主通风机不停机倒机系统的研究和应用

薛德俊　刘全福　徐强

摘要：为解决高瓦斯矿井在矿井主通风机定期和不定期的检修倒机或故障倒机期间由于倒机时间过长，容易引起矿井瓦斯积聚和瓦斯超限的安全隐患，通过在原通风系统上增加对空水平短路测试风门等技术手段，实现了主通风机不停机倒机，大大缩短了倒机时间，有效改善了主通风机倒机这一安全薄弱环节，对矿井的安全生产有现实意义。

关键词：高瓦斯矿井；主通风机；倒机系统；风门；切换 文献标识码：A

中图分类号：TD441 文章编号：1009-2374（2016）02-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.031

1 概述

河南能源新疆公司众维煤业矿区位于阿克苏地区拜城县西北部，行政区隶属拜城县铁热克镇管辖。矿区距拜城县城约59km，向东距库车县145km，向西至阿克苏215km，交通较为便利。矿井核定生产能力为90万吨/年。矿井通风方式采用分区式通风，通风方法为机械抽出式，目前二采区装备两台FBCDZ-6-№19型对旋轴流式主要通风机（设计风量2340～5460m3/min；电机功率为2*132kW）。一采区装备两台BD-Ⅱ-6-№16型对旋轴流式主要通风机（设计风量1710～3780m3/min，电机功率为2*75kW）。

根据新疆煤炭工业管理局批准的2013年度矿井瓦斯等级鉴定结果，矿井瓦斯绝对涌出量为8.99m3/min，相对瓦斯涌出量为3.18m3/t；矿井二氧化碳绝对涌出量为3.14m3/min，二氧化碳相对涌出量为1.11m3/t，矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井。

2 改造的必要性

矿井通风安全是煤矿安全生产的重中之重，而矿井主通风机担负着矿井通风任务，其安全运行状况是矿井瓦斯防治的关键，尤其是在高瓦斯、高突矿井，稍有不慎就有可能引起瓦斯超限继而引发瓦斯窒息、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸等恶性事故，对煤矿的安全生产构成重大威胁。在煤矿实际生产过程当中不可避免地会出现矿井主通风机定期或不定期地检修倒机和故障倒机，由于许多高瓦斯、高突矿井甚至停风一分钟就有可能会出现局部的瓦斯超限，因此过长的主通风机检修或故障倒机时间是一般高瓦斯、高突矿井所不能承受的。为确保矿井通风安全，河南能源新疆公司决定在众维煤业试点进行主通风机不停机倒机系统的应用研究和技术改造。

3 不停风倒机系统可行性研究分析

第一，主通风机不停机倒机系统主要是在原来的通风机系统上增加一套对空水平短路测试风门，通过该短路风门，可以减少风机在原来的停机倒机模式下挂网启动时的通风阻力，从而提高主通风机电机启动时的成功率。

第二，为了提高主通风机倒机时的成功率，避免倒机时因备用通风机突然出现故障而延误倒机时间，该项目采取通风机由冷备用向热备用过渡的方式。就是在原运行主通风机不停机的情况下先启动备用通风机，在备用通风机正常启动后再进行倒机切换，则可以实现可靠的热备用；如果备用通风机无法正常启动，则可以暂时停止倒机操作先进行故障的排查和设备检修，这时候因为实质性的倒机过程還没有正式开始，因此不会影响到原来风机的正常运行，也不会对通风网络造成影响，从而解决了备用通风机在原来的停机倒机摸式下能否正常启动的不确定性问题。

第三，改造过程中不影响风机正常使用，一键切换可实现5分钟内风机倒机切换完毕。

4 不停风倒机系统的组成及操作流程

“不停风倒换风机”流程（以1#风机倒、2#风机为例）：

第一步：“不停风倒换风机”操作流程（以1#风机倒、2#风机运行为例）：（1）检查1号主通风机和辅助设备，确认1号主通风机处在正常运转状态中，倒机开始；（2）打开2号备用风机的水平短路测试风门，开启2号备用风机（此时2号备用风机处于空载运转状态）；（3）进风流从对空水平短路测试风门进入，实现开机前热备用；（4）通过矿井主通风机在线监测监控系统观察2号备用风机是否运转正常，如果运转正常则可以进行下一步工作；（5）确认2号备用风机运转正常后打开1号主通风机对空水平短路测试风门，同时关闭1号主通风机的蝶阀，使原来运行的1号主通风机过渡到空载运转状态。打开2号备用风机的蝶阀，关闭2号备用风机的对空水平短路测试风门，使2号备用风机过渡到带负载运行状态。

