对新编《煤矿井下供配电设计规范》的理解.pdf

2 0 0 7 年第7 期煤炭工程 对新编煤矿井下供配电设计规范的理解 杨敢 中煤国际工程集团武汉设计研究院，湖北武汉4 3 0 0 6 4 摘要井下局部通风机供电系统的可靠性和连续性，对于井下局部通风机的安全运行和矿 井的安全生产是至关重要的。文章结合新编煤矿井下供配电设计规范，详细论述了在不同瓦 斯等级条件下，井下局部通风机供电系统的设计要求及确定原则，并给出了不同条件下对应的典 型供电系统图，可供同行参考。 关键词煤矿井下；局部通风机；供电；双电源 ．中图分类号’I D 6 1 1文献标识码B文章编号1 6 7 l 一0 9 5 9 2 0 0 7 0 7 枷1 7 旬2 近几年来，煤炭工业取得了前所未有的发展，职工生 活得到了较大改善，但随之而来的是煤矿重大、特大事故 屡有发生，给煤炭企业和职工带来了财产和生命损失。在 所发生的重大、特大事故中，有相当一部分是由于井下局 部通风机不能正常工作或断电停运而引起的瓦斯积聚、爆 炸事故。因此，保证井下局部通风机供电的可靠性、连续 性，对矿井的安全生产是至关重要的。 1 井下局部通风机供电系统设计的有关规定 1 ．1 2 0 0 6 版煤矿安全规程规定 煤矿安全规程 以下简称规程 第1 2 8 条规定 “⋯ 四 低瓦斯矿井掘进工作面局部通风机，可采用装有 选择性漏电保护的供电线路供电，或与采煤工作面分开供 电； 五 瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤 岩 与瓦斯 二 氧化碳 突出矿井中，掘进工作面局部通风机应采用三专 专用变压器、专用开关和专用线路 供电⋯”。 规程是我国指导煤矿安全生产、管理的最高技术规 章，是国家安全生产方面的方针政策及法律、法规在煤炭 行业的具体体现，也是设计单位在煤矿设计及安全技术采 用方面的最低要求及指导方针。因此，笔者认为，在煤矿 设计中所执行的规程第1 2 8 条规定仅仅是对掘进工作 面局部通风机供电电源可靠性的最低要求，并不是最高安 全标准。如果按负荷的等级来划分，规程第1 2 8 条规定 的局部通风机供电电源是单电源系统，负荷等级尚达不到 二级，这与局部通风机在煤矿安全生产中所处的地位是不 相符的。是偏低的。 1 ．2 政策规定 发改能源 2 0 0 5 第4 5 7 号关于印发煤矿瓦斯治理经 验五十条 以下简称五十条 通知中第四十五条经验 “保证井下局部通风机连续供电，局扇高低压供电实现双电 源；采区变电所电源从地面变电所或中央变电所直供。且 做到至少两个电源；采区变电所分段运行；每一局扇都设 有备用局扇，并做到主备局扇自动切换；主备局扇供电来 自不同的电源”。 很显然。该条经验对掘进工作面局部通风机供电电源 可靠性的要求高于规程第1 2 8 条之规定。虽然五十 条对掘进工作面局部通风机的负荷等级没有明确，但从 其规定看，至少达到了二级以上负荷的供电要求，对局部 通风机的安全运行是有利的。在矿井安全专篇设计文件的 评审中，一些省 市 的管理部门也都是按照这一规定要求 的。同时，该条经验已在一些地方局作为内部规定得到执 行，并在减少由于井下局部通风机不能正常工作或断电停 运而引起的瓦斯积聚、爆炸事故等方面取得了明显效果。 2 新编煤矿井下供配电设计规范规定 为便于在设计中更好地贯彻执行规程第1 2 8 条之 规定，提高局部通风机的供电系统可靠性，结合发改能源 2 0 0 5 第4 5 7 号关于印发五十条通知中第四十五条经 验，在即将发行的煤矿井下供配电设计规范 以下简 称新规范 的编制过程中，按照矿井瓦斯等级不同，在 新规范第2 ．