煤礦通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造與智能調(diào)控范文
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摘要：為提高通風(fēng)機(jī)的安全性和工作效率，結(jié)合山西沁東能源東大礦井主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造和智能調(diào)控現(xiàn)狀，從通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成以及系統(tǒng)功能兩個(gè)方面提出一系列優(yōu)化措施。不僅實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)的智能操控、變頻調(diào)風(fēng)以及故障報(bào)警等功能，同時(shí)還讓通風(fēng)系統(tǒng)的安全性得到了很大提高。
關(guān)鍵詞：主通風(fēng)機(jī)；系統(tǒng)改造；智能調(diào)控
引言
作為礦井的主要通風(fēng)設(shè)備，通風(fēng)機(jī)有著“礦井之肺”之稱(chēng)。無(wú)論是對(duì)礦井的安全運(yùn)行，還是對(duì)礦井的可持續(xù)發(fā)展主要通風(fēng)機(jī)都起到了至關(guān)重要的作用。東大礦井原有的2臺(tái)通風(fēng)機(jī)是20世紀(jì)安裝的G4-73-11No.25離心式通風(fēng)機(jī)，不僅電氣設(shè)備陳舊、智能調(diào)控性差，而且通風(fēng)管道老化嚴(yán)重，這種種情況對(duì)礦井安全帶來(lái)了極大的威脅。為了讓礦井的通風(fēng)狀況得到改善，特對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)組成系統(tǒng)進(jìn)行改造。采用最新型的FBCDZ-No.25通風(fēng)機(jī)替換掉原來(lái)的G4-73-11No.25離心式通風(fēng)機(jī)，與同時(shí)還對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的智能調(diào)控系統(tǒng)、通風(fēng)管道以及電器元件進(jìn)行全面優(yōu)化升級(jí)。不僅實(shí)現(xiàn)了主要通風(fēng)機(jī)對(duì)礦井通風(fēng)量的變頻調(diào)控，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)主要通風(fēng)機(jī)的各種風(fēng)機(jī)的工作性能測(cè)試。智能調(diào)控系統(tǒng)人為操作界面簡(jiǎn)單便捷，能夠迅速準(zhǔn)確地查找各種報(bào)錯(cuò)故障。不僅讓通風(fēng)系統(tǒng)的安全性能得到極大提升，同時(shí)也讓礦井安全得到極大保障[1]。
1主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造和智能調(diào)控研究
礦井主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造和智能調(diào)控研究?jī)?nèi)容主要包括如下6個(gè)方面：對(duì)旋軸流式主要通風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)安裝操作；通風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)；通風(fēng)機(jī)高壓開(kāi)關(guān)柜；通風(fēng)機(jī)高壓變頻器；通風(fēng)機(jī)PLC智能控制系統(tǒng)；通風(fēng)管道[2]。
2系統(tǒng)基本組成及工作原理
2.1主要通風(fēng)機(jī)
東大礦井采用了2臺(tái)最新型的FBCDZ-No.26/2×315旋轉(zhuǎn)式通風(fēng)機(jī)作為礦井主要通風(fēng)機(jī)，其額定工作電壓為6kV、額定工作功率為2×315kW。安裝2臺(tái)通風(fēng)機(jī)的主要目的就是為了礦井通風(fēng)正反轉(zhuǎn)調(diào)控。
2.2風(fēng)門(mén)
作為通風(fēng)機(jī)的重要組成部分，風(fēng)門(mén)主要由如下3個(gè)部分共同組成：空間對(duì)置測(cè)試風(fēng)門(mén)；立式懸掛網(wǎng)狀風(fēng)門(mén)以及立式懸掛閘板風(fēng)門(mén)。通過(guò)風(fēng)門(mén)的控制能夠?qū)ΦV井主要通風(fēng)機(jī)的倒風(fēng)功能進(jìn)行簡(jiǎn)單操作[3]。無(wú)論是空間對(duì)置測(cè)試風(fēng)門(mén)，還是立式懸掛網(wǎng)狀風(fēng)門(mén)都是通過(guò)改風(fēng)門(mén)偏移位置對(duì)通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)面積進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而來(lái)對(duì)礦井通風(fēng)量的強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)節(jié)。因?yàn)轱L(fēng)門(mén)可以在0°～90°范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，所以讓風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉切換操作時(shí)間得到很大縮短，對(duì)礦井的通風(fēng)安全起到至關(guān)重要的作用。除此以外，為了確保在風(fēng)門(mén)完全打開(kāi)時(shí)將通風(fēng)泄露量降到最低，所以在風(fēng)門(mén)的各個(gè)空隙位置都通過(guò)密封條進(jìn)行密封。同時(shí)，為了確保風(fēng)門(mén)在工作狀態(tài)時(shí)各個(gè)風(fēng)葉能夠達(dá)到高度的同步性，所以傳動(dòng)方式選擇了齒輪傳動(dòng)。風(fēng)葉的啟動(dòng)方式主要有如下3種：就地控制，遠(yuǎn)程控制，手動(dòng)控制[4]。
