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提高煤矿主扇风机安全运行的方法与探索 曹兴菊 国 投 新集 一 矿 机 修 厂 ’ 摘要针对新集煤矿引进瑞典主扇风机在 电气 日常维护中暴露 的问题 ， 通过分析原因 ， 实施了改进和预防措施 ， 从而有效 的保证 了主扇风机安全 可 靠的运行。 关键词 主扇风机安全运行预 防措施P L C 1影响主扇风机运行的因素 我矿从瑞典引进了两台轴流式主扇风机 ，担 负着矿井主要通风 任务 ， 最近一段时间电气部分不同程度 的暴露 出一些问题 ， 主扇风机 的电控系统是 P L C控制， 但其外围存在着严重的安全隐患， 不仅造 成主扇风机的故障停机， 且严重威胁职工的生命安全。 为确保我矿主 扇风机安全可靠的运行，综合分析了当前影响我矿主扇风机安全运 行的因素是 ①P L C部分输入模块不能准确接受输入信号 ② 风门 磁铁到位开关误动作 ③P L C机在运行中暴露出稳定性差。 2原因分析及改进预防措施 2 ． 1 P L C部分输入模块不能准确接受输入信号 我矿主扇风机 高压开关柜、 励磁控制柜均为原瑞典配套设备， 其辅助触点由机械执 行机构带动并参与系统控制。由于触点氧化或有积垢会造成触点直 流电阻大， 又因控制线路距离较长而影响直流 2 4 V电压信号准确输 入 P L C输入模块， 以至造成主扇风机的停机。以高压线性接触器合 闸机构带动的辅助触点 H V 一 1为例 ， 如图一所示。 压、 励磁六对参与控制的辅助触点， 均采取的此类处理方法， 百效提 高了系统的稳定性。 2 ． 2 风 门磁铁到位误动作 我矿 主扇风机风门磁铁到位 开关在 主扇安全运行中存在的问题主要是主扇风机在运行时因风门磁铁 到位开关误动作出现无故障停机现象。 如梯形图 2 、 图3所示 图二、 图三分别为改进前、 改进后风门打开限位梯形图 。 I 6 l 4 8 0 0 】 卜 _ 『 J 打 J t 图二原风 门打开 限位控制梯形图 图中 f 6 ． 1 4为风门打开限位开关输入 P L C内部模块的常开接 点 ， 线圈 8 0 ． O 1为风门打开 内部输入继 电器 ， 风 门打开 、 对方风 门关 闭两 限位开关均参 与运行风机的启动和运行 ，由于限位开关是磁 铁 式开关， 该开关一是接点位置准确度不高， 二是风机起动或运行时振 动容易 引起开关接点颤动误动作。 预防措施 结合设备运行中暴露出的问题， 根据主扇风机风门电 控设计原理， 对 P L C运行程序进行了简单的修改， 主要是对程序中 由风门控制的限位开关控制的内部继电器各加 3 s延时。 1 1C , , 1 z 4 I l _ i P L c 输 人 横 扶 图一改进后高压辅助触点 P L C输入原理图 图中 H V 一 1触点 由线 性接触器高压 合 闸机构 控制 1 0 ． 1为 P L C 模块输入点， P L C输入模块额定电压为直流 2 4 V， 在主扇运行时出现 I O ． 1输入信号减弱或丢失， 主扇风机直接停机。经检查， 高压辅助触 点 H V一 1点有 积垢 、氧 化较 严重 ，根据 P L C输 入模块 型号 C 2 0 0 H I D 2 1 2的主要技术参数为 输入额定 工作 电压2 4 D C 输入阻抗 3 K Q 输入 电流 7 mA 【 2 4 V DC ON 电压 1 4 ． 4 V D C OF F电压 5 ． 0 V D C ON响应时间 1 ． 5 ms ma x 2 4 V D C 2 5 o C OF F响应时间 1 ． 5 ms ma x 2 4 V D C 2 5 a C 结 合现 场实际 测量 的工作 电流数 据 断 一通 电流最 小 D C 4 ． 