矿井主通风机不停风倒机系统功能与应用_黄静.pdf

煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 0引言 矿井通风系统是矿井安全生产中的一个非常重 要的部分， 其主要作用是向井下输送新鲜空气、 降尘、 降温、 除湿等， 同时及时排除井下涌出的瓦斯气体， 保 障安全生产。 煤矿安全规程 第一百五十八条规定 必须安装 2 套同等能力的主要通风机装置， 其中 1 套 作备用， 备用通风机必须能在 10min 内开动。 本文以济宁二号煤矿的主通风机为研究对象， 使 用具备高可靠性、 多功能的矿井主通风机不停风倒机 系统，该系统选用西门子 PLC 控制系统对主通风机 房的主通风机及其相应的电机、 风门等装置实施自动 控制及运行参数自动检测、 动态显示， 可实现在 5min 内主备用风机间自动切换， 能将数据传送至区队值班 室、 矿调度信息及煤业公司安全生产监控平台， 进行 实时监测、 控制、 报警及显示。 矿井主通风机不停风倒 机系统实现了对主通风机的实时在线监控、不停风 “一键式” 自动倒机等功能。 1系统主要功能 矿井主通风机不停风倒机系统主要具备通风参数 在线监测、 不停风倒机自动控制和故障提示三大功能。 1.1主通风机实时在线监控功能 主通风机监控系统画面主要包括监控主画面、 日报表、 历史曲线、 报警查询、 润滑油站等。 1 ）主通风机实时在线监控主画面实时显示风 机的运行状态、 风门的状态及开度、 润滑站的开停、 风 机轴承、 电机轴承和定子的温度、 风机的振动、 电机的 电压、 电流、 功率及功率因数等。 2 ） 日报表每小时整点记录风机运行的一些参 数， 可以通过 “手动保存数据” 按钮实时记录。 “查询 历史报表” 按钮可以查询过去的数据记录， 如果没有 该日报表数据， 会提示重新选择查询日期。 3 ）历史曲线包括风量负压、振动、温度历史曲 线， 历史曲线记录了风机历史运行参数， 通过查询过 去参数分析风机的运行状态， 预测风机可能会出现的 故障。 4 ） 报警查询记录了模拟量和开关量的报警信 息， 通过画面上的按钮可以查询过去的报警记录。有 以下几种查询方法 温度报警查询， 振动报警查询， 还 可以查询全部报警。 5 ） 润滑油站界面展示的是油站的状态，它包 括 油站当前运行油站泵的运行情况， 加热器， 冷却风 机的运行情况， 油温， 油压和液位是否有超限报警等。 用户登录后还可以在界面上远超控制泵的启停。 1.2主通风机不停风一键倒机功能 矿井主通风机不停风倒机系统功能与应用 黄静 （兖州煤业股份有限公司济宁二号煤矿 ， 山东 济宁 272072 ） 摘要 针对济宁二号煤矿主通风机的使用状况， 介绍了一种主通风机不停风倒机系统， 论述了该套 系统的主要功能、现场应用效果。矿井主通风机不停风倒机系统采用两套 S7-300 系列 PLC 互为冗 余， 一用一备。该系统投入使用后不仅缩短了倒机时间， 同时克服了传统倒机方式下倒机过程中井下 无风的技术难题， 对于保障井下矿工生命安全具有重要意义。 关键词 矿井 ； 主通风机 ； 不停风倒机系统 ； 自动化； 安全 中图分类号 TD724文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2020 ） 06-0189-03 Function and application of non-stop wind down system of mine main fan HUANG Jing （Yinzhou Coal Industry Co., Ltd. Jining No. 2 Coal Mine , Jining 272072 ， China ） Abstract Aiming at the use of the main ventilator in Jining No. 2 Coal Mine, a non-stop wind-down system of the main ventilator is in- troduced, and the main functions and field application effects of the system are discussed. The mine main fan non-stop wind down system uses two sets of S7-300 series PLCs for mutual redundancy, one for one use. After the system is put into use, it not only shortens the downtime, but also overcomes the technical problem of no wind in the well during the downside of the traditional downside mode, which is of great significance for the safety of underground miners. Keywords mine; main fan ; non-stop wind down system ; automation ; safety 189 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 主通风机不停风自动倒机指在集控室内由主通 风机司机在 PLC 控制柜或上位机 “一键操作” 启动的 倒机模式， 其余操作均由 PLC自动完成。 1.2.1在 PLC 控制柜上一键倒机（以 1 号主通风机 倒 2 号主通风机为例 ） 1 ）检查 “倒机条件” ， 在各条件满足之后， 方可进 行一键倒机操作， 如图 1 所示。 图 1倒机条件 图 2主通风机一键倒机动作确认流程 2 ）在 2 号主通风机 PLC控制柜上将 “操作状态” 转换开关转至 “自动” 位置， 在 2 主通风机 PLC 控制 柜上将 “一键倒机” 转换开关转至 “1 倒 2” 位置。 