煤礦通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造與智能調(diào)控范文

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摘要：為提高通風(fēng)機(jī)的安全性和工作效率，結(jié)合山西沁東能源東大礦井主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造和智能調(diào)控現(xiàn)狀，從通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成以及系統(tǒng)功能兩個方面提出一系列優(yōu)化措施。不僅實現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)的智能操控、變頻調(diào)風(fēng)以及故障報警等功能，同時還讓通風(fēng)系統(tǒng)的安全性得到了很大提高。

關(guān)鍵詞：主通風(fēng)機(jī)；系統(tǒng)改造；智能調(diào)控

引言

作為礦井的主要通風(fēng)設(shè)備，通風(fēng)機(jī)有著“礦井之肺”之稱。無論是對礦井的安全運行，還是對礦井的可持續(xù)發(fā)展主要通風(fēng)機(jī)都起到了至關(guān)重要的作用。東大礦井原有的2臺通風(fēng)機(jī)是20世紀(jì)安裝的G4-73-11No.25離心式通風(fēng)機(jī)，不僅電氣設(shè)備陳舊、智能調(diào)控性差，而且通風(fēng)管道老化嚴(yán)重，這種種情況對礦井安全帶來了極大的威脅。為了讓礦井的通風(fēng)狀況得到改善，特對礦井通風(fēng)機(jī)組成系統(tǒng)進(jìn)行改造。采用最新型的FBCDZ-No.25通風(fēng)機(jī)替換掉原來的G4-73-11No.25離心式通風(fēng)機(jī)，與同時還對通風(fēng)系統(tǒng)的智能調(diào)控系統(tǒng)、通風(fēng)管道以及電器元件進(jìn)行全面優(yōu)化升級。不僅實現(xiàn)了主要通風(fēng)機(jī)對礦井通風(fēng)量的變頻調(diào)控，同時還實現(xiàn)了對主要通風(fēng)機(jī)的各種風(fēng)機(jī)的工作性能測試。智能調(diào)控系統(tǒng)人為操作界面簡單便捷，能夠迅速準(zhǔn)確地查找各種報錯故障。不僅讓通風(fēng)系統(tǒng)的安全性能得到極大提升，同時也讓礦井安全得到極大保障[1]。

1主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造和智能調(diào)控研究

礦井主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造和智能調(diào)控研究內(nèi)容主要包括如下6個方面：對旋軸流式主要通風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場安裝操作；通風(fēng)機(jī)風(fēng)門；通風(fēng)機(jī)高壓開關(guān)柜；通風(fēng)機(jī)高壓變頻器；通風(fēng)機(jī)PLC智能控制系統(tǒng)；通風(fēng)管道[2]。

2系統(tǒng)基本組成及工作原理

2.1主要通風(fēng)機(jī)

東大礦井采用了2臺最新型的FBCDZ-No.26/2×315旋轉(zhuǎn)式通風(fēng)機(jī)作為礦井主要通風(fēng)機(jī)，其額定工作電壓為6kV、額定工作功率為2×315kW。安裝2臺通風(fēng)機(jī)的主要目的就是為了礦井通風(fēng)正反轉(zhuǎn)調(diào)控。

2.2風(fēng)門

作為通風(fēng)機(jī)的重要組成部分，風(fēng)門主要由如下3個部分共同組成：空間對置測試風(fēng)門；立式懸掛網(wǎng)狀風(fēng)門以及立式懸掛閘板風(fēng)門。通過風(fēng)門的控制能夠?qū)ΦV井主要通風(fēng)機(jī)的倒風(fēng)功能進(jìn)行簡單操作[3]。無論是空間對置測試風(fēng)門，還是立式懸掛網(wǎng)狀風(fēng)門都是通過改風(fēng)門偏移位置對通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)面積進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而來對礦井通風(fēng)量的強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)節(jié)。因為風(fēng)門可以在0°～90°范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，所以讓風(fēng)門的開啟和關(guān)閉切換操作時間得到很大縮短，對礦井的通風(fēng)安全起到至關(guān)重要的作用。除此以外，為了確保在風(fēng)門完全打開時將通風(fēng)泄露量降到最低，所以在風(fēng)門的各個空隙位置都通過密封條進(jìn)行密封。同時，為了確保風(fēng)門在工作狀態(tài)時各個風(fēng)葉能夠達(dá)到高度的同步性，所以傳動方式選擇了齒輪傳動。風(fēng)葉的啟動方式主要有如下3種：就地控制，遠(yuǎn)程控制，手動控制[4]。

2.3高壓變頻器

按照1臺主要通風(fēng)機(jī)2臺變頻器的規(guī)格進(jìn)行配置，所以東大礦井采購了4臺新型高壓變頻器，其型號為HI⁃VERT-Y06/050。通過一拖一代的方式對2臺主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，且這些高壓變頻器的工作電壓必須由高壓柜進(jìn)行提供。高壓變頻器的基本工作參數(shù)如下所示：其額定工作電壓為6kV，額定輸入頻率為50Hz，額定輸出電壓為6kV，且高壓變頻器還具有超大的500kVA容量。高壓變頻器主要是通過手/自動的方式來對電機(jī)控制柜進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以此來確保礦井通風(fēng)機(jī)正常運行[5]。

2.4PLC控制系統(tǒng)

