矿井主通风机一键切倒及反风技术的研究与应用

余 洋 陈照业 应中宝 张志强 曹 飞 时高峰

（河南省新郑煤电有限责任公司，河南 郑州 451184）

1 现状

PLC在工业生产中的应用逐步扩大，煤矿主通风机电控部分也采用了这种控制。PLC技术的引入提高了操作的准确性，消除了人工操作过程中的安全隐患，降低了职工的劳动强度。我矿主通风机共两台，一用一备，采用FBCDZ-10-No-32型对旋轴流风机，风门采用电动蝶阀自动开启、关闭。每台风机配两台电机，电机额定电压10kV、额定电流30.7A、额定功率355kW。为保证本控制系统的先进性和通风机运行的可靠性，我们机房内的所有设备均采用PLC控制每个子控系统。选用西门子S7-200PLC作为控制核心，使风机运行电流、电压、三相定子温度、电机X、Y振动、排风静压、风机流量、风机全压等得到实时监控。监控系统针对不同的故障有不同形式的报警，对一些不影响通风机正常运行的故障，监控系统只作用于报警，不影响通风机安全运行。为节约成本在现场集控的基础上又将主通风机PLC接入工业环网，使之能在自动化集控中心进行远程监控。

人工倒换风机要操作高压开关柜，为了防止触电要戴绝缘手套，穿绝缘靴，站在绝缘台上方能操作。而且操作人员要非常熟练操作步骤，如果操作中出现错误会造成一定的影响。特别是主通风机是为矿井提供新鲜空气的重要设备，一点失误都不容出现。通常要一人操作一人监护，操作一步再确认一下，再操作下一步，费时又费力。人工倒换一次风机的时间大约是6分钟，反风大约是3分钟。如果操作过程中出现意外，时间会更长。目前国内主通风机倒换大多都是切倒进行的，停风最多不能超过10分钟，超过这个时间就不安全了。下面就向大家介绍一下这种新型的倒换风机技术。

2 技术研究方案的确定

原主通风机监测系统为SIEMENS S7-200系列PLC，上位监控为WINCC软件。系统连接采用西门子S7-200 PLC专用的OPC服务器——PC ACCESS，自动化集控中心通过PC ACCESS协议读取风井运行参数，上位机采用Proficy IFIX软件。在此基础上修改主通风机的PLC程序并进行调试，增加控制主通风机的程序，为有效控制成本，不再更改现场上位机监控，直接通过PLC传输至井下工业环网，再由工业环网上传至集控中心。数据传输至集控中心后，通过KEPServerEx软件将数据转换至IFIX数据库，再优化上位机监控画面，实现对主通风机一键切倒及反风的控制。此方案成本最小化，若一旦集控中心数据中断无法进行一键切倒及反风时，不影响立即采用就地人工操作，现场监测系统、操作和远程控制系统相对独立，有效确保通风系统安全可靠地运行。

3 倒换流程

在满足倒换风机的情况下，集控中心值班员开始操作：进入主通风机运行组态主界面，点击登录。弹出对话框输入用户名和密码，登录后进入主通风机控制画面。点击“自动切倒风机”按钮，风机开始自动倒换。自动倒换风机流程：关闭在用风机2级电机→关闭在用风机1级电机→关闭在用风机蝶阀，同时开启备用风机蝶阀→在用风机蝶阀关闭41秒后再用风机换相柜正转停止、备用风机换相柜正转启动→开启备用风机1级电机→开启备用风机2级电机。一键倒换风机完毕后观察在用风机排风静压，1、2级电机电流正常后，退出操作登录。

4 反风操作

为确保一年一度的反风演习能安全高效地进行，新郑煤电公司也对风机控制PLC做了一套反风操作程序。操作如下：现场人员将正在运行的风机一级电机、二级电机、蝶阀、换相柜关闭，确认1#、2#风机蝶阀、换相柜、电机风叶处于停止状态。开始操作：进入主通风机运行组态主界面，点击登录。弹出对话框输入用户名和密码，登录后进入主通风机控制画面。点击“反风操作”按钮，弹出对话框，操作员选择1#或2#反风启动按钮，风机开始自动反风。一键反风流程：开启反风风机蝶阀→开启风机换相柜反转启动→开启风机2级电机→开启风机1级电机。观察风机排风静压、风机流量，1、2级电机电流正常后，退出操作登录。

5 结论

自新郑煤电公司主通风机远程监控系统实现一键切倒后，风机倒换时间由以前的5分钟减少到80秒，时间缩短4.6分钟。反风时间由以前的3分钟减少到61秒，时间缩短将近2分钟。减少了井下停风时间。同时主通风机优化操作工序，实现一键切倒及反风，提高了矿井通风系统的运行安全性、可靠性和矿井抗灾能力，提高了煤矿主通风机的自动化管理水平。消除了人员操作存在的隐患，降低了职工劳动强度，符合“少人多安，无人则安”的原则，为以后减人提效、无人值守奠定了坚实的基础。