3 ）主通风机开始自动倒机，按一键倒机动作确 认流程检查确认， 如图 2 所示。 4 ）倒机成功后，将 2 号主通风机 PLC 控制柜上 “操作状态” 转换开关转至 “运行” 位置，“一键倒机” 转 换开关转至 “零位” 位置。 1.2.2在上位机上一键倒机（以 1 号主通风机倒 2 号主通风机为例 ） 1 ） 在系统主画面上登录用户管理员，主画面上 “12” 按键将会激活。 2 ）单击主画面上 “1→2” 按键， 系统会弹出确认 对话框， 如图 3 所示。 图 3倒机确认对话框 3 ）单击 “倒机条件” ， 会弹出倒机条件画面， 检 查无误后， 在 2 号主通风机 PLC 控制柜上将 “操作 状态” 转换开关转至 “自动” 位置， 再单击确认， 倒机 开始。 4 ）主通风机开始自动倒机，按主通风机一键倒 机确认流程检查确认， 如图 4 所示。 图 4倒机确认流程 5 ）倒机完毕， 系统自动弹出倒机完成对话框。 6 ）将 2 号主通风机 PLC控制柜上 “操作状态” 转 换开关转至 “运行” 位置。点击 “OK” 确认， 返回主画 面。 1.3故障提示功能 系统投入使用前， 用户根据现场实际情况进行报 警设置， 主要包括 轴承和定子温度设置高温报警限、 线电压设低电压报警限、 电流设过流报警限、 风量设 低限、 负压设高限报警等。 系统根据设置的报警限及 PLC 控制系统的报警 程序， 对主通风机运行过程中出现的故障及时弹出报 警提示， 同时鸣笛警示主通风机司机， 便于第一时间 对故障进行处理或倒机操作， 确保矿井主通风系统安 全运行。 190 ChaoXing （上接第 188 页） [4] 张小明,贾克明,姜祖水.在建煤矿突水水源分析与防治方 法研究[J].煤炭科学技术,2013,4108106- 10910. 作者简介 王克勤 （1975 年 10 月 -） ， 男， 汉族， 山西省霍州市人， 2016 年毕业于太原理工大学学校， 采矿工程专业， 现就职于 霍州煤电集团有限责任公司辛置煤矿，研究方向. 矿井地质 与水文地质。（收稿日期 2020- 3- 23） 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 2应用效果 2.1缩短倒机时间 1 ） 将插板风门更换为更安全可靠的立式旋叶式 风门、 水平对空旋叶式风门， 立式旋叶式风门动作时 间约 40s， 水平对空旋叶式风门动作时间约 30s， 仅此 一项就可将倒机时间缩短约 1.2min。 2 ）一键倒机系统应用后，全部操作自动运行并 检查确认，主要通风机司机不用去现场检查确认， 即 避免了人员误操作， 又减少人员在现场与主控室来往 时间。 3 ） 通过调试试运行统计倒机时间 约 3min 左右。 2.2简化主要通风机倒机程序 1 ） 电控系统改造 除保留风机稀油站 PLC 控制 程序外， 主控柜与电机稀油站、 励磁柜、 风机控制高压 开关柜间线缆全部重新接线， 重新定义各模块， 对主 要通风机电控系统进行升级改造， 改造后所有的设备 运行情况、检查确认流程全部由 PLC 自动检查确认 完成。 2 ） 完善主要通风机一键倒机程序（以 1 主要通 风机倒 2 主要通风机为例 ） 全面检查检修 2 主要通风机各设备情况，具备 开机条件汇报矿调度信息中心将 2 主要通 风机 PLC 控制柜上 “操作状态” 转换开关转至 “自动” 位置在 2 主要通风机 PLC 控制柜上将 “一键倒 机”转换开关转至“1 倒 2”位置开始倒机， 约 3min 后倒机完成将 2 主要通风机 PLC 控制柜 上 “操作状态” 转换开关转至 “运行” 位置。 3 ） 系统联网 硬件接口为以太网接口， 通过网 线接入以太网交换机， 实时将主要通风机运行数据 上传至济宁二号煤矿运转工区值班室、 矿调度信息 中心监控平台及煤业公司监控平台， 满足兖州煤业 股份有限公司矿井主要通风机 “三化” 融合技术标 准要求。 2.3 实现不停风机倒机 主要通风机一键倒机系统，在倒机程序设计时， 满足在运行风机不停的情况下，首先开启备用风机， 待备用风机运转正常后， 再进行风路的切换， 整个倒 机过程不停风， 解决了传统倒机方式下倒机过程中通 风系统短时无风的问题。经统计， 煤矿主要通风机的 故障多发生在风机切换过程中的电机启动时刻， 该系 统的倒机方式有效地避免了这一问题。 3经济效益 1 ）风机监控系统实时监视设备运行状态，每小 时自动保存一次运行数据， 主通风机房每班可减少一 名主通风机司机，按照每月内部市场工资 3000 元 / 人计算， 年度创效 300012310.8 （万元 ） 2 ）原倒机过程中风门操作需一名检修人员进 行， 一键倒机系统投入使用后， 可减少一名检修人员， 按照每月内部市场工资 5000 元 / 人计算， 年度创效 50001216 （万元 ） 3 ）主通风机一键倒机系统安全可靠，避免因主 通风机倒机出现停机故障或人为误操作造成设备损 坏， 导致矿井停风停产撤人， 影响矿井安全生产， 按一 小时 1000t 煤计， 每吨煤按 300 元计算， 每影响矿井 生产一小时，每小时直接经济损失为 100030030 （万元 ） ， 该系统有效地避免了类似事故的发生， 安全 效益为 30 万元 /h。 4结束语 1 ）一键倒机程序使倒机操作便捷化、 自动化， 倒 机时间由原来的 6min 左右缩短至 3min 左右， 主通风 机司机工作效率提高一倍。 并且减少了人员检查确认 流程， 降低人为误操作导致的故障发生率。 2 ）在运行风机不停的情况下，首先开启备用风 机， 待备用风机运转正常后， 再进行风路的切换， 整个 倒机过程不停风， 解决了传统倒机方式下倒机过程中 通风系统短时无风的问题， 有效地保障了井下矿工生 命安全。 作者简介 黄静 （1979.10-） ， 女， 汉族， 毕业于山东科技大学， 现就 职于兖州煤业股份有限公司济宁二号煤矿， 高级工程师。 （收稿日期 2020- 2- 12） 191 ChaoXing