林麗影
(中國平煤神馬集團十一礦,河南 平頂山 467500)
礦井通風(fēng)一直是礦井生產(chǎn)的重中之重。而高性能主扇風(fēng)機是保證礦井正常通風(fēng)的基礎(chǔ)。目前,國內(nèi)礦井使用的風(fēng)機大多是軸流式通風(fēng)機。一直以來,主扇風(fēng)機雖經(jīng)歷不斷的改進,但還是不能實現(xiàn)完全的自動化,效率也都不高。據(jù)某煤炭公司對148 臺礦井主通風(fēng)機的調(diào)查,運行效率在70%以上的僅占10%左右;運行效率低于55%的竟達59%。這主要是受主扇風(fēng)機高可靠性要求的制約,一般技術(shù)很難達到。本文要介紹的是用機電自動測控技術(shù)來實現(xiàn)礦井風(fēng)機操作的自動化,該風(fēng)機效率能達到70%左右,其在平煤股份十一礦中央風(fēng)井得到了成功的應(yīng)用。
平煤股份十一礦通風(fēng)方式為抽出式,原來只有一個南風(fēng)井主扇,裝備有兩臺對旋軸流式通風(fēng)機。整個操作過程全部用人力完成,不僅復(fù)雜,并且容易誤操作。葉片角度事先調(diào)節(jié)為固定角度,以致風(fēng)機啟動時帶有負荷,經(jīng)常發(fā)生啟動不了的現(xiàn)象。且風(fēng)門在打開的時候容易因為操作失誤造成過卷事故。一旦要求調(diào)節(jié)葉片角度時,更是非常麻煩,需要人工一片一片的調(diào),不僅費時而且費力。這些問題已經(jīng)制約了該礦生產(chǎn)能力的進一步提高,因此新建一個用自動化技術(shù)控制的風(fēng)井就顯得極為重要。2012 年,十一礦經(jīng)過技術(shù)改造,新建中央回風(fēng)立井,作為礦井新水平的專用回風(fēng)井,主扇裝備兩臺1250kW 的單級軸流式通風(fēng)機,該風(fēng)機的操作可全部實現(xiàn)自動化控制。
自動化控制的通風(fēng)機具有結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便等優(yōu)點,它的操作可以全部在電腦上完成,包括風(fēng)機的啟動、打開風(fēng)門、調(diào)節(jié)葉片角度甚至于一鍵全自動倒機,都可以在電腦上完成,不僅節(jié)省了大量的時間,而且操作準確無誤。自動化控制的通風(fēng)機整個倒機過程不到3分鐘就能完成,為礦井改擴建增產(chǎn)計劃提供了通風(fēng)保證。另外,自動化控制的通風(fēng)機除可以在電腦上實現(xiàn)對風(fēng)機的操作之外,還可以從電腦畫面上實時監(jiān)控各個參數(shù)值的變化,當風(fēng)機的某一部件運行不正常,其參數(shù)接近報警值時,監(jiān)控系統(tǒng)會出現(xiàn)報警信號,對一些不影響通風(fēng)機正常運行的故障,監(jiān)控系統(tǒng)只進行報警,不對通風(fēng)機進行控制,對于一些影響通風(fēng)機正常運行的故障,監(jiān)控系統(tǒng)會先發(fā)出預(yù)警,經(jīng)過一段延時之后作用于通風(fēng)機,進行跳閘,停止電機運轉(zhuǎn),起到保護通風(fēng)機的作用。
平煤股份十一礦中央風(fēng)井所用的通風(fēng)機為北京豪頓華公司生產(chǎn)的ANN-2884/1400N 型單級軸流式通風(fēng)機,它由冷卻系統(tǒng)-水泵,傳動系統(tǒng)-液壓站、電機,執(zhí)行機構(gòu)-風(fēng)筒、風(fēng)帽、風(fēng)門、葉輪等部分組成。風(fēng)機靜止部件穩(wěn)定可靠,葉輪機殼與葉輪尖端之間的間隙很小,可保證較高的效率。葉輪經(jīng)過仔細選材和部件設(shè)計,可確保風(fēng)機壽命長,運行可靠。風(fēng)門采用百葉窗式的構(gòu)造,開啟風(fēng)門時完全不用擔心會出現(xiàn)過卷。風(fēng)機的葉片是用不銹鋼制作的,即便是長時間不打開風(fēng)機,葉片也不會發(fā)生銹蝕。
風(fēng)機性能是基于礦井負荷,通過總控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)的??刂葡到y(tǒng)將設(shè)定點的調(diào)節(jié)信號直接傳給安裝在風(fēng)機外的電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器上。電動調(diào)節(jié)執(zhí)行器將此信號轉(zhuǎn)換成擴散筒外調(diào)節(jié)臂的機械運動。調(diào)節(jié)臂帶動風(fēng)機內(nèi)部的驅(qū)動裝置,從而驅(qū)動了連接在驅(qū)動裝置處的液壓裝置,這樣就實現(xiàn)了葉片角度的調(diào)節(jié),這種調(diào)節(jié)方式不僅降低了勞動強度,節(jié)約了人力,提高了勞動效率,并且調(diào)節(jié)的角度也更加的準確。
平煤股份十一礦中央風(fēng)井所用的風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)為上海普昱公司開發(fā)的PYFK-1/2000 型風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)。它由2 臺PLC 控制柜以及若干壓力、溫度檢測器組成。PLC 控制柜內(nèi)置處理器CPU、嵌入組態(tài)軟件,可以監(jiān)控互備的兩套風(fēng)機的運行狀態(tài)。這種監(jiān)控系統(tǒng)具有極高的先進性,對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)及高效工作提供了有力的保障。
