黃 靜

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦，山東 濟(jì)寧272072）

0 引 言

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)中的一個(gè)非常重要的部分，其主要作用是向井下輸送新鮮空氣、降塵、降溫、除濕等，同時(shí)及時(shí)排除井下涌出的瓦斯氣體，保障安全生產(chǎn)?！睹旱V安全規(guī)程》第一百五十八條規(guī)定：必須安裝2套同等能力的主要通風(fēng)機(jī)裝置，其中1套作備用，備用通風(fēng)機(jī)必須能在10min內(nèi)開動(dòng)。

本文以濟(jì)寧二號(hào)煤礦的主通風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，使用具備高可靠性、多功能的礦井主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)選用西門子PLC控制系統(tǒng)對(duì)主通風(fēng)機(jī)房的主通風(fēng)機(jī)及其相應(yīng)的電機(jī)、風(fēng)門等裝置實(shí)施自動(dòng)控制及運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、動(dòng)態(tài)顯示，可實(shí)現(xiàn)在5min內(nèi)主備用風(fēng)機(jī)間自動(dòng)切換，能將數(shù)據(jù)傳送至區(qū)隊(duì)值班室、礦調(diào)度信息及煤業(yè)公司安全生產(chǎn)監(jiān)控平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制、報(bào)警及顯示。礦井主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)主通風(fēng)機(jī)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控、不停風(fēng)“一鍵式”自動(dòng)倒機(jī)等功能。

1 系統(tǒng)主要功能

礦井主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)倒機(jī)系統(tǒng)主要具備通風(fēng)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)、不停風(fēng)倒機(jī)自動(dòng)控制和故障提示三大功能。

1.1 主通風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)在線監(jiān)控功能

主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)畫面主要包括：監(jiān)控主畫面、日?qǐng)?bào)表、歷史曲線、報(bào)警查詢、潤(rùn)滑油站等。

1）主通風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)在線監(jiān)控主畫面：實(shí)時(shí)顯示風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)門的狀態(tài)及開度、潤(rùn)滑站的開停、風(fēng)機(jī)軸承、電機(jī)軸承和定子的溫度、風(fēng)機(jī)的振動(dòng)、電機(jī)的電壓、電流、功率及功率因數(shù)等。

2）日?qǐng)?bào)表：每小時(shí)整點(diǎn)記錄風(fēng)機(jī)運(yùn)行的一些參數(shù)，可以通過“手動(dòng)保存數(shù)據(jù)”按鈕實(shí)時(shí)記錄。“查詢歷史報(bào)表”按鈕可以查詢過去的數(shù)據(jù)記錄，如果沒有該日?qǐng)?bào)表數(shù)據(jù)，會(huì)提示重新選擇查詢?nèi)掌凇?/p>

3）歷史曲線包括風(fēng)量負(fù)壓、振動(dòng)、溫度歷史曲線，歷史曲線記錄了風(fēng)機(jī)歷史運(yùn)行參數(shù)，通過查詢過去參數(shù)分析風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的故障。

4）報(bào)警查詢：記錄了模擬量和開關(guān)量的報(bào)警信息，通過畫面上的按鈕可以查詢過去的報(bào)警記錄。有以下幾種查詢方法：溫度報(bào)警查詢，振動(dòng)報(bào)警查詢，還可以查詢?nèi)繄?bào)警。

5）潤(rùn)滑油站：界面展示的是油站的狀態(tài)，它包括：油站當(dāng)前運(yùn)行油站泵的運(yùn)行情況，加熱器，冷卻風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況，油溫，油壓和液位是否有超限報(bào)警等。用戶登錄后還可以在界面上遠(yuǎn)超控制泵的啟停。

1.2 主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)一鍵倒機(jī)功能

主通風(fēng)機(jī)不停風(fēng)自動(dòng)倒機(jī)指在集控室內(nèi)由主通風(fēng)機(jī)司機(jī)在PLC控制柜或上位機(jī)“一鍵操作”啟動(dòng)的倒機(jī)模式，其余操作均由PLC自動(dòng)完成。