通風(fēng)機(jī)主要是通過57-1200PLC系統(tǒng)對其進(jìn)行智能控制，其工作電源主要來源于UPS，2臺通風(fēng)機(jī)分別由2臺PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制，且2臺PLC控制系統(tǒng)是通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行連接，以此來確保通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全運行，同時也為數(shù)據(jù)記錄提供了強(qiáng)有力的保證。礦井通風(fēng)機(jī)的所有工作狀態(tài)都可以通過PLC系統(tǒng)來進(jìn)行控制，不僅實現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)的的智能操控、變頻調(diào)風(fēng)功能，而且還實現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)的故障監(jiān)測和故障報警功能。同時這2臺通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)之間是通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接的，所以無論其中那一臺通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，另一臺通風(fēng)機(jī)都會代替它進(jìn)行正常工作[6]。此PLC系統(tǒng)不僅可以對通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控制，同時還可以對其系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄你，是一種非常強(qiáng)大的現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)。

2.5通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)

此在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是在系統(tǒng)運行狀態(tài)對通風(fēng)機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和記錄，例如通風(fēng)量、通風(fēng)溫度、排氣溫度以及油壓等參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)獲取到這運行參數(shù)后，會自行和系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)的所允許運行參數(shù)進(jìn)行對比，如果這些參數(shù)超過了所設(shè)置的允許運行值，那么系統(tǒng)就進(jìn)行故障報警，通過播放音樂的方式提示用戶出現(xiàn)通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障。此監(jiān)控系統(tǒng)不僅能對通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，同時還可以對通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)狀態(tài)進(jìn)行顯示。例如電機(jī)工作電壓、電機(jī)工作輸出功率、通風(fēng)機(jī)軸承的轉(zhuǎn)動溫度。風(fēng)門的打開關(guān)閉狀態(tài)以及通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量等。與此同時還可以對操作界面和監(jiān)控界面進(jìn)行任意切換，通過這種方式能夠讓人們更好地對通風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控[7]。

3系統(tǒng)功能

通過此系統(tǒng)不僅讓“不停風(fēng)倒機(jī)”功能得到實現(xiàn)，同時還讓通風(fēng)量保持平衡。這其中最重要的就是在實現(xiàn)不停風(fēng)倒機(jī)的同時還確保了通風(fēng)的持續(xù)提供，這為礦井安全提供了極大的保障。本系統(tǒng)通過PLC系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)了對各個組成部分的有效協(xié)調(diào)，同時加強(qiáng)了對系統(tǒng)的在線監(jiān)控，對于“不停風(fēng)倒機(jī)”的實現(xiàn)起到了非常大的幫助。

3.1手動切換方式

工作人員只需要可以通過“風(fēng)機(jī)切換”開關(guān)，就可以對風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行切換。假設(shè)當(dāng)1號通風(fēng)機(jī)處于正常運行狀態(tài)，那么1號通風(fēng)機(jī)就會開啟ZFMI風(fēng)門和LFM1風(fēng)門，關(guān)閉SFM風(fēng)門；而2號通風(fēng)機(jī)的所有風(fēng)門都會被關(guān)閉。當(dāng)開始切換時，會首先打開2通風(fēng)機(jī)，因為2號通風(fēng)機(jī)的所有風(fēng)門都處于關(guān)門狀態(tài)，所以不僅提高了啟動成功率而且讓啟動時間也縮短很多；當(dāng)PLC控制系統(tǒng)接收到2號通風(fēng)機(jī)正常運行的反饋信號時，那么就將SFM2風(fēng)門打開，這樣就為通風(fēng)機(jī)的開啟提供了提前預(yù)熱。（2）當(dāng)LFM2風(fēng)門和ZFM2風(fēng)門被開啟，SFM2風(fēng)門被關(guān)閉時；與此同時將LFM1風(fēng)門和ZFM1風(fēng)門關(guān)閉，SFM1風(fēng)門打開。在這種情況下1號通風(fēng)機(jī)就會開始進(jìn)入空運轉(zhuǎn)狀態(tài)，而2號風(fēng)機(jī)就開始進(jìn)入正常工作狀態(tài)。（3）在通風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)切換過程中，一定要對風(fēng)道參數(shù)以及通風(fēng)機(jī)運行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，只有兩者完美的配合，才能完成風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)的平衡過渡。（4）當(dāng)PLC系統(tǒng)接收到2號通風(fēng)機(jī)正常運行，1號通風(fēng)機(jī)關(guān)閉的反饋信號時，這樣整個倒機(jī)過程才算成功完成。

3.2自動切換方式

當(dāng)在線監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的運行參數(shù)有錯誤時，那么PLC控制系統(tǒng)就會自行對通風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)進(jìn)行切換，同時還會向工作人員發(fā)出故障報警，并且還對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄[8]。

4結(jié)束語

經(jīng)過對東大礦井主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造和智能調(diào)控的不斷研究和分析，不僅讓礦井的通風(fēng)效率得到了提高，而且還讓礦井的通風(fēng)安全狀況得到了很大改善。與此同時，也讓通風(fēng)機(jī)的智能操控、變頻調(diào)風(fēng)以及故障報警等功能得實現(xiàn)，為礦井工作提供了非常大的安全保障。

參考文獻(xiàn)：

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［8］朱鳳文，孫凱.礦井主通風(fēng)機(jī)改造方法論證［J］.山東煤炭科技，2018（07）：90-92.

作者：趙瑨 單位：山西沁東能源有限公司