矿井主扇不停风倒机系统

矿井主扇不停风倒机系统的运用作者：贾清华来源：《价值工程》2012年第31期摘要：我国大部分煤矿都属于高瓦斯矿井，瓦斯超标是影响矿井安全生产的主要安全隐患之一。

矿井通风系统承担着从井下排出有毒气体、提供新鲜空气的重要任务。

而目前我国大部分矿井所使用的通风设备都是上世纪的产品，普遍比较陈旧，存在各种不足，尤其是需要停风倒机，而且倒机时间过长。

从而导致矿井短时间通风能力不足，井底瓦斯含量瞬时集聚超标而产生巨大安全隐患，严重威胁矿井安全生产和矿工人身安全。

通过运用ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统实现了通风机的快速切换，倒机时间缩短，将原主扇通风机倒机时间由现在的五分钟以上甚至十分钟，缩短到一分钟左右甚至更短。

使得主扇通风机倒机这个安全的薄弱环节得到了改善，对矿井的安全生产有着巨大的意义。

Abstract： Most of our coal mines belong to high-gas coal mine. Gas exceeded is one of the security risks for mine safety production. The mine ventilation system undertakes the important task of discharging toxic gases and supplying fresh air from the underground. Most of ventilation systems of mine are the products of the last century， so they are generally older and have various shortcomings， especially they need down machine and the time is too long， which results not enough ventilation capacity in a short period and the instantaneous agglomeration of the gas in the bottom of the well， so it will produce a huge security risk for the safety production and the miners' personal safety. To achieve the rapid switching of the ventilator， this paper used the ZKKG-1 inverted machine system of the main fan ventilator to keep the wind of the mine. This system reduced the time to a minutes or less from more than five minutes to ten minutes， and improved this weak link， so it has great significance for the safety production of the mine.关键词：主扇；不停风；倒机Key words： fan；kept the wind；down machine中图分类号：TD72 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）31-0028-031 ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统的组成及功能ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统由两大部分组成：1.1 不停风倒机监控及控制系统 ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统中的核心是高端PLC及工控机，其内部专门设计了为不停风倒机的风机处理故障的专家系统及热备用倒机软件程序，此外还配备传感（变送）器、信号测取装置、通讯装置、输出及显示装置等等。

引言主通风机和局部通风机是煤矿井下通风的主要设备。

井下要实现通风系统独立完善和可靠达标，必须实行双风机一用一备，并定期对通风机进行人工切换，避免风机长时间运行导致功能性损伤。

《煤矿安全规程》规定，主通风机的切换时间必须≤10 min，局部通风机要立即切换，否则必须立即停电撤人。

而实际切换时除耽误时间较长和客观制约因素较多外，还存在如下诸多问题：风机和矿井通风系统不匹配，短时间非持续性供风量无法满足边远巷道所配风量；正常倒机时引起井下风量的“蝴蝶效应”，造成不可避免的瓦斯积聚；倒机前备用风机存在联机故障，无法有效实现切换或切换后风量不足；频繁切换导致井下停风时间过长，甚至全矿井停风。

为了提高矿井通风系统的自动化水平和可靠性，实现定期不停风自动倒机和异常状态智能控制，矿井主通风机的远程监控，甚至主通风机的无人值守，是煤矿主通风机安全运行的发展方向，这也是实现煤矿信息化、综合自动化战略的重要一步。

主通风机不停风倒机技术是矿井通风安全的重要保障[1]1系统技术分析本项目主要针对矿井主扇突发性故障而倒机困难及在每月一次的正常倒机中需要停风倒机，倒机时间长，容易引起井下局部瓦斯积聚和超限的问题，进行矿井主扇不停风自动化切换技术研究，通过技术革新和设备改进，确保实现如下技术目标。