2 mA， 通 一断电流最大 1 ．2 mA ， 分析认为 P L C输入模块在响应时 间 1 ． 5 ms内输入电压小于 5 V D C或输入电流小于 1 ．2 mA时 P L C 输入内部电路都会截止。不带负荷遥控合闸时输入电压仅为3 ．4 V， 实际输入电流仅为 1 ． 0 5 mA， 又因 0 0 4 0 5直接参与风机控制， 这时 造成主扇风机 的停机 的主要原因。 采取措施是 首先利用检修时间对所有参与控制的高压、 励磁辅 助触点进行处理 ， 以求达到直流电阻植 为最小 ； 其次改用直流 1 1 O V电 源代替直流 2 4 V电源， 经光电偶合器进行电位隔离， 由直流 2 4 V电源 光电偶合器的输出段输入 P L C输入模块 ，彻底杜绝 了部分 P L C输入 模块因输入电压太低或输入电流太小直接造成停机现象的再次发生。 由于光电偶合技术比较成熟， 体积小、 寿命长、 无触点、 有着良好 的隔离性和抗干扰能力， 结合应用效果， 我们针对涉及此类问题的高 2 4 3 图三改进后风门打开限位控制梯形 图 风r 】 打开 定 时 器 定 时嚣 号 设 置 值 在修改后的梯形 图五 中加 了一 个定时器 ，在主扇风机正常运行 时 ， 线圈 8 O ． 0 1始终 带电。 当风门限位开关瞬间断 电时 ， 风 门打开输 入 常开 接点 f 6 ． 1 4断开 ， 常 闭接点 l 6 ． 1 4闭合 ， 风 门打 开输 入线圈 8 O ． O 1自保回路继续带电 ， 同时定时器开始计时 ， 3 s内若常闭接点 I 6 ． 1 4断开 此时风门打开限位开关正常，同时常开接点 I 6 ． 1 4闭 合 ， 切 断计时回路 ， 否则 3 s计时结束 ， 定时器 T I M1 2 2常闭接点将 切断风门打开回路， 线圈 8 0 ． 0 1断电， 主扇风机停止运行。 增加 3 s的 延时可避开 限位开关因误动作断开的时间 ， 即符合了原设计原理 ， 又 考虑到风门在动作时可能带来的各项不安全因素，该措施实施后系 统运行 稳定。 2 ． 3加 强维护知识培训 ，提高 P L C系统运行的可靠性 我矿 对 风机 电控系统进行 了该造后 ， 提 高了控制设备 、 系统 的工作可靠性 ， 主扇风机运行的 稳定性提高了。 但由于对 P L C系统维护知识缺乏， 造成 P L C机在 日常运行中稳定性差， 我们采取的措施是 ①加强现 场人员培训， 不断增强现场检修人员对 P L C设备技术的更深一步的 了解 ， 切 实达到培训 目的 ， 做到理论与现 场的实际有机 结合 。②保证 P L C机工作在良好的环境中， 避免 P L C机受到冲击或振动， 避免周 围环境不稳定、湿度过高或过低、阳光直射，要定期用吸尘器吸取 P L C机周围的尘埃、 用吹尘器吹去 P L C机内尘埃。⑧在检修时检查 接地是否良好， 接地电阻不能超过 1 O O Q， 以有效防止干扰信号。④ 采用 UP S不间断供 电电源供电， UP S具有较强的抗干扰和隔离性 能， 可保证提高 P L C供电的安全可靠性， 是 P L C控制系统的理想控 制电源。 ⑤定期对接线端子进行检查紧固， 防止接线端子处氧化腐蚀 或压接松动， 影响 P L C机的正常输入输出。⑥完善了主扇风机 P L C 系统维修保养、 日常巡查制度。 试论煤矿电气设备与供 电系统的保护 赵 士强 华润天能 徐州 煤电 有限 公司大刘 煤 矿 摘要 煤矿电气设备与供电系统保护是整个煤矿安的重要组成部分 ， 做 好煤矿电气设备与供 电系统保护工作是做好煤矿安全工作的保 障之一 ， 对避 免和减少煤矿井下重大安全事故的发生具有十分重要的作用。 