徐帥

【摘要】煤礦主扇風(fēng)機是礦井的主要大型固定設(shè)備之一，被認為是礦井的“心肺”，通風(fēng)能力偏低制著約我井的安全生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展。朝川礦一井西風(fēng)井主扇風(fēng)機及電控系統(tǒng)通過技術(shù)升級改造實現(xiàn)了風(fēng)機不停風(fēng)狀態(tài)下自動倒機且又滿足了礦井的通風(fēng)需求，各項指標均符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，標志著我井主扇風(fēng)機技術(shù)升級改造工程圓滿完成。

【關(guān)鍵詞】主扇風(fēng)機，電控系統(tǒng)，升級改造，自動倒機

引言

朝川礦2016年提出了實現(xiàn)原煤生產(chǎn)150萬噸的目標，是一座大型的現(xiàn)代化礦井，而一井又是朝川礦的主力礦井。一井的通風(fēng)方式為中央邊界式，西風(fēng)井原來安裝兩套BDK618-6№20型主扇，一套工作，一套備用。隨著礦井開采深度的加大、井下巷道的不斷延伸和井田范圍的不斷擴大，所需的風(fēng)量、風(fēng)壓也隨之增加。原運行的主扇風(fēng)機已經(jīng)無法滿足礦井的安全生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展。

針對以上情況，朝川礦一井決定對西風(fēng)井主扇風(fēng)機進行技術(shù)升級改造，淘汰原運行的主扇風(fēng)機，更換型號為FBCDZ№30/2×560煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流通風(fēng)機，尤其是重新改建風(fēng)道增加了百葉窗式的電動副風(fēng)門、主風(fēng)門；新安裝12臺高壓開關(guān)柜、3臺低壓柜；增加1臺直流屏等。升級改造后風(fēng)量不僅滿足了生產(chǎn)的風(fēng)量需求，而且監(jiān)控系統(tǒng)可以對主扇風(fēng)機的倒機進行精確控制，同時可以實現(xiàn)對通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、負壓、性能參數(shù)、電機工作參數(shù)及起停狀態(tài)的在線實時監(jiān)測，自動化水平得到了大大提高。

1.新主扇風(fēng)機的主要技術(shù)參數(shù)

1.1 主扇風(fēng)機主要參數(shù)

型號：FBCDZ№30/2×560煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流通風(fēng)機；

風(fēng)量：60-253m?/S；

靜壓：280-5400Pa。

1.2 電機主要參數(shù)

型號：YBF630M1-8；

額定電壓：6000V；

額定電流：2×71.1A；

額定功率：2×560KW；

轉(zhuǎn)速：740r/min。

1.3 電氣控制部分

KYGC-Z高壓開關(guān)；

1.4 監(jiān)控系統(tǒng)

KJZ-5型通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)。

2.新主扇風(fēng)機高壓供電方案及電機的啟動方式

2.1 高壓供電方案

新主扇風(fēng)機采用雙回路6KV供電，電源分別來自我礦水電廠，高壓配電室內(nèi)兩段母線分列運行。

2.2 電機的啟動方式

主扇風(fēng)機電機的啟動方式主要分為全壓啟動和降壓啟動兩大類。不同的啟動方式，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩均不相同。

2.2.1 全壓啟動

主扇風(fēng)機電機的機械設(shè)計通常能夠承受全壓啟動時的機械沖擊，全壓啟動的啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動控制設(shè)備簡單，是最簡單、最可靠、最經(jīng)濟的啟動方式，當電機容量較小、電源容量足夠大、符合電機全壓啟動條件時應(yīng)優(yōu)先采用全壓啟動。

2.2.2 降壓啟動

主扇風(fēng)機電機降壓啟動方式主要包括電抗器降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、星-三角降壓啟動、各種軟啟動和變頻軟啟動。不論哪種降壓啟動方式，雖然降低了啟動電流，但啟動轉(zhuǎn)矩減小，啟動時間延長，繞組溫升高，啟動設(shè)備復(fù)雜，投資高，只有在電源容量較小、電動機容量較大、不滿足全壓啟動條件時才考慮采用。

