優(yōu)化檢修風(fēng)門在主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)技術(shù)中的可靠應(yīng)用①

牛軍軍 劉沖 韓超旭

摘? 要：目前，礦井主通風(fēng)機(jī)倒機(jī)的同時(shí)，風(fēng)會(huì)暫時(shí)停止，雖然風(fēng)停止的時(shí)間很短，但這段時(shí)間瓦斯超出最大限制含量的可能性仍然很大，按照《煤礦安全規(guī)程》第一百二十一條規(guī)定，必須采取措施防患于未然。該文設(shè)計(jì)了一種新型的礦井通風(fēng)機(jī)倒機(jī)方案，該方案的應(yīng)用實(shí)踐表明，應(yīng)用該方案以后，倒機(jī)過(guò)程風(fēng)速下降幅度大大減小， 下降持續(xù)的時(shí)間大大縮短，倒機(jī)過(guò)程中井下瓦斯含量升高幅度非常小，完全可以滿足高瓦斯礦井的通風(fēng)需求。

關(guān)鍵詞：煤礦通風(fēng)? 倒機(jī)? 瓦斯控制? 風(fēng)門可靠性

中圖分類號(hào)：TD635 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）07（a）-0063-03

The Reliable Application of Optimized Maintenance Damper in the Technology of Main Fan's Non-stop Fan Reversing

NIU? Junjun? LIU? Chong? HAN? Chaoxu

（Xin'an Yunding Coal Industry Co.，Ltd. of Yimei group，Louyang，Henan Province，471800 China）

Abstract： At present， when the main fan of the mine is switched over， the wind will stop temporarily. Although the time of wind stop is very short， the possibility of gas exceeding the maximum limit content is still very large during this time. According to 121th item of the 《coal mine safety regulations》， it is necessary to take measures to prevent the disaster. In this paper， a new scheme of mine fan reversing is designed. The application of the scheme shows that after the application of the scheme， the decrease of wind speed in the process of reversing is greatly reduced， and the duration of the decrease is greatly shortened. The increase of underground gas content is very small in the process of reversing， which can fully meet the ventilation demand of high gas mine.

Key Words： Coal mine ventilation; Reversing machine; Gas control; Damper reliability

煤炭在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中占有極重要的地位，在我國(guó)石油能源供給不足的情況下，自產(chǎn)煤炭成為發(fā)電、化工的重要原料。這年來(lái)，煤炭產(chǎn)量和需求量不斷增加，同時(shí)國(guó)家也在嚴(yán)控小煤窯的生產(chǎn)，提高煤礦的安全生產(chǎn)水平，降低百萬(wàn)噸傷亡比例，追趕發(fā)達(dá)國(guó)家的水產(chǎn)水平。從預(yù)防瓦斯超標(biāo)，加強(qiáng)礦井通風(fēng)的角度出發(fā)，提高煤礦生產(chǎn)安全性，成為一個(gè)有效的途徑。因此，煤礦的井下通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)不可缺少的一部分，穩(wěn)定堅(jiān)實(shí)的井下通風(fēng)系統(tǒng)是保證礦井安全生產(chǎn)的基石。由于我國(guó)采礦的難度和深度越來(lái)越大，阻礙工作的風(fēng)力風(fēng)量也產(chǎn)生很大的變化，因此需要時(shí)刻監(jiān)管主扇的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，當(dāng)運(yùn)行的主扇出現(xiàn)問題時(shí)，立即切換備用主扇，使井下順利通風(fēng)，保護(hù)下井人員的生命安全，具有不可磨滅的意義。

1? 現(xiàn)有問題分析

通過(guò)調(diào)研、討論，要實(shí)現(xiàn)礦井連續(xù)供風(fēng)，必須解決倒臺(tái)期間的短時(shí)停風(fēng)問題。我們和廠家工程技術(shù)人員共同公關(guān)，通過(guò)分別設(shè)置兩組水平門和兩組垂直門實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)倒臺(tái)期間不停風(fēng)，但是倒臺(tái)期間需要操作人員通過(guò)各種按鈕進(jìn)行操作，容易出現(xiàn)誤操作，隨即我們通過(guò)PLC進(jìn)行控制，終于實(shí)現(xiàn)了操作人員只需要點(diǎn)動(dòng)一個(gè)按鈕就能實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)一鍵倒臺(tái)的功能。

如圖1所示，結(jié)合云頂煤業(yè)主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)運(yùn)行我們發(fā)現(xiàn)，水平門上面有個(gè)防護(hù)蓋，主要作用是雨天防止雨水通過(guò)水平門進(jìn)入通風(fēng)巷道和減小風(fēng)機(jī)噪音功能。由于水平門廠家設(shè)計(jì)時(shí)未考慮風(fēng)機(jī)倒臺(tái)時(shí)水平門要先打開進(jìn)風(fēng)（水平門打開前必須先移開防護(hù)蓋），防護(hù)蓋比較沉重至少要6個(gè)人才能把防護(hù)蓋移開，在需要倒機(jī)時(shí)，維修人員不能及時(shí)趕到，風(fēng)機(jī)操作工單獨(dú)無(wú)法倒機(jī)，可能延誤倒機(jī)操作。根據(jù)上述情況，機(jī)電技術(shù)人員進(jìn)行公關(guān)，對(duì)水平門進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，實(shí)現(xiàn)了防護(hù)蓋與水平門聯(lián)動(dòng)自動(dòng)打開，實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)司機(jī)單人就可進(jìn)行不停風(fēng)倒機(jī)，確保了礦井連續(xù)通風(fēng)。

2? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 工作原理

該系統(tǒng)使用新型的煤礦主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)模式，這個(gè)模式最突出的特點(diǎn)是在倒機(jī)過(guò)程中不斷提供通風(fēng)動(dòng)力。在倒機(jī)過(guò)程中風(fēng)路切換是實(shí)現(xiàn)倒機(jī)的重要過(guò)程，不停風(fēng)倒機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)路切換是利用4個(gè)風(fēng)門不停地來(lái)回切換，很方便、靈活。

該系統(tǒng)開辟了通風(fēng)機(jī)熱備用的蹊徑，使得主通風(fēng)機(jī)倒機(jī)期間可以不斷提供通風(fēng)動(dòng)力，該系統(tǒng)中的礦井主通風(fēng)機(jī)可以不停風(fēng)自動(dòng)倒機(jī)、“一鍵式”操作倒機(jī)和自動(dòng)識(shí)別運(yùn)行通風(fēng)機(jī)問題，通過(guò)監(jiān)管該系統(tǒng)，快速控制新式風(fēng)門的開啟或閉合，使倒機(jī)過(guò)程中由原來(lái)的“系統(tǒng)停風(fēng)”縮短為“風(fēng)量波動(dòng)”，故障狀態(tài)下的倒機(jī)時(shí)間減少，將原倒機(jī)時(shí)間由5～10min，縮短至40s左右。另外，此實(shí)用新型技術(shù)考慮到檢修等特殊情況下，主通風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行及檢修人員的人身安全問題，前瞻性地在水平風(fēng)門和掛網(wǎng)風(fēng)門前方增加了一組垂直檢修風(fēng)門，改良了主扇通風(fēng)機(jī)倒機(jī)的不安全性，有利于礦井安全生產(chǎn)。

系統(tǒng)考慮到主通風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)，特意設(shè)計(jì)了持續(xù)風(fēng)倒機(jī)流程，并通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（1）1號(hào)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，工作開始，先打開2號(hào)風(fēng)機(jī)短路風(fēng)門，接著打開備用2號(hào)風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)開機(jī)前熱風(fēng)備用。

（2）系統(tǒng)檢查到備用2號(hào)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，打開1號(hào)風(fēng)機(jī)短路風(fēng)門、2號(hào)風(fēng)機(jī)掛網(wǎng)風(fēng)門，同時(shí)關(guān)閉1號(hào)掛網(wǎng)風(fēng)門、2號(hào)風(fēng)機(jī)短路風(fēng)門，使之進(jìn)入到正常井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。1號(hào)風(fēng)機(jī)與2號(hào)風(fēng)機(jī)短路風(fēng)門（水平門）和掛網(wǎng)風(fēng)門（垂直門）的開關(guān)配合時(shí)間，根據(jù)風(fēng)機(jī)形式、風(fēng)機(jī)功率、及風(fēng)量負(fù)壓等參數(shù)得出。

（3）經(jīng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)2號(hào)掛網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，停下1號(hào)風(fēng)機(jī)，倒機(jī)過(guò)程完成。

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

一鍵倒臺(tái)技術(shù)通過(guò)PLC程序設(shè)置，可就地控制也可遠(yuǎn)方控制，一次倒臺(tái)只需6min。倒機(jī)時(shí)僅需點(diǎn)動(dòng)自動(dòng)按鈕即可按預(yù)設(shè)程序完成不停風(fēng)倒機(jī)動(dòng)作，動(dòng)作步驟與人工操作相同。便利之余更消除了因倒機(jī)時(shí)通風(fēng)中斷造成的瓦斯爆炸現(xiàn)象，進(jìn)而消除了危險(xiǎn)，提高了礦井整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性，如圖2所示。

礦井主扇風(fēng)機(jī)配套電控系統(tǒng)中主要的硬件設(shè)備都采用冗余配置、控制方式。上位機(jī)器利用WinCCV7.3組態(tài)軟件可以設(shè)置礦井主扇風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)。下位機(jī)器選擇西門子S7-400H型PLC作為控制工具，有邏輯地處理采集的工作信號(hào)，同時(shí)具備控制和保護(hù)功能。通信模塊利用發(fā)達(dá)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可靠傳輸，利用以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間的聯(lián)絡(luò)，利用PROFIBUS總線實(shí)現(xiàn)PLC控制器與其他硬件之間的通信。西門子的S7-400H系統(tǒng)具備冗余功能，包含2個(gè)容錯(cuò)CPU、2個(gè)電源模件PS407、4個(gè)同步子模塊。該系統(tǒng)的2個(gè)CPU同時(shí)工作，萬(wàn)一設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)可自動(dòng)完成主從切換，自動(dòng)事件同步，切換期間保持所有輸出量不發(fā)生紊亂，切換期間信息傳輸不中斷、不遺失。其中任何一個(gè)單元發(fā)生故障中斷時(shí)，冗余PLC系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到相應(yīng)的備用單元，保證控制工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性，該套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所配備的可靠性水平適應(yīng)礦井實(shí)際工況。

3? 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)開辟了通風(fēng)機(jī)熱備用的蹊徑，確保主通風(fēng)機(jī)倒機(jī)期間通風(fēng)動(dòng)力的不斷供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)礦井主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)自動(dòng)倒機(jī)、將原倒機(jī)時(shí)間由5～10min，縮短至40s左右。另外，此實(shí)用新型技術(shù)考慮到檢修等特殊情況下，主通風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行及檢修人員的人身安全問題，前瞻性地在水平風(fēng)門和掛網(wǎng)風(fēng)門前方增加了一組垂直檢修風(fēng)門，改良了主扇通風(fēng)機(jī)倒機(jī)的不安全性，有利于礦井安全生產(chǎn)。

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