关键词 煤矿电气供电系统保护 O引言 在煤矿生产中 ，井下煤矿 的电气设备和供 电系统 的保护大多采 用继电保护装置， 随着计算机技术、 微电子技术、 信息技术、 网络通信 技 术的不断发展 ， 智能保 护系统 已经研制成功 ， 在硬 件方面 ， 采用具 有强大数据 处理能力的 D S P微 处理器 ， 低功耗可编程逻辑芯片和 高 集成度的专用芯片 ， 使整个系统的可靠性有很大提高 ， 从而保证了生 产质量。 1井下常见的保护类型 由于井下的环境较特殊，电气设备分为矿用一般型电气设备和 矿用隔爆型电气设备， 前者不具有防爆性能， 适用于没有瓦斯、 煤尘 爆炸危险的场所 后者具有防爆和隔爆性能， 适用于有瓦斯、 煤尘爆 炸危险的场所。 同时 ， 电气设备按工作 电压 高低分为低压 电气设备和 高压电气设备， 井下电气设备大多属一类负荷和二类负荷， 工作时的 电流 、 电压都较大， 对其保护是保证可靠性工作 的关键 。 目前 ， 过流保 护、 漏电保护和接地保护是井下的三大保护。 1 ． 1漏电保护 当电网绝缘电阻小于一定数值时， 人触及后会产 生触 电危险 ， 而且漏 电不仅会使设 备进 一步 损坏 ， 形成短 路事故 ， 同 时还导致人身触电和漏电火花引爆瓦斯、 煤尘的危险。 因此在井下供 电系统中必须装设漏电保护装置实现绝缘监视、漏电保护以及补偿 流过人身的电容 电流的作用。按其实现保护功能分为无选择性漏电 保护和有选择性漏 电保护。 1 ． 1 。 1有选择性漏电保护 采用零序 电流保护原理。零序 电流信 号由零序电流互感器获得。当未发生漏电时， 一次侧三相电流对称 ， 其 电流相量和 为 O ， 二次侧无电流输 出 ； 当发生漏 电时， 一次侧三相 电流不对称， 其电流相量和不为0 ， 二次侧有电流输出。其装置与分 路开关配合使用， 其优点是减少停电范围， 易于查找故障线路， 因此 被广泛地使用。 1 ． 1 ． 2 无选择性漏电保护 采用附加直流 电源的保护原理。在包 含对地绝缘电阻的检测回路中附加直流电源，监视其直流电流的变 化 ， 达到监测绝缘 电阻的 目的。 该装置需与低压 自动馈 电总开关配合 使用。 其缺点是停 电范围大， 不易判断漏电线路 ， 但结构简单、 工作 可 靠 故仍在使用。 1 ． 2过流保护 电火灾产生的主要原 因是 电网的过 电流 ， 而过 电 流又是由短路 、 过载引起的， 因此防止 电火灾方法就是防止过流的产 生。所以过流保护包括短路保护和过载保护。 1 - 2 ． 1 过载保护 过载是指 电动 机的运行 电流或 电气设备工作 电流大于其额定电流， 但超过额定电流的倍数小些， 通常是额定电流 的 1 ． 5倍 以内。 引起 电动机或 电气设备过载的原 因很多 ， 如负载突然 增加 ， 断相运行 以及 电网电压降低等。 若 电动机或电气设备长期过载 运行， 其绕组或电气设备的温升超过允许值使绝缘老化、 损坏。过载 保护的动作时间与过载电流大小有关，其动作值设定小于短路保护 的动作值。 动作延时取决于过载程度， 过载程度越大， 延时越短 过载 程度越小， 延时越长， 此特性称为反时限特性。延时环节由时间继电 器构成， 过载时， 电流继电器动作， 其触点接通时间继电器线圈， 经延 时后时间继电器触点动作， 使执行机构动作， 切断主回路电源， 同时 发出过载信号。 过载保护可由电磁式继电器、 电子式继电器和热继电 器实现。 1 - 2 ． 2短 路保护当电器或线路绝缘 遭到损坏、 负载短路 、 接线 错误时将产生短路现象。短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电 流的十几到几十倍 ，使电气设备或配电线路因过流而产生电动力损 坏， 甚至因电弧引起火灾。短路保护的动作时间要短， 其动作值设定 较大 ， 在很短的时间 内切断电源。 