1.2.1 在PLC控制柜上一鍵倒機(jī)：（以1號(hào)主通風(fēng)機(jī)倒2號(hào)主通風(fēng)機(jī)為例）

1）檢查“倒機(jī)條件”，在各條件滿足之后，方可進(jìn)行一鍵倒機(jī)操作，如圖1所示。

圖1 倒機(jī)條件

圖2 主通風(fēng)機(jī)一鍵倒機(jī)動(dòng)作確認(rèn)流程

2）在2號(hào)主通風(fēng)機(jī)PLC控制柜上將“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“自動(dòng)”位置，在2#主通風(fēng)機(jī)PLC控制柜上將“一鍵倒機(jī)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“1倒2”位置。

3）主通風(fēng)機(jī)開始自動(dòng)倒機(jī)，按一鍵倒機(jī)動(dòng)作確認(rèn)流程檢查確認(rèn)，如圖2所示。

4）倒機(jī)成功后，將2號(hào)主通風(fēng)機(jī)PLC控制柜上“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“運(yùn)行”位置，“一鍵倒機(jī)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“零位”位置。

1.2.2 在上位機(jī)上一鍵倒機(jī)：（以1號(hào)主通風(fēng)機(jī)倒2號(hào)主通風(fēng)機(jī)為例）

1）在系統(tǒng)主畫面上登錄用戶管理員，主畫面上“1?2”按鍵將會(huì)激活。

2）單擊主畫面上“1→2”按鍵，系統(tǒng)會(huì)彈出確認(rèn)對(duì)話框，如圖3所示。

圖3 倒機(jī)確認(rèn)對(duì)話框

3）單擊“倒機(jī)條件”，會(huì)彈出倒機(jī)條件畫面，檢查無(wú)誤后，在2號(hào)主通風(fēng)機(jī)PLC控制柜上將“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“自動(dòng)”位置，再單擊確認(rèn)，倒機(jī)開始。

4）主通風(fēng)機(jī)開始自動(dòng)倒機(jī)，按主通風(fēng)機(jī)一鍵倒機(jī)確認(rèn)流程檢查確認(rèn)，如圖4所示。

圖4 倒機(jī)確認(rèn)流程

5）倒機(jī)完畢，系統(tǒng)自動(dòng)彈出倒機(jī)完成對(duì)話框。

6）將2號(hào)主通風(fēng)機(jī)PLC控制柜上“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“運(yùn)行”位置。點(diǎn)擊“OK”確認(rèn)，返回主畫面。

1.3 故障提示功能

系統(tǒng)投入使用前，用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行報(bào)警設(shè)置，主要包括：軸承和定子溫度設(shè)置高溫報(bào)警限、線電壓設(shè)低電壓報(bào)警限、電流設(shè)過流報(bào)警限、風(fēng)量設(shè)低限、負(fù)壓設(shè)高限報(bào)警等。

系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的報(bào)警限及PLC控制系統(tǒng)的報(bào)警程序，對(duì)主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障及時(shí)彈出報(bào)警提示，同時(shí)鳴笛警示主通風(fēng)機(jī)司機(jī)，便于第一時(shí)間對(duì)故障進(jìn)行處理或倒機(jī)操作，確保礦井主通風(fēng)系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2 應(yīng)用效果

2.1 縮短倒機(jī)時(shí)間

1）將插板風(fēng)門更換為更安全可靠的立式旋葉式風(fēng)門、水平對(duì)空旋葉式風(fēng)門，立式旋葉式風(fēng)門動(dòng)作時(shí)間約40s，水平對(duì)空旋葉式風(fēng)門動(dòng)作時(shí)間約30s，僅此一項(xiàng)就可將倒機(jī)時(shí)間縮短約1.2min。

2）一鍵倒機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用后，全部操作自動(dòng)運(yùn)行并檢查確認(rèn)，主要通風(fēng)機(jī)司機(jī)不用去現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)，即避免了人員誤操作，又減少人員在現(xiàn)場(chǎng)與主控室來往時(shí)間。

3）通過調(diào)試試運(yùn)行統(tǒng)計(jì)倒機(jī)時(shí)間：約3min左右。

2.2 簡(jiǎn)化主要通風(fēng)機(jī)倒機(jī)程序

1）電控系統(tǒng)改造：除保留風(fēng)機(jī)稀油站PLC控制程序外，主控柜與電機(jī)稀油站、勵(lì)磁柜、風(fēng)機(jī)控制高壓開關(guān)柜間線纜全部重新接線，重新定義各模塊，對(duì)主要通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，改造后所有的設(shè)備運(yùn)行情況、檢查確認(rèn)流程全部由PLC自動(dòng)檢查確認(rèn)完成。

