朝川礦一井西風(fēng)井主扇風(fēng)機(jī)的技術(shù)升級(jí)改造

徐帥

【摘要】煤礦主扇風(fēng)機(jī)是礦井的主要大型固定設(shè)備之一，被認(rèn)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(jī)及電控系統(tǒng)通過技術(shù)升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)不停風(fēng)狀態(tài)下自動(dòng)倒機(jī)且又滿足了礦井的通風(fēng)需求，各項(xiàng)指標(biāo)均符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，標(biāo)志著我井主扇風(fēng)機(jī)技術(shù)升級(jí)改造工程圓滿完成。

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

引言

朝川礦2016年提出了實(shí)現(xiàn)原煤生產(chǎn)150萬噸的目標(biāo)，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(kuò)大，所需的風(fēng)量、風(fēng)壓也隨之增加。原運(yùn)行的主扇風(fēng)機(jī)已經(jīng)無法滿足礦井的安全生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展。

針對(duì)以上情況，朝川礦一井決定對(duì)西風(fēng)井主扇風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，淘汰原運(yùn)行的主扇風(fēng)機(jī)，更換型號(hào)為FBCDZ№30/2×560煤礦地面用防爆抽出式對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)，尤其是重新改建風(fēng)道增加了百葉窗式的電動(dòng)副風(fēng)門、主風(fēng)門；新安裝12臺(tái)高壓開關(guān)柜、3臺(tái)低壓柜；增加1臺(tái)直流屏等。升級(jí)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(duì)主扇風(fēng)機(jī)的倒機(jī)進(jìn)行精確控制，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量、負(fù)壓、性能參數(shù)、電機(jī)工作參數(shù)及起停狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，自動(dòng)化水平得到了大大提高。

1.新主扇風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

1.1 主扇風(fēng)機(jī)主要參數(shù)

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

風(fēng)量：60-253m?/S；

靜壓：280-5400Pa。

1.2 電機(jī)主要參數(shù)

型號(hào)：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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

2.新主扇風(fēng)機(jī)高壓供電方案及電機(jī)的啟動(dòng)方式

2.1 高壓供電方案

新主扇風(fēng)機(jī)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(yùn)行。

2.2 電機(jī)的啟動(dòng)方式

主扇風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方式主要分為全壓啟動(dòng)和降壓啟動(dòng)兩大類。不同的啟動(dòng)方式，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩均不相同。

2.2.1 全壓啟動(dòng)

主扇風(fēng)機(jī)電機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)通常能夠承受全壓啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊，全壓啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)控制設(shè)備簡單，是最簡單、最可靠、最經(jīng)濟(jì)的啟動(dòng)方式，當(dāng)電機(jī)容量較小、電源容量足夠大、符合電機(jī)全壓啟動(dòng)條件時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用全壓啟動(dòng)。

2.2.2 降壓啟動(dòng)

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

根據(jù)朝川礦一井供電電網(wǎng)的容量、機(jī)械負(fù)載對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求、電機(jī)本身的特點(diǎn)等因素進(jìn)行了具體的分析，主扇風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)方式選擇了全壓啟動(dòng)。

3.新主扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的操作與功能

主扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)通風(fēng)參數(shù)在線監(jiān)測、不停風(fēng)倒機(jī)自動(dòng)控制和故障提示自動(dòng)倒機(jī)三大功能。另外，為了管理需要，還定制了用戶登陸、風(fēng)量、負(fù)壓、溫度歷史曲線、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒏邏汗衽潆?、參?shù)設(shè)置界面。

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)開機(jī)和關(guān)機(jī)

3.1.1 開機(jī)

監(jiān)控系統(tǒng)開機(jī)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(shí)UPS得電；

2）按下UPS開關(guān)按鈕，此時(shí)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(shí)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(hào)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(shí)CPU得電及ET200M得電。

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

3.1.2 關(guān)機(jī)

監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)機(jī)順序與開機(jī)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(jì)了用戶登陸和報(bào)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(jī)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(jìn)行的操作。系統(tǒng)設(shè)置權(quán)限的操作有：風(fēng)機(jī)切換按鈕，高壓柜界面上的進(jìn)線柜、母聯(lián)和電機(jī)合閘跳閘按鈕，報(bào)警設(shè)置中報(bào)警值及退出系統(tǒng)按鈕。

