摘 要：潘一礦主通風機安裝兩臺上海鼓風機廠生產(chǎn)的GAF37.5-22.4-1型動葉可調(diào)的軸流風機，經(jīng)過電氣集中控制改造后，風機啟動效果較好，啟動較平穩(wěn)。

關鍵詞：主通風機；勵磁；PLC控制

1 概述

潘一礦主通風機安裝兩臺上海鼓風機廠生產(chǎn)的GAF37.5-22.4-1型動葉可調(diào)的軸流風機，拖動電機為AMZ0900SH08 DSE型 3200kW、6kV的ABB無刷勵磁同步電機，一用一備，啟動方式為定子串液態(tài)電阻的降壓起動。2005年8月開始投入運行。

2 原風機電控方面存問題

（1）風機控制系統(tǒng)沒有實現(xiàn)集中控制、一鍵開車，不具備自動切換功能，并且沒有和礦井生產(chǎn)調(diào)度指揮中心進行數(shù)據(jù)交換和共享。（2）主通風機拖動主電機是ABB公司生產(chǎn)的無刷勵磁同步電機，安全運行條件高，要求供電電壓穩(wěn)定、波動小。由于目前礦井供電穩(wěn)定性差，電壓波動范圍大，再加上風機房所處位置屬雷擊多發(fā)區(qū)域，多次因瞬時欠壓造成同步電機失步或者欠壓欠勵等故障造成風機停機。（3）兩臺風機的葉片調(diào)整角度只能手動調(diào)整，不能從電腦上自動調(diào)整，并且兩臺風機葉片角度，電腦上顯示值和實際值存在誤差。（4）風量、負壓等處關鍵數(shù)據(jù)顯示不準確。（5）原ABB勵磁裝置對電網(wǎng)系統(tǒng)電壓要求嚴格，沒有低電壓強勵措施，當電網(wǎng)電壓波動范圍超過±12%時就跳車，且電機跳車后又必須經(jīng)過一定延時（10分鐘），勵磁裝置才允許進行第二次電機系統(tǒng)啟動，大大影響了煤礦對通風系統(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）勵磁裝置選用能夠完全替代進口ABB 3200kW無刷勵磁同步電機勵磁裝置的國產(chǎn)WKLF-400系列微機控制無刷同步電動機勵磁系統(tǒng)。

（2）增加一臺UPS電源柜，內(nèi)裝兩臺6kVA 在線2h的UPS，分別給兩臺風機的PLC柜、操作站供電，并設自動切換裝置。

（3）對液壓站、風門控制、動葉執(zhí)行器進行改造，使其能滿足風機“一鍵式”開車的需要。液壓站控制系統(tǒng)增加手動方式下的主輔泵不停機切換功能及油壓過低主輔泵切換功能；風門電控系統(tǒng)實現(xiàn)上位機控制和風門開關到位顯示和風門開度顯示，實現(xiàn)風門自動切換；動葉執(zhí)行器消除電腦上顯示值和實際值存在誤差，解決監(jiān)控軟件、液壓缸和葉片電動執(zhí)行機構之間的配合問題。

（4）對PLC控制系統(tǒng)進行升級，更換操作站，包括上位機、組態(tài)軟件以及控制系統(tǒng)等。將風門和液壓站控制引入上位機集中控制。增加對液壓站、風門、冷卻水泵等輔機的單機操作。改進程序?qū)崿F(xiàn)對電源電壓運行波形的監(jiān)視和記錄，提供包括送電、停電、欠壓等數(shù)據(jù)準確捕捉和記錄；顯示勵磁電流；實現(xiàn)報警測試功能等。

（5）增加無線通信系統(tǒng)，將風機房的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、設備運行狀態(tài)通過無線以太網(wǎng)傳送至礦井調(diào)度室。

（6）更換原來所有的傳感器、變送器、光電隔離、溫度巡檢儀等，并增加風門打開到位、關閉到位、打開30%、關閉30%限位開關以及檢測動葉最小、額定、最大位置的限位開關和液壓站油溫傳感器等。

（7）增加高壓保護系統(tǒng)的通信網(wǎng)關，使高壓保護器、勵磁裝置能與PLC或上位機可靠通信。

（8）更換兩臺液態(tài)啟動電阻柜內(nèi)部分元器件，如動、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)場控制站和二套冗余操作站組成，每臺風機設一套現(xiàn)場控制站，現(xiàn)場控制站的PLC采用西門子S7-300系列，CPU為CPU315-2DP，并設有6ES7355-0VH10-0AE0閉環(huán)控制模塊，確保CPU故障時，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)場控制站之間采用Profibus-DP進行通信。

（2）風量、負壓、過濾器壓差、失速、葉片角度、風門開度、電機兩端軸承、電機定子（三相）、風機兩端軸承以及風機止推軸承溫度，且每一個測溫點均為兩只、電機軸承、風機軸承垂直、水平方向以及風機止推軸承垂直、水平方向振動均可在電腦顯示數(shù)據(jù)。

（3）進線柜電流、電壓、電動機電流、有功功率、功率因數(shù)、勵磁電壓、勵磁電流等參數(shù)在上位機上顯示，借助于高壓柜綜保上的485串口，把數(shù)據(jù)讀到上位機電腦上。

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

（5）系統(tǒng)設有自動、手動、模擬三種工作方式以及遠方、本地兩種控制方式。并且實現(xiàn)“一鍵式”開車。同時增加對液壓站、風門、冷卻水泵等輔機的單機操作，在上位機上實現(xiàn)葉片角度自動調(diào)節(jié)。

（6）勵磁裝置選用能夠完全替代進口ABB 3200kW無刷勵磁同步電機勵磁裝置的國產(chǎn)WKLF-400系列微機控制無刷同步電動機勵磁系統(tǒng)。改造后的勵磁系統(tǒng)能夠完成原勵磁系統(tǒng)各項功能，保證機組安全運行，同時要重點滿足三個要求：一是實現(xiàn)電動機降壓起動控制，順利完成投全壓、投勵過程；二是在設備運行期間，能夠躲過電網(wǎng)波動影響，避免電動機頻繁失步或欠壓欠勵停車；三是解決在起動條件變化時，避免電動機因“起動超時”不能及時起動現(xiàn)象。

圖1 系統(tǒng)改造圖

5 改造效果

（1）風機實現(xiàn)集中控制和自動切換功能，滿足了煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，操作簡便，為緊急情況下10分鐘重新啟動風機提供了有利條件，為礦井通風安全提供了安全保障。（2）進口ABB同步電機勵磁系統(tǒng)改為國產(chǎn)勵磁系統(tǒng)，提高風機應對瞬時欠壓故障的能力，大幅減少停機次數(shù)，保證通風系統(tǒng)安全穩(wěn)定。（3）上位機系統(tǒng)能夠自動調(diào)整葉片，并顯示葉片角度（消除電腦上顯示值和實際值存在誤差，解決了監(jiān)控軟件、液壓缸（伺服閥）和葉片電動執(zhí)行機構之間的配合問題）。（4）風機啟動效果較好，改造后啟動較平穩(wěn)。

參考文獻

[1]陸繼明，毛承雄，等.同步發(fā)電機微機勵磁控制[M].北京：中國電力出版社，2006.

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