浅谈矿井主扇不停风倒机系统

姜士群

摘要：在高瓦斯煤矿的生产过程中，主通风机正常倒机停风造成的瓦斯超限事故极为常见。因为主通风机按照传统的“停机倒机”操作方式，倒机时间过长或备用风机因为意外无法按预期启动，煤矿通风在短时间内将失去作用，很容易引发瓦斯超限事故，威胁煤矿的生产安全，本文就这一问题浅谈矿井主扇怎样实现不停风倒机。

关键词：ZKKG-1型系统PLC监控瓦斯风门安全可靠应用效果

中图分类号：TD441文献标识码：A文章编号：1 672-3791(201 2)02(a)-0100-01

众所周知在高瓦斯矿井，瓦斯积聚和瓦斯超限是矿井安全生产的重大隐患，而矿井不定期的风机检修倒机和故障倒机则承受着避免瓦斯积聚和瓦斯超限等安全标准的巨大挑战，煤矿实际生产中的许多高瓦斯矿井停风一分钟就会出现局部瓦斯超限，特别是在正常通风情况下井下巷遭断面大小、曲直角度、沿程阻力不同而形成的风速不同，停风时的风流惯性会造成乱风现象，过长的倒机时间是一般高瓦斯矿井所不能承受的。ZKKG-1型系统独创了通风机热备用的思路，可以保证在主通风机倒机期间通风动力的持续供应，实现矿井主通风机不停风自动倒机、“一键式”操作倒机和自动识别运行通风机故障的自动倒机功能。将现在的10min倒机时间缩短为1min甚至更短，对矿井安全生产具有重大意义。

1原系统存在的问题

1.1设备陈旧。操作复杂

原系统是轴流式风机(两台)，采用风道自落式入风门和盖式反风门结构，操作方式是：进行倒车运行时；运行的风机停止运转，将两入风门进行开启倒换，然后通过复杂的同步电机电控操作系统启动备用风机运转，整个操作过程大约10min，進行反风操作运行时；运行的风机停止运转，将其中的盖式反风门进行开启倒换，然后启动备用风机运转，整个操作过程大约10min，在冬天操作这些工作时，由于冰冻等特殊情况无法保证在10min内完成整个过程。倒机时间过长，矿井通风在短时间内将失去作用，很容易引发瓦斯超限事故，威胁煤矿的生产安全。

1.2系统陈旧，故障率高

原系统的各种风门都是由角铁、钢板、木板等做成的框架结构，门体沉重，采用钢丝绳斜拉开启，由于没有先进的限位等保护系统，在操作的时候极易出现将钢丝绳拉断、风门损坏的事故。冬季时由于井下空气温度与地面的空气温度差异产生结冰，将风门、钢丝绳等部件冻住，遇紧急情况需要倒车时，需要处理很长时间才能完成。

1.3维护困难

由于矿井不间断通风，通风机必须连续运转，这就使得各风门的维修造成极大困难，小型的损坏可以修补，大的损坏无法修补，原因是井筒一直通风，没机会修理，东北地区的冬夏温差很大，使得风门变形严重，只能用一些原始的布头塞缝工艺来完成。

2改进方式

以上问题影响矿井通风的安全，必须对此系统进行更新改造。经过多方考察；ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统能够满足要求，经过一系列的考察、订购、到货安装、调试、运转等工作，此系统运行良好，主要功能如下。

(1)实现井下通风动力不停止状况下两台风机的切换控制，达到一键式倒机。

(2)可实时在线监测通风机的风压、风量、轴功率。

(3)可实时在线监测配套电机的电气参数：电流、电压、功率、功率因数。

(4)可实时在线监测轴承温度、径向轴向振动，电机绕组温度等参数、风机振动、风机开停信号、正反风信号、风门开闭信号。

(5)能显示风机模拟运行画面。

(6)报表自动生成，存储至少半年、监测数据可实时显示、存储，查询、打印。

(7)具备可向矿调度系统网提供远传数据的标准通讯接口。

(8)当风机运行出现不正常状态，能进行正确判断，输出报警信号和自动诊断。

(9)在发生故障停机时，提示司机进行操作处理，具备故障时自动倒机功

3ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统技术原理

本系统采用煤矿通风机倒机前热备用。在原运行风机不停机的前提下启动备用风机，在正常启动后，则可以实现可靠的热备用；如果出现问题无法启动，可以暂停倒机操作先进行故障的排查和检修，因为实质的倒机过程还没有开始，不会影响原来风机的正常挂网运行。因此通风机由冷备用向热备用过渡进一步提高了倒机的成功率。

为了消除现有“停机倒机”模式下在通风机倒机过程中系统停风的安全隐患，本系统使用的新型煤矿主通风机“不停风倒机”模式，该倒机模式最突出的特点在于实现了倒机过程中通风动力的有效供应，因而为煤矿主通风机倒机期间系统的不停风提供了有效地保障；风路切换由四个百叶窗调节风门联合动作来完成，利用其切换快速、灵活的特点，通过一定的控制策略，本系统很好的实现了通风机倒机期间的通风稳定，进而杜绝了倒机期间的瓦斯超限问题。4ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统应用实况。

本系统在我矿主扇应用后，性能可靠，监测数据精度高；监控系统实现了预定的控制功能，解决了在通风机正常的定期倒机和故障倒机时由于系统停风造成的瓦斯超限问题，提高了倒机功率，产生了重要的安全效益和社会效益；具体情况如下。

(1)监控系统实现了在线实时监测功能，数据测量精度高。经现场实测，

(2)因为定期倒机和调整风叶角度的倒机需要，以“一键自动倒机方式”执行了多次倒机操作，监控系统均能正常完成预定的倒机任务。从根本上解决了矿井主通风机倒机过程中停风所造成的瓦斯超限的安全隐患问题。

(3)场人为设置主通风机故障现象，监控系统可以识别风机故障并自动执行故障倒机功能，整个自动倒机过程小于1分钟。

5ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统总结及展望

煤矿主通风机素有矿井肺腑之称，其可靠运行是保证煤矿安全生产的重要手段。目前，关于煤矿通风方面的研究主要集中在通风网络的优化，风量分配、风路的相互影响、可靠和稳定性领域，对主通风机自动控制的研究和实现可以保证煤矿通风安全，同时提高自动化管理水平。关于倒机期间的系统停风及其可能带来的瓦斯超限问题，还没有引起国内同行的注意，主要原因是现有倒机方式可以满足煤炭安全规程的低于10min上限的最低要求。本系统基于通风机热备用保证通风动力的持续供给和百叶窗调节风门风路切换实现通风稳定的方法技术先进；相对于通风机动叶调节和变频调节费用低廉，是国产通风机技术缺陷的很好补充。

随着本系统的应用及其影响的逐步扩大，预计将会影响煤炭安全规程关于通风机倒机方面的相关规定，对于通风机倒机期间的通风稳定问题提出进一步的要求，以排除可能存在的安全隐患。