矿井主通风机一键切倒及反风技术的研究

矿井主通风机一键切倒及反风技术的研究

王松

新矿集团孙村煤矿 山东 泰安 271200

摘要：主通风机承担着矿井生产过程中的通风工作，其运行的稳定性与可靠性是防止井下瓦斯突出的重要保证。本文主要介绍了倒换风机的现状，重点分析了主通风机一键切倒的自动控制实现与反风技术的操作。

关键词：矿井；主通风机；一键切倒；反风技术

引言

通常情况下，矿井下瓦斯涌出量和瓦斯压力会随着矿井开采深度的增加与开采工作面的增加而变大，进而会对矿井生产作业造成极大的威胁。矿井下瓦斯浓度与瓦力压力的降低，主要通过主通风机的不间断运转来实现，因而保证主通风机运行的稳定性至关重要。但是，当主通风机倒机或者反风的时候会暂时停止运转，在主通风机停转的这段时间内矿井尤其是高突矿井内瓦斯浓度会急剧上升，出现瓦斯超标的情况，给矿井生产造成严重的安全隐患。因此，通过针对矿井主通风机一键切倒及反风技术的研究，进而实现矿井主通风机切倒过程的平稳过渡，并完成矿井内瓦斯浓度的控制，保障矿井安全生产作业，具有较强的现实意义。

1矿井主通风机控制及切倒概述

PLC技术在矿井主通风机控制方面的应用，极大的改善了主通风机切倒操作的精确性，避免了人工操作可能出现的安全事故。目前，许多矿井会选择对旋轴流式主通风机，通常是采用两台风机接替工作的管理模式，每台风机配备两台电机，通过电动蝶阀执行自动开启或关闭的动作。目前较为主流的PLC控制系统包括三菱、西门子、松下等，在PLC的控制下，能够实现矿井主通风机运行过程电流、电压、电机振动量、流量、风压、定子温度等参数的在线监控，同时还能在风机出现故障时自动进行故障类型识别与报警。其中，若PLC系统识别故障内容对主通风机可能造成严重损害，则会向执行单元发出停机指令；若控制系统识别故障并不会对主通风机造成实际的损伤，则会记录报警，但不会执行停机操作。

矿井主通风机以往的倒换模式为人工手动倒换，操作人员佩戴绝缘手套、绝缘鞋等装备以保护自己避免触电。此外，人工操作人员必须得熟练进行主通风机的倒换工作，严格控制主通风机的停风时间，如果因为人为因素导致倒换时间过长，就会造成矿井下瓦斯浓度超标，氧气含量不足的情况。主通风机从人工倒换转变为受PLC控制的自动切倒，极大的缩减了停风时间，保障了矿井的安全作业。

2 主通风机倒换技术方案

以SIEMENS S7—200系列PLC 的检测系统为例，上位机软件可采用WINCC，OPC服务器可使用PC ACCESS，以PCACCESS为基础实现系统的自动化集中控制。在此硬件基础上，通过增加主通风机的控制程序来实现一键切倒功能，为降低改造成本，上位机监控暂不更改，程序修改完成后，控制指令由PLC发出流向矿井内的工业环网，工业环网接收到指令后再将相关数据回传到集控中心。集控中心接收到数据后由KEPServerEx软件将数据上传到IFIX数据库，即可完成主通风机一键切倒控制与反风控制。需要说明的是，在此方案下，若由于集控中心数据传输出现异常导致一键切倒或反风控制无法实现时，系统会发出报警提示，现场工作人员可以通过人工操作完成主通风机的倒换以及反风操作，实现了主通风机倒换以及反风控制的双保险，此外，现场监控系统、远程控制系统以及操作执行单元之间的相互独立性，进一步提高了主通风机运行的可靠性。

3 主通风机一键切倒流程

当主通风机需要执行倒换操作时，集控中心工作人员通过以下操作即可实现主通风机的倒换功能：

首先，进入主通风机组态选项下的主界面，点击登入管理账户，主界面上会弹出用户名与密码的对话框，输入预先设定的账户信息点击登录即可进入主通风机控制界面。然后，在界面内单击“风机切倒”选项，主通风机即可开始执行倒换指令。主通风机自动切倒流程如下：停止工作风机二级电机→停止工作风机一级电机→关闭工作风机蝶阀，同步打开备用主通风机蝶阀→关闭工作主通风机蝶阀41秒后，在工作风机换相柜内操作正转停止，在备用风机换相柜内操作正转启动→打开备用风机一级电机→打开备用风机二级电机。主通风机一键切倒功能实现后通过检测系统检查当前工作风机排风静压力，待一级、二级电机监测电流稳定在正常值范围内后，即可退出操作界面，注销登录账户，主通风机自动切倒全部完成。

4 矿井主通风机反风技术

反风技术主要是针对矿井内火灾等灾害而采取的控制风流的技术措施，反风操作后，矿井内风量与风压会产生改变，瓦斯涌出量也会随之变化。

目前抽风式主通风机在我国矿井的应用更为广泛，因此文章主要介绍抽风式主通风机。矿井开采面主要采用局部反风的模式，在现有矿井通风系统内的执行较为简单。多进风井、多回风井的反风主要为区域性反风，同时，在不同矿井通风网络条件下，反风技术的实施差异性较大，具体执行方案需要结合矿井的具体情况进行制定和选择。就矿井的整体反风而言，“一进一回、多进一回”等形式的矿井通风网络的反风操作较为简单，执行复杂程度低；“一进多回、多进多回”等形式的多级主通风机通风网络，尤其是多风井通风网络，通风系统较为复杂，反风操作的执行需要结合通风网络的具体情况，不同类型的通风网络，技术方案的选择差异较大。总体而言，矿井整体的反风操作难度更大。

反风技术主要是针对矿井生产的异常情况的，因此在实践中矿井会定期开展反风演戏，以提高矿井生产异常情况应对能力。在PLC控制系统基础上，首先，操作人员依次停止工作风机的一级电机、二级电机、蝶阀以及换相柜，检查工作风机与备用风机的蝶阀与换相柜以及电机是否全部处于关闭状态，复核无误后执行以下流程：工作人员点击进入主通风机管理界面，登录管理账户→在对话框内填写用户名与密码信息，单击登录，跳转到主通风机控制界面→单击“反风操作”选项，主界面弹出对话框，提示操作人员选择工作风机或备用风机，主通风机开始执行反风。

一键反风流程为：打开反风风机蝶阀→风机换相柜反转启动→打开风机二级电机→启动风机一级电机→检查风机排风静压、风机流量，一级、二级电机电流稳定→操作完成，退出登录。

5结论

综上所述，通过对矿井主通风机切倒控制以及反风技术的优化，可以大大减少停风时间，通过PLC实现主通风机远程一键切倒与反风操作，还提高了矿井通风控制系统操作的安全性和运行的稳定性；此外，主通风机切倒操作的劳动强度大大降低，提高了矿井通风系统的人员效率，有助于提高对矿井内瓦斯浓度的控制水平与矿井的综合管理水平。

参考文献：

[1]司浩浩,张磊峰.矿井通风系统优化研究[J].能源与节能,2020(10):127-128.

[2]黄静.矿井主通风机不停风倒机系统功能与应用[J].煤矿现代化,2020(06):189-191.