轴流式通风机不停风倒机技术的探讨.pdf

8 8 煤矿机 电 2 0 1 5 年第1期 轴流式通风机不停风倒机技术的探讨 张 汉 昌 陕西正通煤业有限责任公司， 陕西 咸阳 7 1 3 6 0 0 摘要 为进一步提高矿井通风系统的安全可靠性， 设计 了轴流式通风机通过对空风 门、 液压动 叶可调进行不停风倒机技术， 并通过 s 7 ． 3 0 0 P L C监控系统进行实施。重点介绍 P L C监控系统的硬 件构成， 软件流程设计， 以及安全可靠性等。该倒机技术通过现场应用取得 了良好的效果， 具有推 广应用价值。 关键词 轴流式通风机 ； 液压动叶可调 ；对空风门； s 7 3 0 0 P L C监控 ；不停风倒机技术 中图分类号 T D 7 2 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 1 5 O 1 0 0 8 8 0 3 Di s c u s s i o n o n No n S t o p W i n d D o wn Ma c h i n e Te c h n o l o g y o f Ax i a l F l o w Ve n t i l a t o r Zha n g Ha n c h a n g S h a a n x i Z h e n g t o n g C o a l C o m p a n y ， X i a n y a n g 7 1 3 6 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o i mp r o v e t h e s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y o f v e n t i l a t i o n s y s t e m i n c o a l mi n e，d e s i g n s t h e a x i a l flo w v e n t i l a t o r ．T h r o u g h t h e d o w n t e c h n o l o g y o f n o n s t o p w i n d o n t h e a i r d a mp e r a n d h y d r a u l i c a d j u s t a b l e r o t o r b l a d e s ， a s we l l a s t h e S 73 0 0 P LC mo ni t o r i n g s y s t e m ，i n t r o d u c e s t h e h a r d wa r e c o mp o n e n t ，s o f t wa r e flo w d e s i g n，s a f e t y a n d r e l i a b i l i t y o f PL C mo n i t o r i n g s y s t e m． T h i s d o wn ma c h i n e t e c h n o l o g y g a i n s g o o d e f f e c t t h r o ug h a p p l i c a t i o n a n d t he p r o p o s a l h a s p r o mo t i o n v a l u e． K e y w o r d s a x i a l fl o w v e n t i l a t o r ；h y d r a u l i c a d j u s t a b l e r o t o r b l a d e s ；a i r d a mp e r ； S 7 - 3 0 0 P L C mo n i t o ri n g ；d o w n ma c h i n e t e c h n o l o g y o f n o n ． s t o p wi n d 0 引言 轴流式通风 机具有 流量 大、 扬程 全压 低 、 变 工况时调节性能好 的特点， 大型现代化矿井均使用 轴流式风机。本文以轴流式通风机 以下称主通风 机 不停风倒机为例进行研究。 1 主通风 机不 停风倒 机 方案 的研 究 本文研究的不停风倒机方式 主通风机 1用 1 备 是通过对空风门、 液压 自动可调 叶片来 实现主 通风机的不停风倒机 J ， 即在每台主通风机入 口处 安装 3个风门 1个检修风门、 两个进风 风门， 进风 风 门分别为对空风 门、 挂网风门 以下 简称挂 网风 门 ， 主通风机在运行状态时挂 网风门、 检修风 门均 在打开状态。主通风机系统结构如图 1所示 。 4 1一挂 J碉风 门 ； 2一对 空 风 门 ； 3一检 修 风 门 ； 4一运转主通风机 1 ； 5一备用主通风 J r 2 图 1 煤矿轴流式主通风机 系统结构示意 图 以 1 主通风机运行 、 2 主通风机备用时进行的 不停风倒机为例 ， 此 时， 1 主通 风机 的挂 网风 门 1 、 检修风门 3均在打开状态 ， 而对空风f J 2在关闭状 态 ， 动叶角度在适 当位置 ； 2 通 风机 的检修风 门 3、 对空风门 2均在打开状态 ， 而挂网风门在关闭状态 ， 动叶角度为零。此 时不停 风倒机过程 中风门 的转 换 、 液压动叶片的调节以及其他附属设 备的转换过 程如下 2 0 1 5年第1 期 煤矿机 电 8 9- 1 开启 2 主通风机稀油站 ， 油压正常后 ， 检查 2 主通风机 的对空风门在打开状态 ， 开启 2 备用 主 通风机 ， 同时调 节 2 主通 风机 动叶角 度至适 当位 置 。 