矿井主风机倒机自动控制系统.pdf

藉 应 用方法论 1 3 5 矿井主风机倒机 自动控制系统 杨占卿 河南省平顶山煤业集团三矿有限责任公司，河南平顶山 4 6 7 0 9 2 摘要 矿井巷道用的通风系统，在矿业的安全生产中起着至关重要的作用。矿井的瓦斯爆炸 ，与巷道的通风是否顺畅，风量的足否都有 着直接关系，一旦通风不畅，瓦斯浓度升高到一定程度，即会造成爆炸塌井，造成重大事故 ，危及矿工的生命安全。现在运行的系统大部 分采用停机倒机的操作方式，在倒机的短暂停风时间内 一般2 4 分钟 曾出现瓦斯超限，给安全生产带来隐患。所以，采用不断风的倒机 方式 ，对生产安全具有相当大的意义。 关键词 主风机；控制系统；倒机方式 中图分类号 T P 文献标识码 A 文章编号1 6 7 3 9 6 7 1 一 2 o l 1 1 1 1 - 0 1 3 5 一 O 1 1现行主风机结构方式 1 碟阀关闭的形式。采用大闸板互联的形式控制风道开闭通过风道 上的闸板进行控制， 两个闸板互相连锁， 通过一个绞车控制， 此起彼落。 2 开启式风门结构。这种风机结构为电机外置式，风门控制位置 在地面之下，通过开启的方式来关闭和开通风道，关闭风道通过门的自 重来达到，开启通过绞车拉起。 以上结构都有～个共同点只能处在两个位置， 要么开要么闭。且风 机的启动均在风门打开的情况下， 属于重载启动， 启动电流也比较大。 2 系统改造及控制 为了达到风量的基本均衡倒机，必须让两个风机风门具有连续调节 的能力 ，只有当风门具有调节能力的时候 ，才能通过 自动化系统实现倒 机时风量的波动控制在有效范围内。 对于第一种结构，风门为碟阀，可以采用在风门的头部安装伺服机 构改造 成类似调节 阀的结构 。而对于后两种 ，因为与风门是通 过软连 接进行的，所以必须将其改造成硬连接， 并在硬连接机构上安装伺服机 构，也可以改造成类似调节阀的形式。将风门都改成类似调节阀的形式 后，就可以实现 自 动倒机，且风量变化波动不大。现在以第一种的情 况，来说明改造过程。 1 改造碟阀。将碟阀改造成调节阀，执行机构采用三相异步电机 与减速器和锁紧机构一体的结构形式， 伺服机构采用高可靠性大扭矩低压变频器，低压变频的驱动信号来 自P I D 调节系统。这样就构成一个简单的伺服机构。 2控 制系统。控制 以立井风机 的负压 为控制 目标 ，蝶形调 节阀的 控制过程采用变频作为驱动机构的好处其调速范同宽，可以慢动以适应 P I D 调节，也可以快速动作适应一些特殊变化 如快速躲过喘振 。 喘振喘振是系统阻力特性发生突然改变而造成的系统不稳定现 象， 一般发生在低流量区， 且多发生在风门安装在风机出口时。 系统 的前端采用西 门子P L C 系统 ，对负压 、风机温度 ，出 口压力 ， 风机振动、电机参数 主要是电流和电压 进行采样，并对各种控制数 字量输入，同时对调节碟阀输出控制信号给变频驱动装置。 上位机对系统进行全面检测，与P L C 系统通过光纤通讯。仪表点的 含义如下 。 P O 1 立井井筒负压压力变送器 主参数 远传； 17 0 2 立井井筒负压压力变送器 备用参数 远传 ； P E 0 1 立井井筒负压压力表 就地 ； P 1 1 风机出口压力变送器 主参数 远传 ； T 1 1 样 风机电机温度 远传 ； Z 1 】 飒 机振动信号变送器 远传 ； P 2 2 风机出口 压力变送器 主参数 远传； T 2 2 风机中电机温度 远传 ； Z 2 2 枫 机振动信号变送器 远传 。 以1 风机倒 11 2 风机为例操作人员通过系统发出从1 风机倒到2 } } 风机指令，系统首先启动启动2 砜 机，待启动完毕后， 将立井负压作为 控制信号与2 碟阀形成单闭环的P I D 调节系统，在最初时刻，还未发生 倒机，立井压力还保持在正常的运行压力。