矿井主通风机自动切换技术

崇杰文

摘 要：瓦斯积聚直接影响煤矿矿井安全，矿井主通风机自动切换技术的应用，减少风机切换时间，满足生产矿井对通风机高可靠性和安全性的要求，确保矿井安全生产。

关键词：风门互锁；一键倒机

1.概况

顾桥矿中央区通风机房安装2台豪顿华动叶可调式大型通风机，拖动电机为4000kW、10kV高压异步电机，一用一备，直接起动。每台通风机设有1套液压油站、润滑油站，上、下电动百叶风门以及动叶可调叶片执行器等。按照规定，每台风机运行一段时间后需倒机切换为备用风机运行。风机切换期间，主通风机不能为矿井提供持续的通风动力，从而导致矿井短时间通风能力不足，井下瓦斯容易积聚而产生巨大的安全隐患，过长的风机切换时间是矿井安全生产所不能承受的。所以，尽量缩短风机切换时间，对矿井的安全生产有着巨大的意义。

2.风机联机自动切换高效应用

主通风机每月按照规定对主、备风机进行切换。原切换方案为先停止运行风机，叶片角度调至最小，主电机分闸，风门开始关闭，待运行风机风门关闭到位后，才能允许启动备用风机，备用风机风门打开，待打开到位后，备用风机主电机才能启动。两台风机风门存在互锁关系，运行风机风门关闭过程和备用风机风门打开过程在两个时间段上前后进行，整个风机切换过程耗时3分30秒。从切换程序上来看，只有当运行风机所有设备完全停止后，方可启动备用风机，如果备用风机启动过程有故障（例如：启动过程中出现风门不能打开故障或叶片执行器故障），就不能及时发现，故障严重只有重新启动刚停止的风机，还需要两台风机分别进行风门打开与关闭，耗费的时间过长，对矿井的安全是一个极大的威胁。

针对上述问题，对风机切换方案进行重新设计并反复模拟、论证，优化风机切换程序。新切换方案为：将两台风机设置为联机模式，点击备用风机的启动按钮，运行风机叶片角度调至最小角度，运行风机主电机分闸后，风门开始关闭，此时程序立即开始执行备用风机的启动程序，风门打开。自动控制系统将运行风机风门关闭过程和备用风机风门打开过程放在同一时间段内进行，从而节省了切换风机的时间。如果出现备用风机风门不能打开故障，可提前发现并及时作出相应处理。具体改进方案如下：

2.1对PLC程序进行重新设计，解除两台风机风门之间的互锁关系

当风机上位机打到自动状态、风机处在正风位置、高压正风柜打到遥控位置及断路器处在工作位置，上、下风门关闭到位，当点击风机启动时，PLC程序中上、下风门打开梯级条件满足，上、下风门打开控制点置位，上下风门开始打开。在风门打开控制梯级条件中，解除本机风门打开动作与他机风门已关闭到位之间的互锁关系，只要满足风门打开所需条件，即可开启本机风门。当他机风门开始关闭，此时即可启动本机，本机风门打开与他机风门关闭同时进行，如果出现本机风门不能打开故障可提前发现并及时采取措施做相应处理。

当本机风门打开到位及另一风机（他机）风门关闭到位都是置位状态，且满足其它正风柜合闸所需梯级条件，风机正风柜合闸信号才能置位，高压柜合闸，风机正常启动。如果他机风门关闭不到位，风机将不会启动，从PLC控制程序上保证风机正常启动，为井下提供稳定供风。

风机风门的打开、关闭过程需要60秒左右，如果按原切换方案把风门的打开、关闭放在不同的时间段内进行，两台风机风门的打开与关闭需要2分钟左右，风机总的切换时间为3分30秒，对井下的供风影响时间较长。新切换方案把风门的打开、关闭过程放在同一时间段内进行，风机切换时间可节省60秒左右，经过程序优化设计后总的切换时间为2分10秒，减少因风机切换断风对井下生产的影响，及时恢复井下用风，保障矿井安全生产。

2.2控制系统电控改造

顾桥矿中央区通风机是2006年9月投入运行，如果风机PLC程序执行出现故障，只能手动操作风机，必须到各个设备就地控制柜上操作，由于风机各设备较为分散，无形中增加了手动操作的时间，延缓了风机的启动，对井下安全供风构成威胁。

针对上述问题，将控制柜内PLC由AB SLC500改为ControlLogix 5000系列，组态软件改为与PLC同一厂家的，可无缝连接的RSVIEW。其MTBF（平均无故障间隔时间）不小于50000小时，PLC 控制器的I/O备用点不少于总点数的15%。控制系统设有自动、手动、检修、模拟试车四种工作方案以及远方、本地两种控制方案。自动方案能够按预先编制的程序进行起动和控制，对于风机的切换采用“一键”操作，并能实现自动切换。手动方案根据风机启停程序在PLC控制柜上设置液压站、润滑站启停按钮，风门打开、关闭按钮，叶片打开、关闭按钮及风机主电机启停按钮，通过这些按钮即可手动远程控制风机各设备进行启、停操作，解决了自动程序故障时人员只能到各设备就地控制柜操作的问题，节省了手动启停风机的时间，能够及时恢复矿井供风。

3.取得安全效益、社会效益

本项目改进了主通风机控制系统及切换风机方案，提高了系统的自动化水平。目前，所有的就地控制功能都可以在集控室里通过PLC控制面板上的操作按钮完成。如果采用控制系统的“一键倒机”功能，只需操作人员给系统发出倒机指令，控制系统即可自动完成整个风机切换过程，同时，控制系统可以对倒机的全过程进行提示。因此“矿井主通风机自动切换技术”的应用，不但减少了风机切换的时间，满足生产矿井对通风机高可靠性和安全性的要求，实现了设备的自动化控制。

3.1安全效益

该项目自投入使用以来，已连续稳定运行12个月，每次风机切换均使用“一键切换”并取得成功，总切换时间为2分10秒，杜绝了因切换风机造成的瓦斯积聚、超限现象，消除了安全隐患，提高了通风系统的安全可靠性，具有重大的安全效益。

3.2社会效益

该项目实施后，极大的提高了顾桥矿井通风系统的安全可靠性，给企业创造出安全、高效的生产环境，杜绝了因风机切换造成的瓦斯超限，增加产量，有助于塑造良好的企业形象，具有积极的社会效益和广泛的推广价值。