3.2.2 報(bào)警參數(shù)設(shè)置

報(bào)警限設(shè)置：系統(tǒng)主要有風(fēng)量、負(fù)壓、溫度報(bào)警限和振動(dòng)報(bào)警限的在線設(shè)置。

報(bào)警限設(shè)置：軸承溫度高溫報(bào)警限85℃，定子溫度高溫報(bào)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(dòng)上限為4.5mm；風(fēng)量的低限、負(fù)壓的高限具體數(shù)值根據(jù)主扇風(fēng)機(jī)特性和井下實(shí)際用風(fēng)量進(jìn)行設(shè)置。

3.3 監(jiān)控畫面功能及操作

風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)畫面主要包括：監(jiān)控主畫面、日?qǐng)?bào)表、歷史曲線、報(bào)警查詢、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒏邏汗?、面板集控、性能曲線、報(bào)警設(shè)置、倒機(jī)條件等。

3.3.1 監(jiān)控主畫面

監(jiān)控主畫面實(shí)時(shí)顯示風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)門的狀態(tài)及開度、風(fēng)機(jī)軸承、電機(jī)軸承和定子的溫度、風(fēng)機(jī)的振動(dòng)、電機(jī)的電壓、電流、功率及功率因數(shù)等。

3.3.2 日?qǐng)?bào)表

日?qǐng)?bào)表每小時(shí)整點(diǎn)記錄風(fēng)機(jī)運(yùn)行的一些參數(shù)，可以通過“手動(dòng)保存數(shù)據(jù)”按鈕實(shí)時(shí)記錄。“查詢歷史報(bào)表”按鈕可以查詢過去的數(shù)據(jù)記錄，如果沒有該日?qǐng)?bào)表數(shù)據(jù)，會(huì)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(dāng)日?qǐng)?bào)表，單擊“返回當(dāng)日?qǐng)?bào)表”按鈕。

3.3.3 歷史曲線

歷史曲線包括風(fēng)量、負(fù)壓、振動(dòng)和溫度歷史曲線，歷史曲線記錄了風(fēng)機(jī)歷史運(yùn)行參數(shù)，通過查詢過去參數(shù)分析風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測風(fēng)機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的故障。

3.3.4 報(bào)警查詢

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

3.4 系統(tǒng)的不停風(fēng)倒機(jī)控制功能

監(jiān)控系統(tǒng)在保留風(fēng)機(jī)原有的就地倒機(jī)操作的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)增加了“遠(yuǎn)方手動(dòng)倒機(jī)和遠(yuǎn)方自動(dòng)一鍵倒機(jī)”兩種操控方式。但必須注意倒機(jī)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(yuǎn)方手動(dòng)倒機(jī)過程

系統(tǒng)的遠(yuǎn)方手動(dòng)倒機(jī)過程指在集控室內(nèi)，由值班人員依據(jù)倒機(jī)規(guī)程通過操作臺(tái)上的按鈕實(shí)現(xiàn)的倒機(jī)過程。

1）切換到倒機(jī)條件畫面，檢查操作臺(tái)1#風(fēng)機(jī)1#電機(jī)，1#風(fēng)機(jī)2#電機(jī)，2#風(fēng)機(jī)1#電機(jī)，2#風(fēng)機(jī)2#電機(jī)共計(jì)四個(gè)遠(yuǎn)控指示燈狀態(tài)正常；

2）檢查操作臺(tái)1號(hào)主、副風(fēng)門，2號(hào)主、副風(fēng)門，共計(jì)四個(gè)遠(yuǎn)控指示燈狀態(tài)正常；

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

4）將操作臺(tái)“操作狀態(tài)選擇”置于手動(dòng)方式，準(zhǔn)備倒機(jī)；

5）啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)2#電機(jī)，檢查確認(rèn)電機(jī)已正常啟動(dòng)，等待電機(jī)啟動(dòng)沖擊電流回落（約15S）；再啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)1#電機(jī)，檢查確認(rèn)電機(jī)已正常啟動(dòng)，等待電機(jī)啟動(dòng)沖擊電流回落（約15S），確認(rèn)風(fēng)機(jī)已經(jīng)正常運(yùn)行；