2.3高壓變頻器
按照1臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)2臺(tái)變頻器的規(guī)格進(jìn)行配置，所以東大礦井采購(gòu)了4臺(tái)新型高壓變頻器，其型號(hào)為HI⁃VERT-Y06/050。通過(guò)一拖一代的方式對(duì)2臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，且這些高壓變頻器的工作電壓必須由高壓柜進(jìn)行提供。高壓變頻器的基本工作參數(shù)如下所示：其額定工作電壓為6kV，額定輸入頻率為50Hz，額定輸出電壓為6kV，且高壓變頻器還具有超大的500kVA容量。高壓變頻器主要是通過(guò)手/自動(dòng)的方式來(lái)對(duì)電機(jī)控制柜進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以此來(lái)確保礦井通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行[5]。
2.4PLC控制系統(tǒng)
通風(fēng)機(jī)主要是通過(guò)57-1200PLC系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行智能控制，其工作電源主要來(lái)源于UPS，2臺(tái)通風(fēng)機(jī)分別由2臺(tái)PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制，且2臺(tái)PLC控制系統(tǒng)是通過(guò)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行連接，以此來(lái)確保通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，同時(shí)也為數(shù)據(jù)記錄提供了強(qiáng)有力的保證。礦井通風(fēng)機(jī)的所有工作狀態(tài)都可以通過(guò)PLC系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行控制，不僅實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)的的智能操控、變頻調(diào)風(fēng)功能，而且還實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)的故障監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警功能。同時(shí)這2臺(tái)通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)之間是通過(guò)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接的，所以無(wú)論其中那一臺(tái)通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，另一臺(tái)通風(fēng)機(jī)都會(huì)代替它進(jìn)行正常工作[6]。此PLC系統(tǒng)不僅可以對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控制，同時(shí)還可以對(duì)其系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄你，是一種非常強(qiáng)大的現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)。
2.5通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
此在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)通風(fēng)機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，例如通風(fēng)量、通風(fēng)溫度、排氣溫度以及油壓等參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)獲取到這運(yùn)行參數(shù)后，會(huì)自行和系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)的所允許運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如果這些參數(shù)超過(guò)了所設(shè)置的允許運(yùn)行值，那么系統(tǒng)就進(jìn)行故障報(bào)警，通過(guò)播放音樂(lè)的方式提示用戶出現(xiàn)通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障。此監(jiān)控系統(tǒng)不僅能對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)還可以對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)進(jìn)行顯示。例如電機(jī)工作電壓、電機(jī)工作輸出功率、通風(fēng)機(jī)軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度。風(fēng)門(mén)的打開(kāi)關(guān)閉狀態(tài)以及通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量等。與此同時(shí)還可以對(duì)操作界面和監(jiān)控界面進(jìn)行任意切換，通過(guò)這種方式能夠讓人們更好地對(duì)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控[7]。