电磁式继 电器和 电子式继 电器均可 实现短路保护。 1 ． 3接地保护 在正常情况下 ， 电气设备 的金属外壳及架构 不带 电， 但如果 电气设备 的绝缘损坏 ， 其金 属外壳和架构就要带 电。当人 触及此电气设备时就会发生触 电事故 ，而且我国规定触 电的安全极 限交流电流值为3 0 mA，因此要通过接地保护限制通过人身的电流 使其在极限电流之 内。保护接地的关键是将保护接地 装置 的接地 电 阻降低到规定 的范围内 ，就可 以使流过人体的 电流不超过安全极 限 电流 ， 达到减少触 电危险的 目的。 2煤矿保护装置 继电保护装置是一种能反应系统故障和不正常状态，并及时动 作于断路器跳 闸或发出信号 的自动化设备。 熔 断器 、 继 电器和接触器 等都可以用于保护装置 ，但 由于煤矿 系统 中正常工作 电流和短 路电 流不断增大， 熔 断器 已不能满足选择性和快速性的要求 ， 继 电器和接 触器是 目前应用较广泛的保护装置。继 电保护装置分类繁多其基本 结构主要包括 以下几部 分。 2 ． 1现场信号输入装置 现场信号送入继 电保护装置一般要进 行必要的前置处理， 如采用光电隔离技术， 消除干扰信号 电平转换 电路使低信号 变为强信号 易于处理 低通波除高频信号及纹波电压 等 ， 使继 电器能有效地检测各现场物理量。 2 - 2测量装置 它是检测经现场信号输入电路处理后与被保护 对象有关的物理量 ，并与已给定的设定值或 自动实时生成的判据进 行 比较 ， 根据 比较结果给 出“ 是 ” 或“ 非” ， 即“ O ” 或 ‘ 1 ” 性质 的一组逻 辑信号或电平信号 ， 经判断确定保护是否启动 。 2 ． 3逻辑判断装置 它是根据测量部分各输出量 的大小 、性质、 逻辑状态、 输出顺序等信息， 按一定的逻辑关系组合、 运算， 最后确定 是否应该是断路器跳闸或发出信号， 并将有关命令传给执行部分。 常 用 的逻辑一般有“ 与 ” 、 “ 或” 、 “ 非” 、 “ 延 时” 、 “ 记忆” 等功能。 2 。4 执行装置 它是根据逻辑判断部分送 来的出口信号 ， 完成保 护装置的最终任务， 主要负责保护装置与现场设备的隔离、 连接、 电 平转换、 出口跳闸的功率驱动， 以及现场设备状态信息的返回等， 以 使继电保护装置能可靠地工作电气设备和电力设备发生故障时跳 闸， 不正常运行时发出信号， 正常时不动作的理想状态。 3结束语 要想搞好井下 电气安全 ， 电气设备和供 电系统的保 护是基础 ， 同 时每个矿 井必须明确专职专业技术人 员，具体 负责井下 电气安全管 理工作。 完善责任制 ， 要加强井下电气设备专业化管理 ， 配齐防爆组、 电气管理组、 电缆组、 小 型电器组 四个 专业组人 员 ， 定期对各专业组 人员进行培训、 考核工作 ， 切实履行起电气管理专业职能， 确保煤矿 安全稳定生产。 参考文献 I 1 】 天津大学． 电力系统继电保护原理f M】 ． 北京 水利电力出版社． 1 9 8 4 【 2 】 陈俊源等l 1 氏压触 电保护器【 M】 ． 上海 上海科学技术出版社． 1 9 8 8 ． f 3 】 李义编译． 国外煤矿井下配电系统与设备[ MI ． 北京 煤炭工业出版社． 1 9 81 上接第 2 4 3页 3取得的效果 场应变能力 实现了设备安全零事故， 杜绝了矿井无计划停风。 通过实施一系列预防和改进措施，杜绝了由上述问题引起的主 参考文献 扇风机直接停机现象；创新了备用机检修制度，实现了检修工作高 [ 1 ] P L C应用技术通用篇 2 0 0 7 版 龚仲华主编 ． 效、 安全、 可靠； 现场的专业技术培训有所加强， 增强了维修A rg ． I 2 l 电工学 1 9 9 9版 杨福生主编 2 4 4