潘三礦東風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)改進(jìn)方案

摘要：文章通過(guò)對(duì)潘三礦東風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，闡述了本次技術(shù)改進(jìn)的必要性和可行性，拿出了具體的改進(jìn)方案，并對(duì)改進(jìn)后的電控系統(tǒng)進(jìn)行了效果評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：主通風(fēng)機(jī)；電控系統(tǒng)；液態(tài)軟啟裝置后備保護(hù)；UPS逆變故障失電報(bào)警保護(hù)；電源缺相報(bào)警保護(hù)

中圖分類號(hào)：TD441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）05-0030-03

1 概述

潘三礦東風(fēng)井選用的是英國(guó)豪頓公司生產(chǎn)的ANN2960/1600N型軸流式通風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)采用約翰芬雷工程技術(shù)有限公司的PYFK-1/2000型控制系統(tǒng)。在該風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)對(duì)該套電控系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)了不少缺陷和問(wèn)題。

（1）該風(fēng)機(jī)起動(dòng)方式是在電機(jī)主回路里串接GZYQ2-3000/6-△S型液態(tài)軟起動(dòng)裝置。該起動(dòng)裝置與傳統(tǒng)的起動(dòng)方式相比，具有液阻和起動(dòng)時(shí)間可按工況隨機(jī)調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)。該裝置在輕載的情況下起動(dòng)電流≤2.5倍的額定電流，并可以連續(xù)起動(dòng)三次。

但該裝置也存在以下缺點(diǎn)：主控計(jì)算機(jī)是西門子公司生產(chǎn)的S7-200可編程控制器，極板電機(jī)采用變頻調(diào)速控制方式。雖然技術(shù)較先進(jìn)，但也造成了控制回路復(fù)雜，故障點(diǎn)多。任何一點(diǎn)出現(xiàn)故障，在10分鐘內(nèi)都很難將故障點(diǎn)找到，更無(wú)法將故障排除，造成主通風(fēng)機(jī)無(wú)法正常起動(dòng)，給風(fēng)機(jī)的運(yùn)行帶來(lái)了很大的安全隱患。在實(shí)際工作中也出現(xiàn)過(guò)因軟啟裝置出故障而造成風(fēng)機(jī)不能正常起動(dòng)的事件。

（2）主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不間斷電源選用的是廣東易事特電源股份有限公司生產(chǎn)的EA880T DSP雙變換工頻UPS。它主要采用帶輸出隔離變壓器的雙變換結(jié)構(gòu)和先進(jìn)的全數(shù)字控制技術(shù)，在市電掉電后，UPS可為負(fù)載繼續(xù)提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、潔凈、不間斷的電力供應(yīng)。此UPS由輸入輸出空開、輸入輸出EMI濾波器、整流器、逆變器、輸出變壓器、靜態(tài)開關(guān)、電池維修旁路開關(guān)等單元組成。

在實(shí)際工作中，由于UPS逆變過(guò)程比較復(fù)雜，任一元件或環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都會(huì)引起系統(tǒng)故障，造成UPS掉電，使整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)失去電源，不但會(huì)導(dǎo)致主通風(fēng)機(jī)液壓系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)停止運(yùn)行，還會(huì)使高壓配電柜失去分閘信號(hào)，同時(shí)因?yàn)镻LC本身失去電源，導(dǎo)致整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)癱瘓。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些故障，就會(huì)造成風(fēng)機(jī)軸承超溫?zé)龤?，而主通風(fēng)機(jī)軸承在短時(shí)間內(nèi)很難修復(fù)，這樣只能單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，給礦井通風(fēng)系統(tǒng)帶來(lái)巨大的安全隱患。

（3）該風(fēng)機(jī)沒有三相電源缺相報(bào)警保護(hù)，一旦某相電源出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)造成停機(jī)事故，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決的話，就會(huì)導(dǎo)致重大責(zé)任事故的發(fā)生。

針對(duì)上述三種情況，我們計(jì)劃對(duì)主通風(fēng)機(jī)現(xiàn)有電控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，從根本上解決這些問(wèn)題和隱患，確保主通風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 改進(jìn)方案

2.1 增設(shè)主通風(fēng)機(jī)液態(tài)軟起裝置后備保護(hù)

2.1.1 增設(shè)硬件：增加輸出繼電器；敷設(shè)100米左右的信號(hào)電纜。

2.1.2 工作原理：在風(fēng)機(jī)電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，利用高壓起動(dòng)柜的起動(dòng)反饋信號(hào)，經(jīng)主通風(fēng)機(jī)主控計(jì)算機(jī)程序處理，延時(shí)后去控制軟起裝置上的短接真空斷路器合閘。延時(shí)時(shí)間設(shè)定略大于軟啟裝置正常啟動(dòng)時(shí)間。此時(shí)，如果軟啟裝置正常工作，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，短接斷路器合閘，風(fēng)機(jī)正常啟動(dòng)，此后備保護(hù)不參與工作。如果因某種故障造成軟啟裝置不能正常運(yùn)行，S7-200將不會(huì)延時(shí)向短接斷路器發(fā)出合閘信號(hào)。到一定時(shí)間后，向高壓柜發(fā)出分閘信號(hào)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)失敗。通過(guò)加裝此項(xiàng)目，當(dāng)軟起裝置發(fā)生故障后，即使到合閘時(shí)間沒發(fā)出合閘信號(hào)，但在發(fā)出停止信號(hào)前，由風(fēng)機(jī)主控計(jì)算機(jī)又向其發(fā)出了合閘信號(hào)，此時(shí)風(fēng)機(jī)完全可以啟動(dòng)。另外由S7-200發(fā)出故障信號(hào)，以便維修人員查找故障原因。