3系統(tǒng)功能
通過(guò)此系統(tǒng)不僅讓“不停風(fēng)倒機(jī)”功能得到實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還讓通風(fēng)量保持平衡。這其中最重要的就是在實(shí)現(xiàn)不停風(fēng)倒機(jī)的同時(shí)還確保了通風(fēng)的持續(xù)提供，這為礦井安全提供了極大的保障。本系統(tǒng)通過(guò)PLC系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)組成部分的有效協(xié)調(diào)，同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)系統(tǒng)的在線監(jiān)控，對(duì)于“不停風(fēng)倒機(jī)”的實(shí)現(xiàn)起到了非常大的幫助。
3.1手動(dòng)切換方式
工作人員只需要可以通過(guò)“風(fēng)機(jī)切換”開(kāi)關(guān)，就可以對(duì)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行切換。假設(shè)當(dāng)1號(hào)通風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，那么1號(hào)通風(fēng)機(jī)就會(huì)開(kāi)啟ZFMI風(fēng)門(mén)和LFM1風(fēng)門(mén)，關(guān)閉SFM風(fēng)門(mén)；而2號(hào)通風(fēng)機(jī)的所有風(fēng)門(mén)都會(huì)被關(guān)閉。當(dāng)開(kāi)始切換時(shí)，會(huì)首先打開(kāi)2通風(fēng)機(jī)，因?yàn)?號(hào)通風(fēng)機(jī)的所有風(fēng)門(mén)都處于關(guān)門(mén)狀態(tài)，所以不僅提高了啟動(dòng)成功率而且讓啟動(dòng)時(shí)間也縮短很多；當(dāng)PLC控制系統(tǒng)接收到2號(hào)通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行的反饋信號(hào)時(shí)，那么就將SFM2風(fēng)門(mén)打開(kāi)，這樣就為通風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟提供了提前預(yù)熱。（2）當(dāng)LFM2風(fēng)門(mén)和ZFM2風(fēng)門(mén)被開(kāi)啟，SFM2風(fēng)門(mén)被關(guān)閉時(shí)；與此同時(shí)將LFM1風(fēng)門(mén)和ZFM1風(fēng)門(mén)關(guān)閉，SFM1風(fēng)門(mén)打開(kāi)。在這種情況下1號(hào)通風(fēng)機(jī)就會(huì)開(kāi)始進(jìn)入空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，而2號(hào)風(fēng)機(jī)就開(kāi)始進(jìn)入正常工作狀態(tài)。（3）在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換過(guò)程中，一定要對(duì)風(fēng)道參數(shù)以及通風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，只有兩者完美的配合，才能完成風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的平衡過(guò)渡。（4）當(dāng)PLC系統(tǒng)接收到2號(hào)通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，1號(hào)通風(fēng)機(jī)關(guān)閉的反饋信號(hào)時(shí)，這樣整個(gè)倒機(jī)過(guò)程才算成功完成。
3.2自動(dòng)切換方式
當(dāng)在線監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)有錯(cuò)誤時(shí)，那么PLC控制系統(tǒng)就會(huì)自行對(duì)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行切換，同時(shí)還會(huì)向工作人員發(fā)出故障報(bào)警，并且還對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄[8]。
4結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)對(duì)東大礦井主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)改造和智能調(diào)控的不斷研究和分析，不僅讓礦井的通風(fēng)效率得到了提高，而且還讓礦井的通風(fēng)安全狀況得到了很大改善。與此同時(shí)，也讓通風(fēng)機(jī)的智能操控、變頻調(diào)風(fēng)以及故障報(bào)警等功能得實(shí)現(xiàn)，為礦井工作提供了非常大的安全保障。
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作者：趙瑨 單位：山西沁東能源有限公司
