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煤矿通风机系统改造与智能调控

2019/08/12 阅读:

摘要:为提高通风机的安全性和工作效率,结合山西沁东能源东大矿井主要通风机系统改造和智能调控现状,从通风机系统组成以及系统功能两个方面提出一系列优化措施。不仅实现了通风机的智能操控、变频调风以及故障报警等功能,同时还让通风系统的安全性得到了很大提高。

关键词:主通风机;系统改造;智能调控

引言

作为矿井的主要通风设备,通风机有着“矿井之肺”之称。无论是对矿井的安全运行,还是对矿井的可持续发展主要通风机都起到了至关重要的作用。东大矿井原有的2台通风机是20世纪安装的G4-73-11No.25离心式通风机,不仅电气设备陈旧、智能调控性差,而且通风管道老化严重,这种种情况对矿井安全带来了极大的威胁。为了让矿井的通风状况得到改善,特对矿井通风机组成系统进行改造。采用最新型的FBCDZ-No.25通风机替换掉原来的G4-73-11No.25离心式通风机,与同时还对通风系统的智能调控系统、通风管道以及电器元件进行全面优化升级。不仅实现了主要通风机对矿井通风量的变频调控,同时还实现了对主要通风机的各种风机的工作性能测试。智能调控系统人为操作界面简单便捷,能够迅速准确地查找各种报错故障。不仅让通风系统的安全性能得到极大提升,同时也让矿井安全得到极大保障[1]。

1主要通风机系统改造和智能调控研究

矿井主要通风机系统改造和智能调控研究内容主要包括如下6个方面:对旋轴流式主要通风机的现场安装操作;通风机风门;通风机高压开关柜;通风机高压变频器;通风机PLC智能控制系统;通风管道[2]。

2系统基本组成及工作原理

2.1主要通风机

东大矿井采用了2台最新型的FBCDZ-No.26/2×315旋转式通风机作为矿井主要通风机,其额定工作电压为6kV、额定工作功率为2×315kW。安装2台通风机的主要目的就是为了矿井通风正反转调控。

2.2风门

作为通风机的重要组成部分,风门主要由如下3个部分共同组成:空间对置测试风门;立式悬挂网状风门以及立式悬挂闸板风门。通过风门的控制能够对矿井主要通风机的倒风功能进行简单操作[3]。无论是空间对置测试风门,还是立式悬挂网状风门都是通过改风门偏移位置对通风机的通风面积进行调节,从而来对矿井通风量的强弱进行调节。因为风门可以在0°~90°范围内自由旋转,所以让风门的开启和关闭切换操作时间得到很大缩短,对矿井的通风安全起到至关重要的作用。除此以外,为了确保在风门完全打开时将通风泄露量降到最低,所以在风门的各个空隙位置都通过密封条进行密封。同时,为了确保风门在工作状态时各个风叶能够达到高度的同步性,所以传动方式选择了齿轮传动。风叶的启动方式主要有如下3种:就地控制,远程控制,手动控制[4]。

2.3高压变频器

按照1台主要通风机2台变频器的规格进行配置,所以东大矿井采购了4台新型高压变频器,其型号为HI⁃VERT-Y06/050。通过一拖一代的方式对2台主要通风机进行控制,且这些高压变频器的工作电压必须由高压柜进行提供。高压变频器的基本工作参数如下所示:其额定工作电压为6kV,额定输入频率为50Hz,额定输出电压为6kV,且高压变频器还具有超大的500kVA容量。高压变频器主要是通过手/自动的方式来对电机控制柜进行转换,以此来确保矿井通风机正常运行[5]。

2.4PLC控制系统

通风机主要是通过57-1200PLC系统对其进行智能控制,其工作电源主要来源于UPS,2台通风机分别由2台PLC系统进行控制,且2台PLC控制系统是通过网状结构关系进行连接,以此来确保通风机系统的安全运行,同时也为数据记录提供了强有力的保证。矿井通风机的所有工作状态都可以通过PLC系统来进行控制,不仅实现了通风机的的智能操控、变频调风功能,而且还实现了通风机的故障监测和故障报警功能。同时这2台通风机控制系统之间是通过网状结构进行连接的,所以无论其中那一台通风机出现故障,另一台通风机都会代替它进行正常工作[6]。此PLC系统不仅可以对通风机系统进行远程操控制,同时还可以对其系统数据进行记录你,是一种非常强大的现代智能控制系统。