2）完善主要通風(fēng)機(jī)一鍵倒機(jī)程序：（以1#主要通風(fēng)機(jī)倒2#主要通風(fēng)機(jī)為例）

全面檢查檢修2#主要通風(fēng)機(jī)各設(shè)備情況，具備開機(jī)條件——匯報(bào)礦調(diào)度信息中心——將2#主要通風(fēng)機(jī)PLC控制柜上“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“自動(dòng)”位置——在2#主要通風(fēng)機(jī)PLC控制柜上將“一鍵倒機(jī)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“1倒2”位置——開始倒機(jī)，約3min后倒機(jī)完成——將2#主要通風(fēng)機(jī)PLC控制柜上“操作狀態(tài)”轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)至“運(yùn)行”位置。

3）系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)：硬件接口為以太網(wǎng)接口，通過網(wǎng)線接入以太網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)時(shí)將主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至濟(jì)寧二號(hào)煤礦運(yùn)轉(zhuǎn)工區(qū)值班室、礦調(diào)度信息中心監(jiān)控平臺(tái)及煤業(yè)公司監(jiān)控平臺(tái)，滿足兗州煤業(yè)股份有限公司礦井主要通風(fēng)機(jī)“三化”融合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 實(shí)現(xiàn)不停風(fēng)機(jī)倒機(jī)

主要通風(fēng)機(jī)一鍵倒機(jī)系統(tǒng)，在倒機(jī)程序設(shè)計(jì)時(shí)，滿足在運(yùn)行風(fēng)機(jī)不停的情況下，首先開啟備用風(fēng)機(jī)，待備用風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再進(jìn)行風(fēng)路的切換，整個(gè)倒機(jī)過程不停風(fēng)，解決了傳統(tǒng)倒機(jī)方式下倒機(jī)過程中通風(fēng)系統(tǒng)短時(shí)無(wú)風(fēng)的問題。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，煤礦主要通風(fēng)機(jī)的故障多發(fā)生在風(fēng)機(jī)切換過程中的電機(jī)啟動(dòng)時(shí)刻，該系統(tǒng)的倒機(jī)方式有效地避免了這一問題。

3 經(jīng)濟(jì)效益

1）風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，每小時(shí)自動(dòng)保存一次運(yùn)行數(shù)據(jù)，主通風(fēng)機(jī)房每班可減少一名主通風(fēng)機(jī)司機(jī)，按照每月內(nèi)部市場(chǎng)工資3000元/人計(jì)算，年度創(chuàng)效：

2）原倒機(jī)過程中風(fēng)門操作需一名檢修人員進(jìn)行，一鍵倒機(jī)系統(tǒng)投入使用后，可減少一名檢修人員，按照每月內(nèi)部市場(chǎng)工資5000元/人計(jì)算，年度創(chuàng)效：

3）主通風(fēng)機(jī)一鍵倒機(jī)系統(tǒng)安全可靠，避免因主通風(fēng)機(jī)倒機(jī)出現(xiàn)停機(jī)故障或人為誤操作造成設(shè)備損壞，導(dǎo)致礦井停風(fēng)停產(chǎn)撤人，影響礦井安全生產(chǎn)，按一小時(shí)1000t煤計(jì)，每噸煤按300元計(jì)算，每影響礦井生產(chǎn)一小時(shí)，每小時(shí)直接經(jīng)濟(jì)損失為：1000×300=30（萬(wàn)元），該系統(tǒng)有效地避免了類似事故的發(fā)生，安全效益為30萬(wàn)元/h。

4 結(jié)束語(yǔ)

1）一鍵倒機(jī)程序使倒機(jī)操作便捷化、自動(dòng)化，倒機(jī)時(shí)間由原來的6min左右縮短至3min左右，主通風(fēng)機(jī)司機(jī)工作效率提高一倍。并且減少了人員檢查確認(rèn)流程，降低人為誤操作導(dǎo)致的故障發(fā)生率。

2）在運(yùn)行風(fēng)機(jī)不停的情況下，首先開啟備用風(fēng)機(jī)，待備用風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再進(jìn)行風(fēng)路的切換，整個(gè)倒機(jī)過程不停風(fēng)，解決了傳統(tǒng)倒機(jī)方式下倒機(jī)過程中通風(fēng)系統(tǒng)短時(shí)無(wú)風(fēng)的問題，有效地保障了井下礦工生命安全。