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        回風(fēng)立井通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)自動化技術(shù)研究與應(yīng)用

        2020-12-29 14:30:09尹承山龐振華
        山東煤炭科技 2020年9期
        關(guān)鍵詞:變頻器功能系統(tǒng)

        尹承山 龐振華

        (1.新汶礦業(yè)集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦,山東 新泰 271200; 2.華北電力大學(xué),北京 102200)

        1 回風(fēng)立井系統(tǒng)概況

        山東泰山能源有限責(zé)任公司翟鎮(zhèn)煤礦于1993年投產(chǎn),核定生產(chǎn)能力1.7 Mt/a。礦井采用立井開拓,主井直徑5.0 m,落底標(biāo)高-400 m,裝備一對箕斗擔(dān)負(fù)礦井原煤提升任務(wù);副井直徑6.5 m,落底標(biāo)高-400 m,裝備一對雙層雙車罐籠擔(dān)負(fù)礦井物料和人員提升任務(wù);風(fēng)井直徑6.0 m,落底標(biāo)高-290 m,安裝一套軸流式通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)礦井回風(fēng)任務(wù)。

        風(fēng)井使用的原主通風(fēng)機(jī)配套供電設(shè)備自動化運(yùn)行程度低,在反風(fēng)及倒機(jī)時操作程序復(fù)雜,需人員參與,容易出現(xiàn)人為操作失誤,從而造成重大事故。鑒于以上情況,對設(shè)備運(yùn)行自動化程度進(jìn)行改造,提高自動化運(yùn)行水平。對回風(fēng)立井設(shè)備按照遠(yuǎn)程控制自動化運(yùn)行進(jìn)行設(shè)計安裝,安裝一套FBCDZNO32/2×500 型防爆抽出式對旋軸流通風(fēng)機(jī)2 臺(一用一備),生產(chǎn)廠家為臥龍電氣南陽防爆集團(tuán)股份有限公司;風(fēng)機(jī)電動機(jī)采用風(fēng)機(jī)專用隔爆型三相異步變頻電機(jī),型號為YBF630M2-10,功率500 kW,額定電壓6 kV;配電室安裝高壓開關(guān)柜12 臺,山東泰開成套電器有限公司生產(chǎn),型號為KYN28A-12(Z)。

        2 硬件系統(tǒng)組成

        新建設(shè)備安裝控制機(jī)房,機(jī)房分為風(fēng)機(jī)安裝運(yùn)行室、風(fēng)機(jī)控制室??刂剖曳譃楦邏号潆娛?、低壓配電室、變頻器室、風(fēng)機(jī)運(yùn)輸監(jiān)控室。

        高壓配電室安裝高壓開關(guān)柜12 臺,型號為KYN28A-12,電壓等級為6 kV。供電系統(tǒng)采用單母線分段接線,雙回路供電,額定工作電流為630 A。高壓開關(guān)柜分別為電源進(jìn)線柜2 臺、聯(lián)絡(luò)柜1 臺、隔離柜1 臺、PT 柜2 臺、所用變壓器柜2 臺、變頻柜4 臺。開關(guān)柜保護(hù)采用微機(jī)綜合保護(hù)裝置,對開關(guān)柜進(jìn)行控制、測量、保護(hù)及數(shù)據(jù)、信號的提供。開關(guān)柜主要電器元件都有其獨(dú)立的隔室,開關(guān)柜內(nèi)裝有安全可靠的聯(lián)鎖裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)“五防”功能。

        低壓配電室安裝4 臺低壓開關(guān)柜、2 臺直流屏。低壓開關(guān)柜型號為GGD 型,采用雙回路供電,為風(fēng)機(jī)附屬設(shè)備、站內(nèi)照明燈提供380/220 V 電源。兩回路交流380 V 電源分別引自兩臺所用變壓器開關(guān)柜,并且聯(lián)絡(luò)開關(guān)具備自動切換功能。各進(jìn)線和饋出線均采用電動分合閘。低壓開關(guān)柜采用微機(jī)綜合保護(hù)裝置,通訊方式為RS485,各功能單元可與主控計算機(jī)進(jìn)行通訊,實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙脈功能。

        變頻器室安裝4 臺變頻器,每臺主通風(fēng)機(jī)采用兩臺變頻器進(jìn)行控制。變頻器電壓等級為6 kV,采用新型IGBT 功率器件,全數(shù)字化DSP+FPGA+ARM 微機(jī)控制。該變頻器為“高-高”結(jié)構(gòu),6 kV 直接輸出,不需輸出升壓變壓器,輸出為單元串聯(lián)移相式PWM 方式。該變頻器采用一體化設(shè)計,不需要考慮輸入干式隔離變壓器、變頻器等所有部件及內(nèi)部連線,只需連接高壓輸入、輸出、地壓控制電源、控制信號即可。