根據(jù)朝川礦一井供電電網(wǎng)的容量、機械負載對啟動轉(zhuǎn)矩的要求、電機本身的特點等因素進行了具體的分析，主扇風(fēng)機電機的啟動方式選擇了全壓啟動。

3.新主扇風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)的操作與功能

主扇風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)已實現(xiàn)通風(fēng)參數(shù)在線監(jiān)測、不停風(fēng)倒機自動控制和故障提示自動倒機三大功能。另外，為了管理需要，還定制了用戶登陸、風(fēng)量、負壓、溫度歷史曲線、網(wǎng)絡(luò)拓撲、高壓柜配電、參數(shù)設(shè)置界面。

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)開機和關(guān)機

3.1.1 開機

監(jiān)控系統(tǒng)開機工作順序如下：

1）將操作柜內(nèi)的監(jiān)測系統(tǒng)總電源空氣開關(guān)QF1閉合，此時UPS得電；

2）按下UPS開關(guān)按鈕，此時UPS輸出220V交流有電。

3）將操作柜內(nèi)的空氣開關(guān)QF2閉合，此時溫度巡檢儀、風(fēng)扇和電源模塊EIP1（輸入、輸出回路、指示燈回路、外部信號回路、傳感器回路）上電；

4）將操作柜內(nèi)的空氣開關(guān)QF3合上，將EIP2、EIP3/EIP4開關(guān)打開此時CPU得電及ET200M得電。

5）將2個PLC的CPU模塊由STOP撥到RUN，PLC系統(tǒng)即啟動，而后自檢，自檢完成后自動進入工作狀態(tài)。此時檢查是否有紅燈。

3.1.2 關(guān)機

監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)機順序與開機順序相反。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)的用戶登陸和參數(shù)設(shè)置。為了方便用戶管理，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計了用戶登陸和報警參數(shù)設(shè)置界面：

3.2.1 用戶權(quán)限管理

為了防止主扇司機人員誤操作監(jiān)控界面上的按鈕，系統(tǒng)設(shè)置了權(quán)限，只有管理人員登錄以后，才能進行的操作。系統(tǒng)設(shè)置權(quán)限的操作有：風(fēng)機切換按鈕，高壓柜界面上的進線柜、母聯(lián)和電機合閘跳閘按鈕，報警設(shè)置中報警值及退出系統(tǒng)按鈕。

3.2.2 報警參數(shù)設(shè)置

報警限設(shè)置：系統(tǒng)主要有風(fēng)量、負壓、溫度報警限和振動報警限的在線設(shè)置。

報警限設(shè)置：軸承溫度高溫報警限85℃，定子溫度高溫報警限125℃。系統(tǒng)所設(shè)置的軸承溫度上限為80°定子溫度上限為120°，振動上限為4.5mm；風(fēng)量的低限、負壓的高限具體數(shù)值根據(jù)主扇風(fēng)機特性和井下實際用風(fēng)量進行設(shè)置。

3.3 監(jiān)控畫面功能及操作

風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)畫面主要包括：監(jiān)控主畫面、日報表、歷史曲線、報警查詢、網(wǎng)絡(luò)拓撲、高壓柜、面板集控、性能曲線、報警設(shè)置、倒機條件等。

3.3.1 監(jiān)控主畫面

監(jiān)控主畫面實時顯示風(fēng)機的運行狀態(tài)、風(fēng)門的狀態(tài)及開度、風(fēng)機軸承、電機軸承和定子的溫度、風(fēng)機的振動、電機的電壓、電流、功率及功率因數(shù)等。

