抽风机房电源快速切换装置的研究与应用

常永祥，张春龙

（潞安化工集团李村煤矿，山西 长治 046600）

1 李村煤矿主扇风机设备设置情况

1.1 风机设置

李村矿井中央风井风机房内安装三台同等能力的主通风机，一用一备一检修。风机采用异步电动机驱动，风机电动机采用高压变频器起动和调速。变频器和风机电动机为一拖一的驱动方式。主通风机采用反转反风[1]。风机变频器由三台AB 公司PowerFlex 7000 系列变频器供电；高压柜在主通风机房配电设备，两回电源引自地面110 kV 变电站不同母线，变电所内安装正泰电器KYN28A-12型中置式高压开关柜14 面，GCS 低压抽出式开关柜4 面，直流屏2 面，其主要参数如表1 所示。

表1 主通风机技术参数表

李村煤矿南风井风机房内安装两台同等能力的主通风机，一用一备。风机采用异步电动机驱动，风机电动机采用高压变频器启动和调速。变频器和风机电机为一拖一的驱动方式。主通风机采用反转反风。变频器由两台上海ABB 公司ACS580MV 系列变频器供电；高压柜在南风井主通风机房配电设备，两回电源引自南风井变电所35 kV 变电站不同母线。风机型号为FCZ No384500（Ⅱ）；叶轮直径为3 800 mm；动叶片数为20；动叶调节范围为43～80MPa；动叶调节方式为手动；转速为747 r/min；风量为4 800～39 500 m3/min；实际静压为4 759 Pa；轴功率为3 550 kW；通风形式为抽出式；传动方式为电传动；配套变频调速控制的交流鼠笼高压异步电动机相数为三相；额定电压为10 kV；电机功率为4 500 kW。

1.2 风机控制

扇风机配有调节风机叶片角度的液压站及给风机和电机轴承润滑油站，两台扇风机的液压站及润滑站的冷却共用一套水冷装置。风机制动装置采用焦作制动器股份有限公司生产的CYZ2-630/E30 E112-S 系列，液动臂盘动式制动器，风机另装有自动开启风门的执行器，且两风门之间通过自动闭锁关系实现开闭，扇风机配有SDJ-3B 震动检测保护仪，实现对风机运行过程中风机震动智能化检测。

扇风机控制部分采用PYFK-1/2000型监控系统，主控利用S7300 系列可编程序控制器实现对扇风机的全面控制，并通过上位机来实现对扇风机的实施监控及全面显示扇风机的运行状态和风量、风压、电机电流等参数。两台扇风机主控PLC 通过现场总线PROFIBUS 实现通讯[2]。通风机电机配有WKLF-11型微机全控励磁装置，该装置采用全数字数励磁调节，由两个完全独立自动通道互为备用，整个装置具有启动、无脉振，投励无冲击，运行可靠性高，操作维护简单方便，故障检测智能化等特点。两台扇风机控制系统可采用通讯总线实现远程调度、监视与控制扇风机的运行状况。

2 抽风机房主要快速切换装置的设计

快速切换装置在电源切除后工作线路失去电源，由于惯性保护电机在短时间内将磁场能量转变为电能，但各个矿井的电机容量和参数不同，电机之间的电磁能动交换情况各不相同，由于原动力和励磁不同，残压的电幅值逐渐增大，在限定的阶段内使用备用电源，在保证电动机安全的同时又不降低电动机的转速，从而实现快速切换。

2.1 抽风机房快切装置动作原理

SUE3000 快速切换装置是根据系统的状态选择最适合的切换模式，当井下作业出现断电后可以选择快速切换装置，SUE3000 最常用的切换方式是快速切换装置，启动快速切换装置需要主线和备用线处在额定范围内，快速切换装置要发出分合闸指令，SUE3000 快速切换装置考虑到馈线的状态和操作特点提供一个逻辑信号处理模块，同时监视相应回路的低电压，母线电压和备用馈线电压当测量值在每次的快切启动时就决定切换模式，双馈线加母联的布置方式如图1 所示。快速切换装置为单项操作，该装置可以将工作电源作为备用电源，但不是备用电源作为工作电源，快切装置无法实现两条馈线同时合闸，这就要求在倒厂过程中要快速推出切换装置，快速切换装置的切换完全取决于电网的使用情况，在电网同时使用的前提下，实现两个馈电的并列，从而实现快速切换[3]。

图1 双馈线加母联的布置方式

2.2 抽风机房快切装置状态现象及恢复步骤

1）快切动作现象：快切装置面板上有红灯亮；+AH2 进线柜上分闸灯亮。

2）快切恢复步骤：确认+AH2 进线柜供电恢复→快切装置拨至“退出”位置→+AH2 进线柜上合闸方式拨至“就地”，合闸，再将合闸方式拨至“遥控”→+AH6 联络柜上合闸方式拨至“就地”，合闸，再将合闸方式拨至“遥控”→快切装置拨至“投入”位置。

2.3 风机快切运行方式

1）快切动作现象：快切装置面板上有红灯亮；快切装置拨至退出位置；+AH11 进线柜上合闸方式拨至“就地”，合闸，再将合闸方式拨至“遥控”；+AH6联络柜上合闸方式拨至“就地”，合闸，再将合闸方式拨至“遥控”；快切装置拨至“投入”位置。

2）风机自动方式切换步骤（以1 号到2 号为例对自动切换方式进行说明）：检查2 号风机励磁柜、各低压柜电源已合闸；登录风机在线监控系统；确认在用1 号风机叶片角度设定值为30°；依次将1 号风机控制柜门上，运行方式：液压站方式：润滑站方式：转化开关拨至自动位置（顺序不能乱）；将2 号风机控制柜门上，运行方式：液压站方式：润滑站方式：转化开关拨至自动位置（顺序不能乱）；将1 号风机2 号风机高压正转柜上合闸方式拨至远程；将1 号风机2 号风机叶片执行器拨至自动；将1 号风机下风门执行器自动按钮盖板压住（上风门执行器不需要动），将2 号风机上、下风门执行器自动按钮盖板压住；有施工负责人汇报调度，接到调度指令后，操作人员在风机监控画面上点击1 号风机停止按钮，1号风机按顺序叶片角度回至17°，高压正转柜分闸，风门关闭；确认1 号风机状态已停机，监控画面2 号风机准备好指示灯亮，设置2 号风机叶片角度26°，点击2 号风机启动按钮，2 号风机按顺序开启，液压站、润滑站，打开风门。高压柜合闸，叶片角度自动升至26°，风机切换完毕。

2.4 手动倒换风机步骤

以1 号风机动倒换到2 号风机为例：观察2 号风机电源进线柜+AH11 是否有点；确认2 号风机励磁柜、低压柜、主控柜均供电正常；开启2 号风机液压站、润滑站；调整1 号风机叶片执行器，将1 号风机叶片角度回至17°；1 号风机正转柜+AH4 柜分闸；关闭1 号风机风门；开2 号风机风门；确认2 号风机叶片角度为17°；将2 号风机电压互感器柜+AH8 柜手车摇至工作位置；2 号风机正转柜+AH9 柜合闸；调整2 号风机页面执行器，将风机叶片角度调整为26°；观察2 号风机各项运行数据。

3 结语

通风机是煤矿企业的关键设备，对高瓦斯矿井的通风尤为重要，是关系井下安全运行的主要设备，使用快速切断电源装置可以快速找出故障点，在切断电源的同时快速恢复供电，可实现企业不停电、不停工、不停风的目的，全面保障企业的安全生产。