該風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)具有自動、手動和檢修三種工作方式,正、反轉(zhuǎn)運行兩種通風(fēng)方式;能夠?qū)︼L(fēng)門電動執(zhí)行機構(gòu)、葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)和制動機構(gòu)進行控制,并可檢測其位置信號;能夠?qū)χ麟姍C起動柜的正、反向運行進行控制,對一次回路和故障狀態(tài)進行監(jiān)視;能夠與高壓綜合保護裝置通訊,實現(xiàn)對高壓開關(guān)柜的遙測、遙控、遙信;能夠?qū)ν絼畲烹姍C的勵磁系統(tǒng)實現(xiàn)分勵、投勵控制和故障檢測;能夠?qū)︼L(fēng)機的喘振、振動信號進行檢測并實現(xiàn)保護;另外,它具備自動、手動及遠程三種操作方式;能夠完成對高壓系統(tǒng)的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、電壓、電流數(shù)據(jù),電機定子的三相繞組溫度、軸端軸承溫度信號,及風(fēng)機的主軸承溫度信號等的監(jiān)測;還能夠?qū)︼L(fēng)機配套的液壓泵、水泵所屬電機、加熱器進行控制,并對其相關(guān)的油溫、油位、壓力、流量信號進行檢測和保護;能夠?qū)崟r顯示、記錄所有的監(jiān)測對象,繪制歷史曲線,并提供歷史數(shù)據(jù)的查詢;能夠根據(jù)監(jiān)測到的負壓、差壓、溫度信號,計算風(fēng)機的風(fēng)量,繪制實時的風(fēng)機特性曲線、功率風(fēng)量曲線、綜合效率曲線,并提供歷史數(shù)據(jù)查詢;能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)的報警信息,實時報警打印,并提供報警歷史信息的查詢;該風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)還能實現(xiàn)一鍵全自動倒機,一鍵倒機具有“故障倒機”和“時間倒機”兩種方式,當選擇“故障倒機”時,一旦運行風(fēng)機發(fā)生故障,備用風(fēng)機可以自動投入運行,當選擇“時間倒機”時,一旦運行時間達到設(shè)定時間,監(jiān)控系統(tǒng)就自動進行倒機,這些操作都不需要操作人員的干預(yù),監(jiān)控系統(tǒng)可以自動完成。另外,該風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)還能與工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳、遠程監(jiān)控等功能。
以下是該風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)工作的流程圖(圖1):
圖1
平煤股份十一礦中央風(fēng)井主要通風(fēng)機從安裝到掛網(wǎng)投運,整個過程比較順利,且調(diào)試基本上都很成功,并且操作簡便,投運至今沒有出現(xiàn)一次誤動作。該風(fēng)機投入正常運轉(zhuǎn)后,礦井主要通風(fēng)機運行效率明顯提高,從以前的50%提高到70%以上。并且還降低了單位運行能耗,提高了風(fēng)量,減少了維修次數(shù),使礦井的通風(fēng)系統(tǒng)可靠性有了顯著提高,從而為礦井的安全生產(chǎn)提供了可靠的保證。
不過經(jīng)過一年多的運轉(zhuǎn),風(fēng)機在在運行過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題,如:出現(xiàn)風(fēng)機不停,葉片角度回零,造成空轉(zhuǎn)現(xiàn)象;以及PLC 死機,通訊中斷,監(jiān)測畫面數(shù)據(jù)無變化等情況。
針對這些問題提出以下建議:
(1)需要配備2 名專業(yè)的主扇司機,責(zé)任心強,熟悉風(fēng)機的各種性能參數(shù),實時通過電腦系統(tǒng)對風(fēng)機進行監(jiān)控,出現(xiàn)異常及時匯報處理。
(2)加強對PLC 柜、通訊模塊、工控機等自動化設(shè)備的檢查維護,定期除塵,減少電氣故障。
(3)增加葉片角度減小、風(fēng)量減少等參數(shù)的報警設(shè)置,當葉片角度減少或者風(fēng)量減少達到10%時,監(jiān)控系統(tǒng)自動進行聲光報警,提醒司機及時進行角度回調(diào)。
總之,自動化控制在礦井通風(fēng)機中的應(yīng)用,使得煤礦通風(fēng)系統(tǒng)具有故障率低、維護量小、可靠性高、精度高等優(yōu)點。因此,把自動化控制的先進技術(shù)應(yīng)用到煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)中,既提高了工作效率,又保證了礦井安全,實踐證明具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
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