2 检查 2 主通风机运转 正常后 ， 关 闭 1 主通 风机的挂网风 门， 同时打开 2 主通风机挂 网风 门、 关闭 2 主通风机对空风 门 上述三个风门为联动 。 3 1 通风机挂 网风门关闭后 ， 停下 1 风机 ， 打 开 1 主通风 机 的对空 风 门 。 4 检查各风 门均到位 、 2 主通风机运行正常半 小时后 ， 停下 1 主通风机稀油站 ， 完成倒机过程。 2 主通风机不停机倒机监控系统硬件构成 主通风机在线监控系统如图 2所示。该监控系 统由 S 7 ． 3 0 0 P L C可编程控制器 、 工控机 、 控制柜 、 电 动执行器 、 传感器 、 变送器 、 开关量信号 、 模拟量采集 模块 、 开关 量采集模块 、 以太 网模块 、 显示 器 、 打印 机 、 后备电源 U P S 及其它辅助设备等构成 l 2 J 。系 统 以可编程控制器 P L C 为下位机 ， 以工控机 为上 位机 ， 主要完成主通风机启停控制及其运行参数采 集 ， 各风 门开关控制及状态监控 ， 叶片角度调节及状 态监控 ， 稀油站启停控制及其运行参数的监控 ， 各种 情况下不停风倒机 自动监控 、 数据处理和查询 ， 以及 避免主通风机的喘振现象等功能。现场信号的测量 是通过各类传感器 、 变送器 、 光 电编码器 、 差压开关 和辅助开关实现 。其 中， 主通风机轴承温度 、 电动机 轴承温度、 定子温度 的监测采 用 P T 1 0 0铂热 电阻温 度传感器 ； 喘振参数通过毕特曼管 失速探针 和 压力传感器采集 ， 通过差压开关将压力信号转换成 电信号 ； 主通风机轴承径 向和轴向的振动采用输 出 信号为 4～ 2 0 mA直流 电流的振动传感器测量 ； 叶 片角度的状态参数通过光编码 器采集 ； 电压 、 电流、 功率等电量信号通过输出信 号为 0～5 V直流 电压 的电量变送器采集 ； 风 门状态 等各种开关量信号的 采集通过感应开关 等实现 ； 油压参数通过压力传感 器监测 。这些输 出信号均要符合 s 7 ． 3 0 0 P L C信 号 输入模块的要求 ， 以满足不停风倒机监控系统的要 求 3 P L C 软件流程设计 3 ． 1 操作模式 主通风机不停风倒机 的启停控制有 自动和手动 两种操作模式 1 自动控制模 式 由工控机 向 P L C发出指令 ， 再由 P L C根据逻辑程序 自动控制主通风机倒机。 模拟量 采集模块 开关量 采集模块 网 回 模l 1 块l 显示器 图 2主通风 机在 线监控系统示意图 2 手动模式由运行人员根据倒机过程设备设 施的操作顺序 ， 对 主通风机 的启 停 、 各风门的开关 、 动叶角度进行调整及油站的启停控制 。 3 ． 2 控制程序 3 ． 2 ． 1 正常倒机程序 正常倒机是通过 P L C实时监测各输入点状态 ， 读取模拟量输入信号 ， 执行操作控制程序 ， 处理与电 参数模块 的通信 ， 并进行主备用通风机启停切换 、 风 门的开关控制 、 叶片角度的调节 、 油站开停控制 、 模 拟量信号处理及 与电量模块通信 的数据 处理等任 务。其 自动 、 手动控制过程如图 3所示 。 图 3 矿 井主通风 机不停 风切 换程序流程图 3 ． 2 ． 2 故障情况下倒机控制程序 一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 一一 9 0 煤矿机 电 2 0 1 5 年第1 期 主通风机在故障情况下进行 的倒机 ， 会造成 开 启原备用主通风机挂网风 门过程的瞬间风量较小现 象 ， 但不会引起瓦斯积聚。具体 的倒机过程见图 4 。 图 4 矿井主通风机故障情况下的不停风切换程序流程 图 4 不停风倒机系统的安全可靠性分析 采用对 空风 门、 液压 动 叶可调方 式 ， 通过 S 7 ． 3 0 0 P L C监控系统实现了不停风 自动倒机。 1 “ 一键式” 操作倒机 和 自动识别运行主通风 机故障的功能 ， 即倒机过程 中对通风系统 的影响由 传统方式下的“ 系统停风” 缩短为“ 风量微小波动” ， 缩短了故障状态下倒机时间。 2 降低了启动风阻， 提高了备用主通风机启动 的成功率 ， 实现备用主通风机的热备用 ， 避免 由冷备 状态转为正常运行的不确定性 ， 克服了传统倒机模 式下备用主通风机因某种原因突然无法启动带来的 安全隐患。 3 通过控制程序合理设计风 门的开度及开机 过程的风叶角度， 有效规避主通风机在大风阻下的 堵转问题 ； 通过对空风门， 避免 了备用主通风机启动 之前产生的风路短路现象； 通过风叶可调 ， 避免了带 阻力情况下开启挂 网风 门， 及备用主通风机启动过 程对电网造成 的影响 ， 为矿井的安全通风创造条件。 5结语 通过对空风 门、 液压动叶可调主通风机实现不 停风倒机方式 ， 以及 自动监控系统的硬件构成 、 不停 风倒机程序流程 ， 为主通风机稳定工作 、 减小井下风 流波动、 实现瓦斯浓度不超 限创造条件 ， 有利于提高 矿井通风系统的安全可靠性。本不停风倒机技术建 议优先在建议新建矿井 、 通风系统改造矿井 ， 尤其是 高瓦斯矿井使用。 参考文献 [ 1 ] 郭成兴 ， 田文杰 ， 王应洲．高瓦斯矿井主通风机配置方式 [ J ] ． 煤矿机电 ， 2 0 1 0 4 9 4 - 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