礦井主要通風機反風集遠程控制系統應用

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摘要：對影響主要通風機反風遠程集中控制的關鍵因素進行分析，表明主要通風機及附屬設施蝶閥、水平門和垂直門的集中控制及防爆井蓋的遠程控制是影響主要通風機反風遠程集中控制的關鍵因素。對王樓煤礦實施改造升級，對其防爆井蓋實施遠程控制，主要通風機和其他附屬設施的控制系統進行集中對接，從而實現王樓煤礦主要通風機反風集中遠程控制。

關鍵詞：反風；集中遠程控制；主要通風機；PLC

國家正在極力地推展新舊動能轉換，煤炭行業轉變當前的作業模式已經勢在必行，目前，“機械化換人、自動化減人，科技興安”已經成新的發展方向，煤礦已經實現了排水、壓風、主提升和供電系統的集中遠程控制，實現了完全自動化。主要通風機為通風系統運行提供了動力，并且實施反風可以有效地減少礦井發生火災時造成的影響。當前，主要通風機和相關附屬設施控制系統相互對立，雖然能夠實現遠程控制，但是不能實現系統化集成控制，實現反風操作復雜耗時，在礦井發生火災時，不能夠快速及時地實現反風。故此，主要通風機與相關設施的集中遠程控制對減少火災影響和提高通風系統自動化十分有意義。

1反風操作流程及影響要素

《煤礦安全規程》在第一百五十九條對生產礦井主要通風機的性能做了明確規定，主要通風機必須能實現反風，且改變氣流在巷道的方向小于10min，反風的風量應大于正常風量的40%。目前，軸流式主要通風機實現反風的方式是控制電機旋轉方向，在風洞和回風井的附屬設施有垂直門、水平門、蝶閥和防爆井蓋。在主要通風機正常工作時，防爆井蓋無須鎖緊，通過負壓和自重來封蓋回風井口，當煤塵或者瓦斯發生爆炸時，防爆井蓋通過墜陀配重和爆炸產生的沖擊力瞬間打開，使爆炸的沖擊波得到釋放，減少沖擊波對主要通風機和附屬設施的破壞。當主要通風機反風時，需要鎖緊防爆井蓋，因為此時負壓變成正壓，正壓有可能將防爆井蓋頂開，造成氣流短路。主要通風機正常工作和反風切換時，還需設置在風洞的蝶閥、水平門和垂直門配合調控風流。主要通風機實現了上位機單一操作遠程控制，附屬設施除了防爆井蓋鎖緊操作，其他附屬設施蝶閥、水平門和垂直門均實現了上位機單一操作遠程控制。未能實現上位機遠程控制的防爆井蓋鎖緊操作會反風操作過程的時間。其他附屬設施蝶閥、水平門和垂直門的單一遠程控制同樣流程繁多，增加反風響應時間。為減少主要通風機反風響應時間，必須簡化操作流程，首先，將防爆井蓋實現上位機單一操作遠程控制，其次，將主要通風機及水平門、垂直門、蝶閥和防爆井蓋的單一遠程控制集中控制，實現集中遠程控制，可以有效地減少反風操作時間，從而減少主要通風機反風響應時間。

2主要通風機反風集中遠程控制系統原理

從三個方面著手實現主要通風機的反風集中控制，第一，防爆井蓋通過電控氣動鎖緊裝置實現電控氣動控制，第二，防爆井蓋電控氣動鎖緊裝置的控制程序，第三，要通風機及附屬設施和鎖緊控制程序的對接集成。

2.1電控氣動鎖緊裝置

防爆井蓋的鎖緊，在前期主要靠人力來完成，耗費人力，響應時間長且不可靠。后期發展的由鎖緊裝置、配風裝置和控制箱組成的電控氣動鎖緊裝置可以克服傳統鎖緊的弊端，為實現自動控制做好基礎，電動氣控鎖緊裝置構成示意圖如圖1所示?？刂葡溆晌鍌€主要部件組成，分別為指示燈、旋轉開關、繼電器、電源模塊和斷路器，控制箱主要的功能有打開顯示及帶點顯示、控制、供電和壓板鎖緊等?？刂葡淇稍谶h程控制系統出問題時，緊急備用。配風裝置由兩個主要部件組成：電動球閥和配風管，配風裝置的主要功能是配置動力風源給執行氣缸。鎖緊裝置主要是用來鎖緊防爆井蓋的，其由提供動力的執行氣缸和實現鎖緊的鎖緊壓板組成。鎖緊裝置還有8個副鎖緊裝置，均勻地安置在防爆井蓋周邊。執行氣缸向前移動，從而推動壓板向前移動，從而實現壓緊鎖緊槽。執行氣缸向后移動，拉動壓板向后移動，從而使壓板離開鎖緊槽。

2.2鎖緊控制程序

為了實現集中遠程控制，第一步，系統PLC控制器接入設備操作遠程、就地節點、鎖緊裝置的合接點和分接點第二步，將鎖緊控制程序編導入系統PLC控制器內，實現對各個接點的集中遠程控制，當系統PLC控制器收到鎖緊命令時，系統PLC控制器命令和操作指令，使各個鎖緊裝置能夠同步鎖緊，解鎖時，同步打開鎖緊裝置，恢復正常。

2.3程序對接集成

程序集成前，主要通風機電控系統實現上位機單一操作遠程控制，且相關附屬設施如蝶閥、垂直門和水平門也需實現上位機單一操作遠程控制，然后，將電控氣動鎖緊控制程序對接集成到系統PLC控制器，實現集中遠程控制主要通風機反風。當進行主要通風機反風時，系統PLC控制器控制防爆井蓋鎖緊和主要通風機反轉程序同時執行，達到“一鍵式”主要通風機反風。

3反風和轉換正常通風操作測試

主要通風機實施反風操作時，點擊“反風運行”按鈕,則控制系統對主要通風機和相關附屬設施下達指令，主要通風機和相關附屬設施完成反風指令動作。主要通風機轉換成正常通風時，點擊“恢復通風”按鈕，主要通風機和相關附屬設施接到指令完成正常通風程序；反風與正常通風的相關設施對比動作如表1所示。

4運行效果分析

對王樓煤礦主要通風機及附屬設施進行升級改造，實現集中遠程控制，并且進行現場測試，測得：防爆井蓋壓緊需要1min左右，從開始實施反風到實現井下風流反向流動耗時5min，相對于《煤礦安全規程》要求的反風時間（10min）縮減了一半，且實測的反風風量大于《煤礦安全規程》所要求的正常運行下風量的40%。以往的單一操作控制復雜耗時，自動化程度低，耗費人力，采用集中遠程控制可以有效地縮短操作和響應時間，減少火災對設施的破壞，提升自動化程度。主要通風機采用集中遠程控制的對角式通風和中央分列式的礦井會帶來更大的經濟效益。

參考文獻：

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作者：王曉陽 單位：潞安礦業集團慈林山煤業有限公司夏店煤礦