紧接著，系统发出指令， 使 1 风机的调节碟阀按预定的速度逐步关闭， 这时，立井负压的负压深度 会减少，姊风机的碟阀控制子系统测得立井负压减少后，立刻响应 ， 将 2 N节碟阀逐步打开，因为2 碟阀是根据立井负压形成的闭环系统 ， 所 以它不管l 风机的碟阀关闭速度如何，都会紧跟着立井负压来改变自己 本身的打开速度 ， 尽量保持立井负压的稳定。在1 碟阀快要接近完全关 闭时 大约为总行程的9 0 ％，迅速关闭碟阀，以免造成喘振。待系统 测得1 碟阀完全关到位的时候，停1 风机， 2 铆 喋 阀脱开P I D 调节， 将阀门 完全打开。至此， 整个倒机过程结束。 3 系统调试。①喘振点找寻。以1 姚f 【．为例， 启动1 风机，待启动完 毕后，将1 风机碟阀逐步打开， 全过程观察风门开度与风机振动量的关 系，找出振动比较大的风门开度位置，输入系统，使系统在倒机过程中 能快速越过这个区域。在这个过程中还需要记录风门在不同位置时，对 应的电机电流和立井负压 ， 将所有这些数据输入系统，给系统作为故障 判断的依据。将1 风机碟阀全速关闭，记下最快关闭时间，然后将碟阀 全速打开 ，记下全速打开的时间。以同样 的办法对 机进行测试。 对测 试的数据进行分析，主要找出风门开度与立井负压的关系，目的是制作 出风门在整个关闭过程中的运行速率与时间的关系， 使风门在整个关闭 过程中保持风量的等速减少，因为风门在关闭过程中， 等截面的减少并 不意味着风量的等速减少； ②P I D 闭环调试。以1 } } 风机为例，开启1 风 机，将立井负压信号与1 碟阀闭合， 形成单回路的P I D 调节，设定负压 到工艺要求的负压值 ， 看碟阀对系统的反应，观察其稳定性、快速性以 及精确度，如果不合适 ， 要适当调节系统的比例、积分参数。再将给定 设定到正常工艺要求的一般值，看碟阀能否快速稳定是适应变化，如果 不理想，再适当修正比例 、 积分参数。直到理想为止。以同样的办法调 试2 风机；③倒车调试。倒车调试过程在控制系统中已经描述， 不再叙 述； ④故障调试。故障的判别如果风机已经启动， 并且延时到风机启 动完成的时间， 立井负压还达不到要求 ， 但没有特别大的区别 ， 那么系 统会做轻故障处理 ； 如果风机 已经启动 ，并且延 时到风机启动完成的时 间， 输} } { 压力依旧很低，系统做轻故障处理； 如果风机已经启动， 并且 延时到风机启动完成的时间，立井负压还达不到要求，并且区别特别大 的， 那么系统会做重故障处理；如果电机温度特别高，电流特别大，振 动特别厉害， 都做重故障处理。对于轻故障，系统只发出报警铃声，并 以文字的形式提醒故障原因和建议采用的措施；如果出现重故障，除发 出轻故障所具有的特征外，还会 自 动倒机。 3 其他系统的处理办法 其他系统 的处理办法跟上面所说 的一样 ，控制系统完全一样 ，区别 在于风门的驱动方式在机械结构 上 有所不同。 参考文献 【 1 ] 郑同海，胡凌志， 蔡向民．城市地质调查钻探地质编录的实践和体会【 J 1 _城市地 质 ，2 0 0 8 ， 3 3 4 5 4 8 ． 『 2 l 曹建文， 李满根， 蔡煜琦， 等． 砂岩型铀矿钻孔原始地质编录数据的采集与管理 『 川l东华理丁大学学报， 2 0 0 9 ， 3 2 1 3 2 3 7 ． f 3 ] 付治国， 吕伟庆， 田修启， 等． 东沟钼矿矿床地质特征及找矿因素研究[ J J ． 中国销 业， 2 0 0 5 ， 5 ． 【 4 ] 徐兆文， 陆现彩， 杨荣勇， 等．河南省栗川县上房斑岩钼矿床地质地球化学特征 及成因『 J 1 _ 地质与勘探， 2 0 0 0 ，叭． 作者简介 杨占卿 1 9 6 5 一 ，学历 本科，现为河南省平顶山煤业集团三矿有限 责任公司机电矿长。