实现对矿井主扇电流、电压、频率、相位角等性能参数的实时监测；在每月一次的正常倒机中及主扇及其附属设备发生机械故障的情况下，使用主扇不停风自动倒机系统实现矿井主扇的倒机工作；实现双主扇热备用，确保备用风机性能稳定；实现井下通风动力不停止状态下两台主通风机的自动切换控制；实时在线监测主通风机的风压、风量、轴功率等主要性能参数，实时在线监测配套电机的主要电气参数，如电流、电压、功率、功率因数等，实时在线监测轴承温度、径向轴向振动、电机绕组温度等参数；能在监控中心同步显示风机及风门系统的模拟运行画面，监测风机开停信号、正反风信号、风门启闭信号；实现监测数据的实时显示、存储、查询、打印等功能。

矿井主风机倒机自动控制系统摘要矿井巷道用的通风系统，在矿业的安全生产中起着至关重要的作用。

矿井的瓦斯爆炸，与巷道的通风是否顺畅，风量的足否都有着直接关系，一旦通风不畅，瓦斯浓度升高到一定程度，即会造成爆炸塌井，造成重大事故，危及矿工的生命安全。

现在运行的系统大部分采用停机倒机的操作方式，在倒机的短暂停风时间内（一般2-4分钟）曾出现瓦斯超限，给安全生产带来隐患。

所以，采用不断风的倒机方式，对生产安全具有相当大的意义。

关键词主风机；控制系统；倒机方式1现行主风机结构方式1）碟阀关闭的形式。

采用大闸板互联的形式控制风道开闭通过风道上的闸板进行控制，两个闸板互相连锁，通过一个绞车控制，此起彼落。

2）开启式风门结构。

这种风机结构为电机外置式，风门控制位置在地面之下，通过开启的方式来关闭和开通风道，关闭风道通过门的自重来达到，开启通过绞车拉起。

以上结构都有一个共同点：只能处在两个位置，要么开要么闭。

且风机的启动均在风门打开的情况下，属于重载启动，启动电流也比较大。

2系统改造及控制为了达到风量的基本均衡倒机，必须让两个风机风门具有连续调节的能力，只有当风门具有调节能力的时候，才能通过自动化系统实现倒机时风量的波动控制在有效范围内。

对于第一种结构，风门为碟阀，可以采用在风门的头部安装伺服机构改造成类似调节阀的结构。

而对于后两种，因为与风门是通过软连接进行的，所以必须将其改造成硬连接，并在硬连接机构上安装伺服机构，也可以改造成类似调节阀的形式。

将风门都改成类似调节阀的形式后，就可以实现自动倒机，且风量变化波动不大。

现在以第一种的情况，来说明改造过程。

1）改造碟阀。

将碟阀改造成调节阀，执行机构采用三相异步电机与减速器和锁紧机构一体的结构形式，伺服机构采用高可靠性大扭矩低压变频器，低压变频的驱动信号来自PID 调节系统。

这样就构成一个简单的伺服机构。

2）控制系统。

控制以立井风机的负压为控制目标，蝶形调节阀的控制过程采用变频作为驱动机构的好处其调速范围宽，可以慢动以适应PID调节，也可以快速动作适应一些特殊变化（如快速躲过喘振）。

立志当早，存高远
主要通风机不停机一键倒台
郁山煤业原有主通风机功率不匹配，有效风量不能满足矿井生产需要，主通风机的倒台步骤繁琐，消耗时间长，并且在倒台期间会暂停供风，具有极大的风险性。

经公司研究决定改造通风系统，配置新型节能低噪声风机进行改造。

与风机厂家一道研制出新型的矿井不停风倒机系统，结束主通风机倒机需要停风的历史，有利于控制井下空气中瓦斯含量，实现矿井连续供风。

二、主要创新点
通过调研、讨论，要实现矿井连续供风，必须解决倒台期间的短时停风问题。

我们和厂家工程技术人员共同公关，通过分别设置2 组水平门和2 组垂直门实现了风机倒台期间不停风，但是倒台期间需要操作人员通过各种按钮进行操作，容易出现误操作，随即我们通过PLC 进行控制，终于实现了操作人员只需要点动一个按钮就能实现风机一键倒台的功能。