O ．2 条第4 款把煤与瓦斯突出矿井的采区变 配 电所规定为二级供电负荷，。要求采用双电源供电，并 在第2 ．0 ．6 条中把矿井掘进工作面局部通风机的供电系统 划分为三个等级，即 1 低瓦斯矿井掘进工作面局部通风机应采用装有选择 性漏电保护的专用开关和专用线路供电。其对应供电系统 如图1 所示。 收稿日期2 0 0 7 0 5 2 8 作者简介杨敢 1 9 6 1 一 ，女，浙江宁波人，高级工程师，现在中煤国际工程集团武汉设计研究院从事电气设计工 作。 1 7 万方数据 煤炭工程2 0 0 7 年第7 期 高压黼爆开关 图1 低瓦斯矿井局部通风机供电系统图 2 高瓦斯矿井掘进工作面局部通风机应采用专用变压 器、专用开关和专用线路的“三专”供电。其对应供电系 统如图2 所示。 3 煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出矿井、瓦斯喷出区 域的掘进工作面的局部通风机应采用双电源供电。其中， 主供电源应采用“三专”供电，备供电源允许引白其它动 力变压器的低压母线段，但其供电回路应采用装有选择性 漏电保护的专用开关和专用线路供电。其对应供电系统如 高压隔爆开关 型堕堡l L 专用变压器 丰供 选择性漏电保护专用馈电开关 专用供电线路 高压隔爆开关 局扇F l 局扇F 2 局扇F 3 图2 高瓦斯矿井局部通风机供电系统图 图3 所示。 同时，为防止掘进工作面局部通风机故障停风或瓦斯 喷出造成的瓦斯积聚，以及瓦斯积聚可能引起的爆炸事故， 新规范第2 ．0 ．6 条第4 款规定使用局部通风机供风的 地点，其配电设备必须实行风电和瓦斯电闭锁，保证在停 风和瓦斯超限后能切断该区域内全部非本质安全型电气设 备的电源。 高压电源 I 专用或动力变压器 备供 选择性漏电保护专用馈电开关选择性漏电保护馈电开关 ；戮盯W 南漏电继电器凼III 毒用俄申绻赂 4 专用磁力启动器 o lI 闭锁馈电开关I 闭锁馈电开关 动力供电线路 局扇F 3 同F 1 局扇F 2 同F 1 局扇F 1 局扇F l 局扇F 2 同F 1 局扇F 3 同F 1 其它动力用电 图3 煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出矿井、瓦斯喷出区域局部通风机电系统图 3 结语 确保掘进工作面局部通风机供电系统的可靠性、连续 性，对于杜绝或减少矿井瓦斯积聚及爆炸事故、促进矿井 安全生产、提高矿井经济效益和社会效益是非常重要的。 新规范第2 ．O ．6 条比规程第1 2 8 条规定得更具体、 更有利于执行，特别是对于煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出 矿井、瓦斯喷出区域的掘进工作面的局部通风机供电电源 的可靠性要求也更高，对局部通风机安全运行更有利，且 与发改能源 2 0 0 5 第4 5 7 号关于印发五十条通知中第 四十五条经验的精神是一致的，设计中应予以充分尊重。 责任编辑郑燕凌 ※信息资讯建设信息※ 河南组建超级煤化工集团 记者1 8 日获悉，在郑州煤炭工业集团公司与河南颍青化工有限公司共同组建郑煤颍青化工有限公司、打造河南省大型 煤化工基地之后，又一超级煤化工集团一一河南煤化工集团正在紧急组建之中。 据河南省国资委最新信息透露，这一超级煤化工集团将由永城煤电集团、义马煤业集团、河南省煤气集团以及河南省 燃化公司重组而成，目标是打造中部第一、国内一流、国际知名的特大型能源化工企业，并计划到2 0 1 5 年使其营业收入达 到1 5 0 0 亿元。 [ 本刊通讯员] 1 8 万方数据 对新编煤矿井下供配电设计规范的理解对新编煤矿井下供配电设计规范的理解 作者杨敢， YANG Gan 作者单位中煤国际工程集团,武汉设计研究院,湖北,武汉,430064 刊名 煤炭工程 英文刊名COAL ENGINEERING 年，卷期2007，7 引用次数0次 相似文献9条相似文献9条 1.期刊论文 任洪军.李进.从继忠 煤矿井下局部通风机供电系统存在问题及处理方法 -煤炭工程20094 对煤矿井下掘进工作面局部通风机采用的“双风机“、双电源供电方式存在不能实现自动切换主局部通风机与备用局部通风机运行的问题以及引起局 部通风机停机停风率高的问题进行了分析,并提出了相应的处理方案.对工业现场有一定的可借鉴作用. 2.期刊论文 刘冬生.Liu Dongsheng 煤矿井下局部通风机自动转换器设计与应用 -鸡西大学学报（综合版） 2007,73 针对煤矿井下局部通风机管理难,易出现停电停风、造成瓦斯超限、引起瓦斯煤尘爆炸等事故,着重解决了使局部通风机自动转换,以保证井下供风的 连续性. 3.期刊论文 李德俊.Li Dejun 煤矿井下局部通风机的使用与控制 -北京工业职业技术学院学报2006,52 煤矿井下局部通风机的合理控制是保证煤矿安全生产的重要措施.根据新的的规定,提出不同环境下局部通风机的使用与控制方法. 4.期刊论文 刘孟祺.LIU Meng-qi 煤矿井下局部通风机供电系统的改进 -科技情报开发与经济2005,1512 为了提高煤矿井下尤其高瓦斯矿井局部通风机的供电质量,进一步减少井下掘进工作面无计划停电停风,对井下局部通风机采用专用电源进行供电,专 用电源直接从地面变电所供给. 5.期刊论文 王明胜.WANG Ming-sheng 新型255 kW对旋式局部通风机在煤矿井下的应用 -科技情报开发与经济 2008,1810 以西山煤电集团杜儿坪矿北二十五尺盘区工作面为例,对新型255 kW对旋式局部通风机的性能、在煤矿下的应用、所达到的效果等进行了阐述. 6.期刊论文 孙建国.李艳梅.SUN Jian-guo.LI Yan-mei 提高煤矿井下供电质量减少高瓦斯掘进头面的排放瓦斯次 数 -煤矿机械2007,288 高瓦斯掘进头面瓦斯超限主要原因是局部通风机的停电、停风造成的排放瓦斯次数较多,因此从局部通风机供电的可靠性、安装、管理、双局扇自动 投切、供电线路的检修等方面进行了表述,并就如何减少高瓦斯掘进头面瓦斯超限事故,从局部通风机的供电电源的可靠性入手,实现高、低压侧双电源、 局扇“双三专“,加强供、用电管理,规范供电系统的检修工作等提出了改进措施. 7.期刊论文 韩景义.HAN Jing-yi 煤矿井下实现双回路供电的实践 -煤炭技术2007,264 由于煤矿井下供电系统没实现双回路电源供电,供电系统不可靠,局部通风机常常发生停电停风事故,造成采、掘工作面瓦斯超限和积聚,经通过对供 电系统改造和采取措施,大大减少了由于停电停风所造成的瓦斯积聚和超限事故. 8.学位论文 尚三军 基于PLC控制的单巷掘进多局部通风机集成控制系统的研究 2007 矿用局部通风机是煤矿井下掘进通风和瓦斯排放必不可少的重要设备，承担着为掘进工作面提供新鲜风流、排出有害气体和粉尘、改善工作面环境 条件以及瓦斯积聚后对其进行排放的重要任务，它的工作可靠性和操作灵活性直接影响着矿井的安全生产。长期以来，我国局部通风机的控制设备陈旧 、技术落后、性能不可靠、功能不健全、设备布置分散、维护困难，无法满足掘进工作面连续通风和瓦斯安全排放的要求，这种局面大大制约着我国煤 矿井下安全生产技术的发展。因此，研究矿井掘进工作面多局部通风机集成控制系统具有重要的现实意义。 