煤矿主通风机房智能化建设分析与无人值守改造研究

煤矿主通风机房智能化建设分析与无人值守改造研究

王帅 1 吕吉泉 2

1 山西兰花同宝煤业有限公司，山西高平 048407

2山西兰花朔州分公司，山西朔州036800

摘要：近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，煤矿开采越来越多。为了提升矿井主通风机自动化、智能化控制水平，在对现矿井主通风机控制系统进行分析的基础上，提出将新型智能化集控台监控系统应用到风机智能化控制宏，并对新型智能化集控台监控系统结构组成、改造技术方案以及功能进行详细阐述，为智能化矿山建设提供一定参考。

关键词：通风机；控制系统；智能控制；无人值守

引言

主通风机作为煤矿重要通风设备，在新建矿井中为满足生产需要，通常按生产所需最大风量进行风机选型，但是由于国家对煤矿统筹管理，矿井在基建到达二期后停工，矿井执行一停四不停政策，致使在实际运行中存在耗能大、效率低的问题。在对主通风机投入使用变频控制以后，能够解决“大马拉小车”的问题，但是变频运行中也存在一些风险。

1煤矿主通风机的基本运行原理

煤矿主通风机中含有两部分内容，分别为机壳与驱动轮，其中驱动轮与内部电动机直接衔接，在主通风机参与煤矿开采过程中专门设置双向电扇，确保矿井内通风效果良好，同时随时调节矿井中起风量，提高通风平稳度。如果煤矿矿井中无贯穿风流打通巷道时，双向风扇就能起到通风作用，确保风机驱动轮高速度运转。在通风机顶端位置可吸入大量新鲜空气，确保实现对矿井内开采环境的有效净化。

2改造思路

2.1电动机轴承润滑

主通风机电动机轴承润滑系统使用煤矿专用防爆自动润滑、注油系统，轴承温度监测具有超温保护功能，报警灵敏、可靠。超温定值符合规定要求，且在停运状态下，温度指示与实际基本一致，温度误差不超过3℃。

2.2智能化集控台监控

智能化控制系统在实现主通风机与风门控制方面都采用自动控制，这样不仅能够实现主通风机正常工作时的“一键倒机”功能，而且能够对通风系统各个环节的参数进行在线监控。最后根据检测到的数据构建专家数据库，一般数据需要通过传输系统传输给主通风机监控单元，接着可以将数据传输给无人看守值班集控中心，从而能够实现远程控制，以及在线监控风机鼓掌报警，最终实现无人值班看守。以风机切换进行说明主通风机房值班室设置的智能化集控台操作流程：第一步，开启备用风机平风门，这样保证其处于开机状态。第二步，选择软启动方式，同时依据设定的操作流程，将关闭运行的风机1、2电机软启动；第三步，开启备用风机立风门，这时借助设置的反馈调节检测风门执行情况，经过1min确定风机门是否到位；第四步，将原运行的风机平风门关闭，与此同时将运行的立风门关闭，这时借助反馈信号确定平风门、立风门是否关闭，经过2min后确认平风门、立风门是否达到关闭位置；第五步，调用备用风机一级、二级电机软启动，保证备用风机运行。可以借助智能集控平台显示倒机状态，当系统能够满足自动倒机时，仅仅把“操作状态选择”设置在自动方式，当单击“一键倒机”按钮即可进入自动倒机状态，从而实现倒机操作。

2.3报警功能

系统对瓦斯超限、风速超限、温度超限、振动超限、变频故障等重要运行参数和状态进行快速分析处理，发现异常情况及时发出声光报警提示，并根据工艺要求实现联锁保护或停机切换。

2.4煤矿主通风机喘振失稳的控制

1）增加分流器，提高风叶运转时的稳定工作范围。通过对通风机发生失稳原因的分析，当巷道内的风流量减小到一个临界点时，通风机旋转叶片的非工作面开始出现脱流的现象，造成失速区的压力下降，风机的气流在离心力的作用下向风叶顶部转移，因此在发生失速时是从风叶顶部出现旋涡倒流开始的。根据这个现象采用在通风机风叶的前端设置一个旋转分流器，将叶片顶端的倒流的气流进行分流，避免旋转紊流对叶片进气气流的干扰，降低进入风叶的主气流的涡流，提高喘振点处的压力，根据实际测量结果表明，在风机处增加分流器后能够显著降低风机发生喘振的概率。2）在通风机风道内加装旁管通道消除喘振。当风机在工作时发生喘振报警后，控制打开旁管通道，使外界的空气流入风机，使溢流气流和风机气流并联工作，可将风机工作时的工况由喘振报警段下降为正常工作区域。

2.5风门智能控制

风门必须安装有两套限位开关，均接入电控系统。由现场电控装置完成自保。为防止意外情况发生，电机停止控制已经通过现场操作柜内的中间继电器隔离，以防止电缆意外断线造成的风机停车。监控系统对于风门的控制功能和相应的保护措施齐全，不仅可以实现风门的开、闭到位自动停止，监控系统对电机和风门的控制均采用专用的高强度控制电缆连接。

2.6电机启动

假如高压软启动装置发生故障时，那么可以选用直启动形式进行改进。在主风机智能控制装置内部设置有真空接触控制器，可以实现内部软与直启动控制。其可以将直接启动旁路接触器引至一个固定的控制柜中，接着可以将固定控制柜中控制软启、直启的控制线引至新型智能化集控台中。在该智能化集控界面上面设置主、备风机上设置软、直启按钮。假如软启动处于故障状态，那么内部设置的程序可以将其置于自动直启动模式，从而可以快速启动风机，这样能在通风机房中实现无人看守。

2.7优化主通风机防爆性能

需要对煤矿通风机安装过程中的电动机防爆问题进行深入分析，仔细勘察主通风机周围工作环境并选择防爆电机。由于主通风机中的驱动轮内气体一般均处于正压状态，所以电动机必须拥有新鲜空气环境才能正常工作运转，如此可有效规避安全隐患事故发生。基于上述要点，在选择使用防爆电机过程中需要避免煤矿粉尘与瓦斯可能引发的爆炸事故，甚至导致更为严重的矿难事故发生。因此要始终保证通风机中主通风道始终处于正压状态环境中，配合隔离电机有效阻止瓦斯气体泄漏。另外还要深度强化电力焊接技术，有效提高焊接质量、强化密封技术应用效果、如此可最大限度规避瓦斯气体泄漏。再一方面，考虑到主通风机机壳内部瓦斯容易出现泄漏问题，因此需要采用到具有防爆性能的负压腔体结构，在安装负压腔体后可有效避免机壳内部瓦斯泄漏。另外，主通风机中的螺丝容易松脱导致电机烧坏，为解决这一问题可采用锚杆保护螺丝，利用其锚杆护表作用有效优化支护效果，从根本上提高锚杆强度级别，构建具有高应力的巷道结构，如此一来其围岩应力也会得以有效释放，螺丝松脱问题可快速解决，提高生产安全性。

结语

综上所述，经过实践应用发现该智能控制系统可以实现主通风机与集控中心无人看守，能够较好地监控风机的运行状态。与此同时该系统具有一键启动、一键复位、一键倒机等功能。由于在主通风机房与无人值守集控中心安装了一键启动，通常值班室可以借助该系统对风门开关程序进行操作。一般将开关设置为软启形式，从而便于工作人员操作主、备用风机切换，与此同时在无人值守集控中心也可以实现上述功能。该无人值守集控中心以及相应的智能化集控中心可以实现如下功能：在线监测、界面显示、数据储存、信息查询以及打印等。

参考文献

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