2.5通风机在线监测系统

此在线监测系统主要是在系统运行状态对通风机的各种参数进行监测和记录,例如通风量、通风温度、排气温度以及油压等参数。当系统获取到这运行参数后,会自行和系统内部预设的所允许运行参数进行对比,如果这些参数超过了所设置的允许运行值,那么系统就进行故障报警,通过播放音乐的方式提示用户出现通风机出现故障。此监控系统不仅能对通风机系统运行数据进行监控,同时还可以对通风机系统的各种运行状态状态进行显示。例如电机工作电压、电机工作输出功率、通风机轴承的转动温度。风门的打开关闭状态以及通风机排风量等。与此同时还可以对操作界面和监控界面进行任意切换,通过这种方式能够让人们更好地对通风机的运行状态进行监控[7]。

3系统功能

通过此系统不仅让“不停风倒机”功能得到实现,同时还让通风量保持平衡。这其中最重要的就是在实现不停风倒机的同时还确保了通风的持续提供,这为矿井安全提供了极大的保障。本系统通过PLC系统不仅能实现了对各个组成部分的有效协调,同时加强了对系统的在线监控,对于“不停风倒机”的实现起到了非常大的帮助。

3.1手动切换方式

工作人员只需要可以通过“风机切换”开关,就可以对风机的工作状态进行切换。假设当1号通风机处于正常运行状态,那么1号通风机就会开启ZFMI风门和LFM1风门,关闭SFM风门;而2号通风机的所有风门都会被关闭。当开始切换时,会首先打开2通风机,因为2号通风机的所有风门都处于关门状态,所以不仅提高了启动成功率而且让启动时间也缩短很多;当PLC控制系统接收到2号通风机正常运行的反馈信号时,那么就将SFM2风门打开,这样就为通风机的开启提供了提前预热。(2)当LFM2风门和ZFM2风门被开启,SFM2风门被关闭时;与此同时将LFM1风门和ZFM1风门关闭,SFM1风门打开。在这种情况下1号通风机就会开始进入空运转状态,而2号风机就开始进入正常工作状态。(3)在通风机运行状态切换过程中,一定要对风道参数以及通风机运行参数进行实时监测,只有两者完美的配合,才能完成风机运行状态的平衡过渡。(4)当PLC系统接收到2号通风机正常运行,1号通风机关闭的反馈信号时,这样整个倒机过程才算成功完成。

3.2自动切换方式

当在线监控系统发现通风机的运行参数有错误时,那么PLC控制系统就会自行对通风机运行状态进行切换,同时还会向工作人员发出故障报警,并且还对故障数据进行记录[8]。

4结束语

经过对东大矿井主要通风机系统改造和智能调控的不断研究和分析,不仅让矿井的通风效率得到了提高,而且还让矿井的通风安全状况得到了很大改善。与此同时,也让通风机的智能操控、变频调风以及故障报警等功能得实现,为矿井工作提供了非常大的安全保障。

参考文献:

[1]齐国忠.煤矿主通风机变频驱动改造的实现[J].机械管理开发,2016(08):44-46.

[2]郝喜军.煤矿主要通风机节能控制技术改造[J].山东煤炭科技,2016(04):31-34.

[3]佟智勇.煤矿主通风机控制系统PLC改造[J].机械工程师,2014(02):80-82.

[4]刘东晓.煤矿地面变电所和通风机房欠压保护技术改造[J].煤炭科技,2009(04):77-79.

[5]程国志.基于时频分析法的煤矿主要通风机故障诊断研究[J].2018(08):30-32.

[6]张丽华.煤矿通风机设备选型设计及应用[J].机械研究与应用,2018(03):56-58.

[7]刘清龙,崔洪义,陈硕.掘进通风机的风量推算及调控[J].煤矿安全,2001(05):33-35.

[8]朱凤文,孙凯.矿井主通风机改造方法论证[J].山东煤炭科技,2018(07):90-92.

作者:赵瑨 单位:山西沁东能源有限公司

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