        3 風(fēng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)組成

        監(jiān)控系統(tǒng)包括PLC 運(yùn)行監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、上位電腦主機(jī)操作、界面顯示系統(tǒng)、高清視頻監(jiān)控系統(tǒng),可對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行過程進(jìn)行時時監(jiān)控監(jiān)測,對當(dāng)前各項數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示,對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行時時控制,對各類異常情況進(jìn)行報警,并實(shí)現(xiàn)所有運(yùn)行參數(shù)的記錄及管理,最終實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行全過程的自動化控制、監(jiān)視與管理。

        PLC 控制系統(tǒng)安裝2 套西門子1500 系列PLC,通過控制臺相應(yīng)操作按鈕對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行各類操作。為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行,安裝2套PLC控制系統(tǒng),從而達(dá)到控制系統(tǒng)冗余,并且保證兩套系統(tǒng)時時處于熱備形式當(dāng)中。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生特定故障時,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)主備切換,備站接替主站繼續(xù)運(yùn)行。上位電腦主機(jī)時時對通風(fēng)機(jī)運(yùn)行各類參數(shù)進(jìn)行采集分析并作出判斷,針對不同情況下的各類故障提出處理建議,對所有故障提前發(fā)出報警,直至做出相應(yīng)的控制,確保風(fēng)機(jī)更加安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。I/O 模塊具有熱插拔功能。風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳通過PLC的以太網(wǎng)口接入通風(fēng)機(jī)房環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)以TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行傳輸,接口采用RJ45 接口。要求上位機(jī)支持OPC SERVER,可通過軟件的OPC通訊方式與調(diào)度中心數(shù)據(jù)采集服務(wù)器進(jìn)行通訊。

        4 監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

        (1)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在兩臺風(fēng)機(jī)停止情況下一鍵啟動任意一臺風(fēng)機(jī),可實(shí)現(xiàn)一鍵反風(fēng)功能;(2)能夠設(shè)置立式掛網(wǎng)風(fēng)門或立式檢修風(fēng)門作為主通風(fēng)門參與不停風(fēng)倒機(jī);(3)采集通風(fēng)系統(tǒng)電氣參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)等,并實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的聯(lián)鎖控制;(4)對主通風(fēng)機(jī)各項運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集,通過分析對負(fù)壓、風(fēng)量、風(fēng)速等進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控,最終對應(yīng)控制;(5)對通風(fēng)機(jī)電機(jī)各部位的溫度參數(shù)進(jìn)行采集,并作相應(yīng)的控制;(6)采集高壓進(jìn)線柜的電壓、電流,高壓出線柜的電流、功率、頻率數(shù)據(jù);(7)實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的起??刂?,并監(jiān)測其運(yùn)行狀態(tài)、輕重故障;(8)在操作臺控制顯示界面顯示通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行圖、控制流程圖、高低壓供電系統(tǒng)圖、各類電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)以及相應(yīng)報警參數(shù)等;(9)該控制系統(tǒng)自動建立運(yùn)行數(shù)據(jù)庫,對于重要參數(shù)自動生成曲線圖;(10)對風(fēng)機(jī)運(yùn)行的負(fù)壓、風(fēng)量、電機(jī)功率、電機(jī)電壓進(jìn)行監(jiān)測分析,并自動生成通風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線圖等。

        5 結(jié) 語

        主通風(fēng)機(jī)安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控自動化控制運(yùn)行系統(tǒng)后,全部操作程序均實(shí)現(xiàn)一鍵化運(yùn)行操作,各控制系統(tǒng)均具備遠(yuǎn)程操作功能,在集控中心即可實(shí)現(xiàn)對主通風(fēng)機(jī)的各種操作,提高了礦井自動化管理水平,達(dá)到了礦井減人提效的目標(biāo)。尤為重要的是實(shí)現(xiàn)了主通風(fēng)機(jī)的一鍵反風(fēng)和不停風(fēng)倒機(jī)功能,當(dāng)?shù)V井發(fā)生緊急情況需進(jìn)行反風(fēng)操作或倒機(jī)操作時,往往由于操作人員緊張等造成操作失誤,對礦井造成不可估量的損失。自動控制操作運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用杜絕了因人工操作程序復(fù)雜造成誤操作引發(fā)事故的隱患,同時使操作時間大大降低,提高操作可靠性,進(jìn)而保證礦井安全生產(chǎn),提高了礦井抗災(zāi)能力。

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