3.3.2 日報表

日報表每小時整點記錄風(fēng)機運行的一些參數(shù)，可以通過“手動保存數(shù)據(jù)”按鈕實時記錄?！安樵儦v史報表”按鈕可以查詢過去的數(shù)據(jù)記錄，如果沒有該日報表數(shù)據(jù)，會提示重新選擇查詢?nèi)掌?。再查到某一天?shù)據(jù)后，如果想返回當日報表，單擊“返回當日報表”按鈕。

3.3.3 歷史曲線

歷史曲線包括風(fēng)量、負壓、振動和溫度歷史曲線，歷史曲線記錄了風(fēng)機歷史運行參數(shù)，通過查詢過去參數(shù)分析風(fēng)機的運行狀態(tài)，預(yù)測風(fēng)機可能會出現(xiàn)的故障。

3.3.4 報警查詢

報警查詢記錄了模擬量和開關(guān)量的報警信息，通過畫面上的按鈕可以查詢過去的報警記錄。有以下幾種查詢方法：日期查詢，溫度報警查詢，振動報警查詢。

3.4 系統(tǒng)的不停風(fēng)倒機控制功能

監(jiān)控系統(tǒng)在保留風(fēng)機原有的就地倒機操作的基礎(chǔ)上，設(shè)計增加了“遠方手動倒機和遠方自動一鍵倒機”兩種操控方式。但必須注意倒機的首要前提條件是：1#和2#檢修門已全部打開。

3.4.1 系統(tǒng)的遠方手動倒機過程

系統(tǒng)的遠方手動倒機過程指在集控室內(nèi)，由值班人員依據(jù)倒機規(guī)程通過操作臺上的按鈕實現(xiàn)的倒機過程。

1）切換到倒機條件畫面，檢查操作臺1#風(fēng)機1#電機，1#風(fēng)機2#電機，2#風(fēng)機1#電機，2#風(fēng)機2#電機共計四個遠控指示燈狀態(tài)正常；

2）檢查操作臺1號主、副風(fēng)門，2號主、副風(fēng)門，共計四個遠控指示燈狀態(tài)正常；

3）檢查操作臺備用風(fēng)機副風(fēng)門開到位指示燈狀態(tài)正常；

4）將操作臺“操作狀態(tài)選擇”置于手動方式，準備倒機；

5）啟動備用風(fēng)機2#電機，檢查確認電機已正常啟動，等待電機啟動沖擊電流回落（約15S）；再啟動備用風(fēng)機1#電機，檢查確認電機已正常啟動，等待電機啟動沖擊電流回落（約15S），確認風(fēng)機已經(jīng)正常運行；

6）停原運行風(fēng)機的1#電機和2#電機；

7）關(guān)閉原運行風(fēng)機的主風(fēng)門，打開原運行風(fēng)機的副風(fēng)門，打開已啟動的備用風(fēng)機主風(fēng)門；

8）檢查落實上述三個風(fēng)門已執(zhí)行規(guī)定動作，并計時約20秒鐘；

9）20秒鐘時間到后，關(guān)閉已啟動的備用風(fēng)機副風(fēng)門，檢查落實副風(fēng)門已執(zhí)行關(guān)閉動作；

10）依次檢查備用（現(xiàn)掛網(wǎng)運行）風(fēng)機的主風(fēng)門開到位，副風(fēng)門關(guān)到位，原運行風(fēng)機主風(fēng)門關(guān)到位，副風(fēng)門開到位情況；

11）倒機完畢。

3.4.2 系統(tǒng)的不停風(fēng)自動倒機功能

系統(tǒng)的不停風(fēng)自動倒機指在集控室內(nèi)，由值班人員在監(jiān)控界面上“一鍵操作”啟動的倒機模式，其余操作均由PLC自動完成。但必須注意倒機的首要前提條件是：1#和2#檢修門已全部打開。

