(tǒng)急需提升通風效能的現(xiàn)狀，開展主通風機選型設(shè)計與應(yīng)用研究工作具有重要的意義。

1 主通風機選型設(shè)計的目的

主通風機選型設(shè)計的目的是使主通風系統(tǒng)適應(yīng)高煤炭產(chǎn)量工作面的安全工作需求，達到工作可靠、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理等要求。主通風機選型的出發(fā)點主要是能夠提高通風系統(tǒng)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(tǒng)要工作穩(wěn)定，操作簡單明確，以便降低設(shè)備控制人員的操作失誤率，減少企業(yè)不必要的經(jīng)濟損失，以提高通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

2 主通風機選型設(shè)計

2.1 主通風機選型

結(jié)合佛洼煤礦的實際情況及對主通風系統(tǒng)總風量的要求，選擇軸流式結(jié)構(gòu)的主通風機，風機的型號為GAF35.5-22.4-1，其生產(chǎn)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(shù)值為3 547～5 018 Pa，動葉級數(shù)為1級，包括20片動葉片，風葉角度調(diào)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(guān)專家，結(jié)合筆者自身多年的工作經(jīng)驗，確定主通風機采用三相異步電動機型號為Y800-8，其生產(chǎn)廠家為哈爾濱電機廠有限公司。電機的額定轉(zhuǎn)速為745 r/min，額定功率為2 900 kW，對應(yīng)的額定電壓為6 kV，額定電流為330.8 A。

2.3 供電系統(tǒng)配置

煤礦主通風機總風量的提升，對應(yīng)供電系統(tǒng)的配置要求也會變大，因此需要重新規(guī)劃主通風機的供電系統(tǒng)，以便滿足主通風機的穩(wěn)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(tǒng)為雙回路供電，一回路運行、另一回路母線帶電備用。聯(lián)絡(luò)柜611開關(guān)處于斷開位置。

3 主通風機操作技術(shù)要求

3.1 高壓供電系統(tǒng)

嚴格執(zhí)行“兩票”制度及《電力安全工作規(guī)程》，在高壓配電柜停電工作時，必須完成停電、驗電、放電、裝設(shè)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(guān)打到儲能位置，合上601、602開關(guān)，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(lián)柜手車至工作位置，儲能開關(guān)打到儲能位置，達到熱備用狀態(tài)。

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(qū)分管領(lǐng)導(dǎo)批準，由公司調(diào)度指揮，與佛洼降壓站取得聯(lián)系并確認降壓站母聯(lián)600開關(guān)在運行狀態(tài)，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(lián)開關(guān)，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(guān)。

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(lián)開關(guān)，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(guān)。

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(zhuǎn)換開關(guān)打到手動位置，將軟啟動柜內(nèi)控制電源斷開使控制箱失電，操作儀表盤的復(fù)位按鈕此時綜合故障指示燈滅，將“直啟/軟啟”轉(zhuǎn)換開關(guān)打到直啟位置；打開主扇風門并確認到位；合上旁路柜開關(guān)；將風機運行柜“就地/遠方”轉(zhuǎn)換開關(guān)，打到就地位置；將風機運行柜“分/合”轉(zhuǎn)換開關(guān)，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(shè)置項的“給定方式”應(yīng)為本地給定、“控制方式”應(yīng)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(shè)置項的“給定方式”應(yīng)為模擬給定、“控制方式”應(yīng)為遠程控制），這時由PLC控制柜處操作，將工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動位置，將變頻方式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)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(zhuǎn)速的選擇必須由公司總工程師批準執(zhí)行，不得隨意改動。操作電氣設(shè)備時，操作人員必須遵守《電力安全工作規(guī)程》。在啟動及運行中發(fā)現(xiàn)異常時，聽從現(xiàn)場負責人或公司調(diào)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(xiàn)故障，則立即手動快速操作風門。啟機必須在10 min內(nèi)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(nèi)，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(diào)度及隊長，聽從指揮處理，超過95℃立即倒切風機，匯報公司調(diào)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(diào)度。主扇設(shè)備及配電柜標示牌，按照現(xiàn)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(zhuǎn)換開關(guān)打到手動位置，將方式選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)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(zhuǎn)換開關(guān)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(zhuǎn)換開關(guān)打到自動位置。

4 應(yīng)用效果評價

為了驗證主通風機選型設(shè)計的可行性，將其應(yīng)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(jié)果表明，風機運行穩(wěn)定可靠，滿足井下工作面的總通風量的要求。統(tǒng)計記錄的主通風機改進前后井下工作面內(nèi)的瓦斯超標次數(shù)，如圖1所示。由圖1可以看出，主通風機選型設(shè)計之后的8個月時間內(nèi)，煤礦井下工作面瓦斯?jié)舛鹊玫搅嗣黠@降低，超限次數(shù)低于改進之前，總次數(shù)降低超過了80%，應(yīng)用效果很好。

圖1 瓦斯超限次數(shù)統(tǒng)計結(jié)果

5 結(jié)論

主通風機作為煤炭井下安全作業(yè)的重要通風設(shè)備，其工作穩(wěn)定性至關(guān)重要。針對佛洼煤礦主通風系統(tǒng)急需提升通風效能的現(xiàn)狀，開展主通風機選型設(shè)計工作。結(jié)果表明，主通風機運行穩(wěn)定可靠，滿足井下工作面的總通風量的要求。統(tǒng)計結(jié)果顯示，相較于主通風機改進之前，煤礦井下工作面瓦斯?jié)舛瘸薮螖?shù)大大降低，總次數(shù)降低超過了80%，影響效果極為顯著。