本文将PLC技术应用于矿井单巷掘进多 局部通风机集成控制系统中，并结合电力系统继电保护和变频调速技术，提出了矿井单巷掘进多局部通风机的控制方案，设计了硬件电路，编写了软件 程序，进行了系统调试。试验结果表明本文所提出的控制策略和保护方法有效实用，能够满足煤矿井下掘进工作面连续通风和瓦斯安全排放的要求。 主要研究内容如下 根据现场实际情况，提出了能够满足矿井单巷掘进工作面多局部通风机控制要求的控制方案，实现了瓦斯的变频排放功能 ，设计了电动机保护电路，确定了技术指标。试验结果表明，控制方案设计正确，保护电路动作可靠，技术指标合理先进。 本文设计了一个控制 全风压风流混合处瓦斯浓度的PID调节器，用于纠正瓦斯浓度给定值与测量值的偏差，实时控制变频器的输出电压和频率，从而改变局部通风机的转速 ，实现了局部通风机供风量的自动调节，使全风压风流混合处瓦斯浓度始终保持在设定值附近，实现了瓦斯浓度无超限安全排放的目标。 本文以 SIMENS S7-200系列PLC作为中央控制单元，设计了一种新型集成控制系统，该系统不仅具有漏电闭锁、电流故障保护、电压故障保护等综合保护功能 ，而且两套装置互为热备用，具备灵活的转换方式，可靠的试验功能和先进的冗余控制模式。设计了既满足矿井生产要求，又符合PLC技术特性的人机通 道。采用串行通讯的方式控制变频器，提出了BCD拨码盘输入结合液晶屏显示的交互模式，增加了工作人员的可操作性，缩短了发现和排除故障的时间 ，提高了生产效率。 本文设计的单巷掘进多局部通风机集成控制系统经过了初步调试，调试结果表明系统运行稳定、动作可靠、技术指标符合 设计要求，最大限度地确保了掘进通风的连续性和瓦斯排放的安全性，保证了矿井的安全生产。 9.学位论文 戴良军 基于模糊控制的局部通风机瓦斯智能排放研究 2008 局部通风机是井下掘进过程中的主要设备，其使用的灵活性和效能直接影响着瓦斯的安全排放。目前，我国大多数煤矿井下局部通风机调速能力较 差，智能化程度较低，且多数是不调速的。在井下，局部通风机一接进电网便无控制地长期恒速运转，“一风吹”现象非常严重。这样既浪费了电能 ，又极易造成上隅角瓦斯聚集，形成事故隐患。针对这一问题，本文设计了一种结合模糊控制技术的局部通风机瓦斯智能排放自动调节系统。 本 文首先阐述了掘进工作面局部通风机瓦斯排放的现状和存在的问题，以及本文研究的主要内容及意义。然后对局部通风理论进行了总结和概括，包括掘 进巷道的通风要求及布置情况，掘进工作面通风方式和工作面风量计算，并对风机节能原理作了说明。论文对瓦斯浓度模糊控制器进行了设计，控制器 以掘进巷道瓦斯浓度的偏差和偏差变化率作为输入，控制变频器的输入电压为其输出。在常规模糊控制器的基础上，设计了自调整参数、自调整因子和 复合型等优化模糊控制器。采用优化模糊控制算法后，系统响应速度变快，控制性能显著改善。为减少掘进工作面上隅角瓦斯聚集，运用双模模型理论 ，制定了掘进工作面正常通风和瓦斯超限排放两种状态下掘进工作面迎头、掘进巷道回风流和回风巷混合风流处三点瓦斯浓度的隶属度函数，仿真得出 了两种状态下各点对应瓦斯浓度范围及对应的电源频率和电机转速。论文以TMS320F2812DSP为基础，对系统软硬件进行了研究设计，包括系统主电路、 控制电路和保护电路的设计。软件部分采用模块化设计思想，编制了主要模块的软件流程框图。结合变频器综合控制实验台，做了相应实验。研究证明 ，本论文将模糊控制思想引入到掘进工作面瓦斯排放中，有效地提高了系统的智能化水平和安全性指标，为掘进工作面瓦斯智能排放提供了一定的方法 指导。 本文链接 下载时间2009年10月12日