6）停原運(yùn)行風(fēng)機(jī)的1#電機(jī)和2#電機(jī)；

7）關(guān)閉原運(yùn)行風(fēng)機(jī)的主風(fēng)門，打開原運(yùn)行風(fēng)機(jī)的副風(fēng)門，打開已啟動(dòng)的備用風(fēng)機(jī)主風(fēng)門；

8）檢查落實(shí)上述三個(gè)風(fēng)門已執(zhí)行規(guī)定動(dòng)作，并計(jì)時(shí)約20秒鐘；

9）20秒鐘時(shí)間到后，關(guān)閉已啟動(dòng)的備用風(fēng)機(jī)副風(fēng)門，檢查落實(shí)副風(fēng)門已執(zhí)行關(guān)閉動(dòng)作；

10）依次檢查備用（現(xiàn)掛網(wǎng)運(yùn)行）風(fēng)機(jī)的主風(fēng)門開到位，副風(fēng)門關(guān)到位，原運(yùn)行風(fēng)機(jī)主風(fēng)門關(guān)到位，副風(fēng)門開到位情況；

11）倒機(jī)完畢。

3.4.2 系統(tǒng)的不停風(fēng)自動(dòng)倒機(jī)功能

系統(tǒng)的不停風(fēng)自動(dòng)倒機(jī)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(dòng)的倒機(jī)模式，其余操作均由PLC自動(dòng)完成。但必須注意倒機(jī)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(jī)條件畫面，檢查操作臺(tái)1#風(fēng)機(jī)1#電機(jī)，1#風(fēng)機(jī)2#電機(jī)，2#風(fēng)機(jī)1#電機(jī)，2#風(fēng)機(jī)2#電機(jī)共計(jì)四個(gè)遠(yuǎn)控指示燈狀態(tài)正常；

2）檢查操作臺(tái)1號(hào)主、副風(fēng)門，2號(hào)主、副風(fēng)門，共計(jì)四個(gè)遠(yuǎn)控指示燈狀態(tài)正常；

3）檢查操作臺(tái)備用風(fēng)機(jī)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(dòng)方式，若原本置于“自動(dòng)”監(jiān)控狀態(tài)，請(qǐng)務(wù)必先打到中間位置再打到“自動(dòng)”；

5）將“自動(dòng)倒機(jī)”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于要倒的風(fēng)機(jī)號(hào)（比如要倒到2#風(fēng)機(jī)，請(qǐng)將“自動(dòng)倒機(jī)”轉(zhuǎn)換開關(guān)置于2）倒機(jī)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(huì)激活，單擊將要進(jìn)行的倒機(jī)操作，系統(tǒng)會(huì)彈出確認(rèn)對(duì)話框，單擊確認(rèn)，倒機(jī)開始。

4.新主扇風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)下倒機(jī)

4.1 故障狀態(tài)下自動(dòng)倒機(jī)

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

在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中如發(fā)生電機(jī)掉電故障，監(jiān)控系統(tǒng)將首先會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，監(jiān)控畫面會(huì)彈出風(fēng)機(jī)掉電的提示框。此時(shí)，如果想要實(shí)現(xiàn)故障倒機(jī)，那么將“操作狀態(tài)選擇開關(guān)”打到自動(dòng)位置，系統(tǒng)即會(huì)自動(dòng)執(zhí)行倒機(jī)程序。待故障倒機(jī)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(jī)畫面上，點(diǎn)擊確定即可。

4.2 選擇故障人工倒機(jī)

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

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

2）將監(jiān)控系統(tǒng)操作臺(tái)上的“操作狀態(tài)選擇”置于手動(dòng)方式，準(zhǔn)備倒機(jī)；

3）停原運(yùn)行風(fēng)機(jī)電機(jī)；

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

5）啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)電機(jī)，檢查確認(rèn)電機(jī)已正常啟動(dòng)，等待電機(jī)啟動(dòng)沖擊電流回落；

6）倒機(jī)完畢。

5.結(jié)語

朝川礦一井主扇風(fēng)機(jī)技術(shù)升級(jí)改造以后風(fēng)量和負(fù)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(shí)現(xiàn)了對(duì)主扇風(fēng)機(jī)及其附屬設(shè)備性能參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測和遠(yuǎn)程集中控制。先進(jìn)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(shí)提高了主扇風(fēng)機(jī)的可靠性水平和自動(dòng)化程度。

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