第二步：倒机切换完成：（1）通过主通风机在线监测监控系统观察确认2号备用风机运转正常；（2）停止原来运转的1号主通风机；（3）关闭1号主通风机对空水平短路测试风门，不停风倒换风机过程完成。

备注：（立式挂网风门=蝶阀）。

5 应用效果

2015年4月，经与山西渝煤科安运风机厂开展技术合作，双方工程技术人员经过现场实际勘查，对改造方案进行了多次讨论分析，最终确定改造所需的对空水平短路测试风门由厂方加工制作，并进行现场技术指导安装，改造方案措施由矿方制定并进行贯彻学习，经过一系列的前期准备工作，于2015年7月末顺利完成了对众维煤业矿井主通风机不停机倒机系统的技术改造工作。

该主通风机不停机倒机系统改造完成后具有不停风自动倒机、“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，可以实现矿井主通风机的快速切换，保证在主通风机倒机期间新鲜风流的连续供应，使风机倒机过程中对矿井通风系统的影响由原来的系统全部停风改变为仅有少量的风量波动，将主通风机的倒机时间由原来的5分钟以上甚至10分钟，缩短到现在的1分钟左右甚至更短。该主通风机不停机倒机系统在众维煤业的研究和应用，使得原来由于主通风机因检修或故障倒机时间过长容易引起瓦斯超限的这一重大不安全隐患得到了有效治理，对矿井的瓦斯防治工作和矿井的安全生产有着巨大的现实意义。

此外该系统在高瓦斯、高突矿井的应用还会带来可观的社会效益和经济效益。煤矿主通风机不停风倒机项目投入运行后，杜绝了因倒机期间通风中断、风流紊乱造成的瓦斯积聚、瓦斯超限现象，消除了安全隐患，提高了整个通风系统的安全可靠性，有效地保证了煤矿的安全生产，具有积极的社会效益；同时由于消除了风机倒机期间瓦斯超限的问题，也节省了原来因为瓦斯超限而必须进行瓦斯排放所浪费的时间及人力物力，可以实现为煤矿年节约创收200多万的经济效益。

参考文献

[1]邹德蕴，叶剑，薛庆军，等.一种矿井主通风机性能参数测试系统的研制[J].山东科技大学学报（自然科学版），2000，（1）.

[2]You，Guodong，Wang，Shufang.Fuzzy control model study and simulate on gas discharging system[A].Proceedings-2009 International Conference on Computational Intelligence and Software Engineering[C].2009.

[3]陳士玮，刘颀，蔺胜春，等.矿井主通风机性能在线监测与通讯系统应用[J].煤矿机械，2000，（6）.

[4]熊建军，胡亚非，王启立.金源煤矿矿井主通风机性能在线监测[J].煤矿机械，2007，（7）.

[5]Xin LIU，Guo WEI，Jin-wei SUN，Dan LIU.Nonlinear multifunctional sensor signal reconstruction based on least squares support vector machines and total least squares algorithm[J].Journal of Zhejiang University（Science A：An International Applied Physics & Engineering Journal），2009，（4）.

[6]焦晓宇，马小平，邹孝付.基于S7-300 PLC的矿井通风机不停风自动倒机系统设计[J].工矿自动化，2011，（10）.

[7]Wang，Chien Sheng，Shaw，Dein，Jib，Kuen Shan.An intelligent control system for ventilators[A].Medical Engineering&Physics[C].1998.

[8]于励民，马小平，任中华，等.矿井主通风机不停风倒机自动控制系统的研究与实现[A].煤矿自动化与信息化——第20届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第2届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C].2010.

[9]吴新忠，任子晖，马小平，等.煤矿主要通风机在线监控系统研究现状及展望[J].煤炭科学技术，2009，（12）.

[10]Cheng，Genyin，Ling，Biaocan，Xing，Yi.Research on safety of ventilation system in Jinpu Hill Coal Mine[A].Progress in Safety Science and Technology Volume 4：Proceedings of the 2004 International Symposium on Safety Science and Technology[C].2004.

作者简介：薛德俊（1974-），男，河南淮阳人，供职于河南能源化工集团新疆投资控股有限公司，中级职称。

（责任编辑：陈 洁）