要點(diǎn)：主控計(jì)算機(jī)發(fā)出的合閘信號(hào)要略大于S7-200發(fā)出的正常合閘信號(hào)設(shè)定時(shí)間，而要小于其向高壓柜發(fā)出分閘信號(hào)時(shí)間；通過(guò)修改S7-200程序，在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，即使軟啟裝置有故障，但在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束后，它的使命已完成，不準(zhǔn)其再向高壓柜發(fā)出分閘信號(hào)，此時(shí)風(fēng)機(jī)能安全正常運(yùn)行。

風(fēng)機(jī)主控程序改進(jìn)部分梯形圖如下：

2.2 增加UPS逆變故障失電報(bào)警保護(hù)

為防止因UPS逆變故障造成較大責(zé)任事故的發(fā)生，經(jīng)過(guò)分析和研究，計(jì)劃給在用PLC柜增加一套UPS逆變故障失電報(bào)警保護(hù)。一旦UPS出現(xiàn)故障掉電，備用PLC就會(huì)進(jìn)行報(bào)警提示，當(dāng)班風(fēng)機(jī)司機(jī)能立即發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)將液壓站和潤(rùn)滑站控制箱操作手柄打到“就地”位置，同時(shí)開啟油泵。這樣就能保證風(fēng)機(jī)安全地運(yùn)行。

具體工作原理：

利用在用PLC柜上的一個(gè)電源指示燈繼電器，只要UPS電源有電，該繼電器一直保持吸合狀態(tài)，由于其常閉點(diǎn)在工作模式下是斷開的，因此在此繼電器常閉點(diǎn)上接電鈴信號(hào)，電鈴的電源取自備用PLC。一旦出現(xiàn)UPS電源逆變故障跳電，繼電器線圈失電，引起常閉點(diǎn)閉合，電鈴就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

原理圖如圖3所示：

2.3 增加主通風(fēng)機(jī)電源缺相報(bào)警保護(hù)

針對(duì)該風(fēng)機(jī)沒有三相電源缺相報(bào)警保護(hù)這一缺陷，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，在不影響風(fēng)機(jī)原有性能的基礎(chǔ)上，利用兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的潤(rùn)滑油站電源指示，在硬件上做了部分增加，并在軟件程序上做了部分改動(dòng)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，在電源缺相時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并有字幕顯示電源缺相報(bào)警，提醒操作人員立即檢查三相電源電壓，若電壓異常，可迅速把風(fēng)機(jī)切換到電壓正常的另一段電源上，恢復(fù)礦井正常通風(fēng)。

具體工作原理如下：

東風(fēng)井潤(rùn)滑油站電源指示是由一只接到電源A相220V小型繼電器控制的，并且通過(guò)繼電器把電源開關(guān)信號(hào)傳送給PLC，可以顯示油站電源是否備妥。我們?cè)诳刂葡鋬?nèi)安裝了兩只小型繼電器，兩只繼電器線圈分別接到三相電源的B、C兩相上，然后把兩只繼電器的常開觸點(diǎn)串聯(lián)后再與電源指示繼電器線圈串聯(lián)。這樣，當(dāng)三相電源的其中任意一相斷線缺相時(shí)，這三只繼電器中必定會(huì)有一只因線圈失電引起電源指示繼電器動(dòng)作，向PLC發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)故障報(bào)警程序動(dòng)作，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并有“三相電源缺相報(bào)警”字幕顯示，提醒操作人員對(duì)故障做出迅速正確的判斷。

具體電路圖如圖4所示：

3 效果評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)東風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)原電控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，增設(shè)了主通風(fēng)機(jī)液態(tài)軟啟裝置后備保護(hù)、UPS逆變故障失電報(bào)警保護(hù)以及電源缺相報(bào)警保護(hù)，不僅完善了風(fēng)機(jī)的安全保護(hù)，提高了風(fēng)機(jī)的安全性能，而且大大縮短了故障狀態(tài)下風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，降低了操作人員和維護(hù)人員的工作強(qiáng)度，從而可以有效地避免礦井較大機(jī)電責(zé)任事故的發(fā)生。

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作者簡(jiǎn)介：高斌鵬（1983-），男，陜西西安人，供職于淮南礦業(yè)集團(tuán)潘三礦機(jī)電工區(qū)，研究方向：機(jī)電設(shè)備管理。

（責(zé)任編輯：吳 濤）