1）切換到倒機條件畫面，檢查操作臺1#風(fēng)機1#電機，1#風(fēng)機2#電機，2#風(fēng)機1#電機，2#風(fēng)機2#電機共計四個遠控指示燈狀態(tài)正常；

2）檢查操作臺1號主、副風(fēng)門，2號主、副風(fēng)門，共計四個遠控指示燈狀態(tài)正常；

3）檢查操作臺備用風(fēng)機副風(fēng)門開到位指示燈狀態(tài)正常；

4）將“操作狀態(tài)選擇”置于自動方式，若原本置于“自動”監(jiān)控狀態(tài)，請務(wù)必先打到中間位置再打到“自動”；

5）將“自動倒機”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于要倒的風(fēng)機號（比如要倒到2#風(fēng)機，請將“自動倒機”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于2）倒機開始；或者在監(jiān)控界面用戶管理員登錄，界面上1-2/2-1按鍵將會激活，單擊將要進行的倒機操作，系統(tǒng)會彈出確認對話框，單擊確認，倒機開始。

4.新主扇風(fēng)機故障狀態(tài)下倒機

4.1 故障狀態(tài)下自動倒機

在風(fēng)機和監(jiān)控系統(tǒng)正常工作的情況下，請務(wù)必將“操作狀態(tài)選擇開關(guān)”置于中間位置，風(fēng)機、風(fēng)門控制置于遠方操作，“自動倒機”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于中間空擋。

在通風(fēng)機運行過程中如發(fā)生電機掉電故障，監(jiān)控系統(tǒng)將首先會發(fā)出聲光報警，監(jiān)控畫面會彈出風(fēng)機掉電的提示框。此時，如果想要實現(xiàn)故障倒機，那么將“操作狀態(tài)選擇開關(guān)”打到自動位置，系統(tǒng)即會自動執(zhí)行倒機程序。待故障倒機完成后，將“操作狀態(tài)選擇”打到中間位置執(zhí)行一次復(fù)位。而后在監(jiān)控系統(tǒng)的掉電倒機畫面上，點擊確定即可。

4.2 選擇故障人工倒機

如不符合故障倒機條件，或者想選擇人工倒機方式，只需依據(jù)提示在故障自動倒機之前將“操作狀態(tài)選擇”切換至“手動”，注意此時倒機可以借助監(jiān)控系統(tǒng)的按鈕進行遠方控制，其倒換方式宜采用傳統(tǒng)的“停機倒機”（即把原運行風(fēng)機停下來，主風(fēng)門關(guān)閉，打開備用風(fēng)機主風(fēng)門，關(guān)閉備用風(fēng)機副風(fēng)門后，再啟動備用風(fēng)機）。具體操作如下：

1）現(xiàn)場將風(fēng)機、風(fēng)門操作控制權(quán)置于遠控狀態(tài)；

2）將監(jiān)控系統(tǒng)操作臺上的“操作狀態(tài)選擇”置于手動方式，準備倒機；

3）停原運行風(fēng)機電機；

4）關(guān)閉原運行風(fēng)機的主風(fēng)門，打開原運行風(fēng)機的副風(fēng)門，打開備用風(fēng)機的主風(fēng)門，關(guān)閉備用風(fēng)機副風(fēng)門，并檢查到位狀態(tài)；

5）啟動備用風(fēng)機電機，檢查確認電機已正常啟動，等待電機啟動沖擊電流回落；

6）倒機完畢。

5.結(jié)語

朝川礦一井主扇風(fēng)機技術(shù)升級改造以后風(fēng)量和負壓分別增加至7375m?/min、2471Pa，滿足了井下的生產(chǎn)需求。監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對主扇風(fēng)機及其附屬設(shè)備性能參數(shù)、運行狀態(tài)的在線實時監(jiān)測和遠程集中控制。先進的控制功能、良好的操控性，滿足現(xiàn)場復(fù)雜的工況要求，切實提高了主扇風(fēng)機的可靠性水平和自動化程度。

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