经过运行我们发现水平门上面有个防护盖，主要作用是雨天防止雨水通过水平门进入通风巷道和减小风机噪音功能。

由于水平门厂家设计时未考虑风机倒台时水平门要先打开进风(水平门打开前必须先移开防护盖)，防护盖比较沉重至少要6 个人才能把防护盖移开，在需要倒机时，维修人员不能及时赶到，风机操作工单独无法倒机，可能延误倒机操作，根据上述情况，机电副总拓保军带领机电技术人员进行公关，对水平门进行简单改造，实现了防护盖与水平门联动自动打开，实现了通风机司机单人就可进行不停风倒机，确保了矿井连续通风。

三、设计原理
本系统采用的新型煤矿主通风机不停风倒机模式，该倒机模式的最突出特点在于实现倒机过程中通风动力的有效持续供应。

在倒机过程中风路切换是实现倒机的重要过程，不停风倒机系统的风路切换是用四个风门联合动作来完成，。

ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统-图文但是，目前我国大部分矿井所使用的通风设备都是上世纪的产品，普遍比较陈旧，存在各种不足。

尤其是需要停风倒机，而且倒机时间过长。

在此期间，难以保证主通风风机倒机期间通风动力的持续供应，从而导致矿井短时间通风能力不足，井底瓦斯含量瞬时超标而产生巨大的安全隐患，从而严重威胁到矿井的安全生产和工人的生命安全。

由于矿井生产环境的特殊性，出于对矿井工人生命财产的尊重、对矿井安全生产的不懈追求，作为最早发展产学研结合的矿山装备企业，我们有义务对现有的矿井通风系统进行改进和革新，结束主扇倒机需要停风的历史，在矿井生产中不间断的为井下提供足够的风量，严格控制井下空气中的瓦斯含量，尽可能排除由于通风不畅导致的安全隐患。

ZKKG-1型矿井主扇风机不停风倒机系统就是在此背景下研制的高效可靠的井下通风系统。

一ZKKG-1型主扇风机不停风倒机系统的作用及影响众所周知在高瓦斯矿井，瓦斯积聚和瓦斯超限是矿井安全生产的重大隐患，而矿井风井不定期的风机倒机则承受着避免瓦斯积聚和瓦斯超限等安全标准的巨大挑战，过长的倒机时间是一般高瓦斯矿井所不能承受的。

与“主通风机的故障停机和运行异常”造成煤矿通风系统源头失稳而引发的瓦斯超限事故的重要原因相比，主通风机倒机停风造成的瓦斯超限事故更为常见。

因为主通风机按照传统的“停机倒机”操作方式在定期倒机过程中的“短时停风”以及由于传统的“停机倒机”模式中备用风机为冷备用方式，一旦备用风机因为意外无法按预期启动，煤矿通风在短时间内将难以恢复而形成通风失稳，对于“高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井”，很容易引发瓦斯超限事故，威胁煤矿的生产安全。

本系统独创了通风机热备用的思路，可以保证在主通风机倒机期间通风动力的持续供应，具有矿井主通风机不停风自动倒机、“一键式”操作倒机和自动识别运行通风机故障的功能，通过检测及控制系统，逻辑控制快速开启或闭合自密型新式风门，实现通风机的快速切换，使倒机过程中对通风系统的影响由传统方式下的“系统停风”缩短为“风量波动”，故障状态下的倒机时间缩短，将原主扇通风机倒机时间由现在的五分钟以上甚至十分钟，缩短到四十秒左右甚至更短。

煤矿主要通风机不停风倒机优化改造作者：温欢迎高杰来源：《科学与财富》2016年第15期摘要：根据《煤矿安全规程》规定煤矿主要通风机在运行一个月必须进行检修并倒机，也就是先检修备用主扇，检修完毕后再停止在用主要通风机，开启备用主要通风机。

一矿北二两台轴流式主要通风机倒台运行过程中，必须先停止运行的通风机，在运行通风机风门完全关闭后，才将备用通风机开启。

在通风机倒机过程中，会造成井下短暂的风流中断，为了安全起见，供风区域采掘头面人员需要撤离。

在通风机倒台过程中，短暂停风（通风系统失稳）时间内，供风区域内的高突采掘头面出现瓦斯超限具有普遍性，给矿井安全生产埋下了隐患。

因此，如何保证倒机过程中风量、负压的平稳过渡，有效抑制瓦斯不超限，要从解决倒机过程中通风系统失稳入手设计倒机方案，并最终实现矿井主要通风机不停风自动倒机，对矿井采掘头面安全生产具有重大的意义。

关键词：主要通风机；不停风；自动倒机1 方案分析高突矿井主通风机按照现有的方式倒机时，即使经历短暂的停机（一般2～4min）也会出现瓦斯超限现象，给安全生产带来隐患，因此，要想实现不停风，其前提就是不停机。

本课题就是研究在不停机情况下的通风机自动倒机系统，涉及各种倒机方案的设计及其可行性评价。

不停风倒机方案的设计主要考虑以下方面问题：井下通风系统稳定，井下瓦斯不超标，通风机设备的运行安全和双回路供电电网的承受能力等，同时主通风机倒机过程要遵循安全、可靠、稳定、经济、节能等原则。

2 关键问题及研究重点分析通风机正常停机倒机过程中很常规的问题在不停风倒机过程中会带来一系列的问题：（1）通风机倒机过程中，如何避开通风机的喘振区，从而确保通风设备安全。

（2）通风机在大风阻下的堵转问题，以及对于通风机设备安全的影响。

（3）通风机倒换过程中2个风门同时开启时，在备用通风机启动之前产生的风路短路，以及备用通风机启动之前因风路短路造成的备用通风机反转对正向启动的阻力。

不停风倒机系统技术要求XX煤矿风井采用31号对旋风机，单风机电机功率为2×450kw，风量设计指标193.65m³∕s，参考最大负压为2400.53pa。

由于XX煤矿属于煤与瓦斯突出型矿井，主扇倒机时造成的井下停风对于矿井构成了较大的安全隐患，故主通风系统应配备主扇不停风倒机系统，保证倒机过程中井下不停风，且风量稳定。

主扇不停风倒机系统所配备的风门应置于风道中，布置顺序应为从风机端至风井端依次为对空测试风门、立式挂网风门和立式备用检修风门，且对空测试风门中心线距离风机入口应大于9米。

为保证风机安全不可使用蝶阀门进行不停风倒机。

不停风倒机监控系统中应配备风机在线监测系统，可对风机各项参数实时监测并具备报警功能，应实现对风机的全智能化控制，应实现一键启动、一键不停风倒机、故障下的自动不停风倒机。

一、不停风倒机风门系统的主要功能和配置：A）不停风倒机风门系统由立式挂网风门、对空测试风门、备用检修风门组成，其设计结构及布置结构应满足不停风倒机的需要；并满足一风机正常挂网运转，另一风机可进行热备、测试和进行维修维护的需要。

B）立式挂网风门和对空测试风门应采用自密式旋叶风门。

风门叶片所用钢板采用双层不锈钢316L材料，为保证叶片强度和在风道内的风阻情况，叶片应设计为菱形结构，叶片菱形锐角端角度应大于4°，并小于6°；叶片中轴应采用40Cr的材料；风门长期受到较大的负压载荷，如门框变形则会使风门产生漏风，所以门框采用BS600MC高强度合金钢材质；风门密封用橡胶须选用气密性好、耐热、耐臭氧、耐老化、耐酸碱、耐化学药品、抗疲劳、吸震、电绝缘等性能的中空发泡橡胶，密封件型式为B型和P型两种，风门关闭时应密闭性好，漏风少。

风门设计原理应满足在理论条件下无动力自开和自密原理，以加强风门整体密封性。

C)自密式旋叶风门应采用BERNARD单回转电动执行机构，其驱动方式为电动、手动两用，开闭要灵活、快速、准确、可靠，且使用方便，开启/关闭时间在40秒内，风门系统带传感器，显示风门启闭状态。