礦井主要通風(fēng)機反風(fēng)集遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)應(yīng)用

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

關(guān)鍵詞：反風(fēng)；集中遠(yuǎn)程控制；主要通風(fēng)機；PLC

國家正在極力地推展新舊動能轉(zhuǎn)換，煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)變當(dāng)前的作業(yè)模式已經(jīng)勢在必行，目前，“機械化換人、自動化減人，科技興安”已經(jīng)成新的發(fā)展方向，煤礦已經(jīng)實現(xiàn)了排水、壓風(fēng)、主提升和供電系統(tǒng)的集中遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)了完全自動化。主要通風(fēng)機為通風(fēng)系統(tǒng)運行提供了動力，并且實施反風(fēng)可以有效地減少礦井發(fā)生火災(zāi)時造成的影響。當(dāng)前，主要通風(fēng)機和相關(guān)附屬設(shè)施控制系統(tǒng)相互對立，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，但是不能實現(xiàn)系統(tǒng)化集成控制，實現(xiàn)反風(fēng)操作復(fù)雜耗時，在礦井發(fā)生火災(zāi)時，不能夠快速及時地實現(xiàn)反風(fēng)。故此，主要通風(fēng)機與相關(guān)設(shè)施的集中遠(yuǎn)程控制對減少火災(zāi)影響和提高通風(fēng)系統(tǒng)自動化十分有意義。

1反風(fēng)操作流程及影響要素

《煤礦安全規(guī)程》在第一百五十九條對生產(chǎn)礦井主要通風(fēng)機的性能做了明確規(guī)定，主要通風(fēng)機必須能實現(xiàn)反風(fēng)，且改變氣流在巷道的方向小于10min，反風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)大于正常風(fēng)量的40%。目前，軸流式主要通風(fēng)機實現(xiàn)反風(fēng)的方式是控制電機旋轉(zhuǎn)方向，在風(fēng)洞和回風(fēng)井的附屬設(shè)施有垂直門、水平門、蝶閥和防爆井蓋。在主要通風(fēng)機正常工作時，防爆井蓋無須鎖緊，通過負(fù)壓和自重來封蓋回風(fēng)井口，當(dāng)煤塵或者瓦斯發(fā)生爆炸時，防爆井蓋通過墜陀配重和爆炸產(chǎn)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(fēng)機和附屬設(shè)施的破壞。當(dāng)主要通風(fēng)機反風(fēng)時，需要鎖緊防爆井蓋，因為此時負(fù)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(fēng)機正常工作和反風(fēng)切換時，還需設(shè)置在風(fēng)洞的蝶閥、水平門和垂直門配合調(diào)控風(fēng)流。主要通風(fēng)機實現(xiàn)了上位機單一操作遠(yuǎn)程控制，附屬設(shè)施除了防爆井蓋鎖緊操作，其他附屬設(shè)施蝶閥、水平門和垂直門均實現(xiàn)了上位機單一操作遠(yuǎn)程控制。未能實現(xiàn)上位機遠(yuǎn)程控制的防爆井蓋鎖緊操作會反風(fēng)操作過程的時間。其他附屬設(shè)施蝶閥、水平門和垂直門的單一遠(yuǎn)程控制同樣流程繁多，增加反風(fēng)響應(yīng)時間。為減少主要通風(fēng)機反風(fēng)響應(yīng)時間，必須簡化操作流程，首先，將防爆井蓋實現(xiàn)上位機單一操作遠(yuǎn)程控制，其次，將主要通風(fēng)機及水平門、垂直門、蝶閥和防爆井蓋的單一遠(yuǎn)程控制集中控制，實現(xiàn)集中遠(yuǎn)程控制，可以有效地減少反風(fēng)操作時間，從而減少主要通風(fēng)機反風(fēng)響應(yīng)時間。

2主要通風(fēng)機反風(fēng)集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)原理

從三個方面著手實現(xiàn)主要通風(fēng)機的反風(fēng)集中控制，第一，防爆井蓋通過電控氣動鎖緊裝置實現(xiàn)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(fēng)機及附屬設(shè)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(yīng)時間長且不可靠。后期發(fā)展的由鎖緊裝置、配風(fēng)裝置和控制箱組成的電控氣動鎖緊裝置可以克服傳統(tǒng)鎖緊的弊端，為實現(xiàn)自動控制做好基礎(chǔ)，電動氣控鎖緊裝置構(gòu)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(zhuǎn)開關(guān)、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。控制箱可在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)出問題時，緊急備用。配風(fēng)裝置由兩個主要部件組成：電動球閥和配風(fēng)管，配風(fēng)裝置的主要功能是配置動力風(fēng)源給執(zhí)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(zhí)行氣缸和實現(xiàn)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(zhí)行氣缸向前移動，從而推動壓板向前移動，從而實現(xiàn)壓緊鎖緊槽。執(zhí)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(xiàn)集中遠(yuǎn)程控制，第一步，系統(tǒng)PLC控制器接入設(shè)備操作遠(yuǎn)程、就地節(jié)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(dǎo)入系統(tǒng)PLC控制器內(nèi)，實現(xiàn)對各個接點的集中遠(yuǎn)程控制，當(dāng)系統(tǒng)PLC控制器收到鎖緊命令時，系統(tǒng)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(fù)正常。

2.3程序?qū)蛹?/p>

程序集成前，主要通風(fēng)機電控系統(tǒng)實現(xiàn)上位機單一操作遠(yuǎn)程控制，且相關(guān)附屬設(shè)施如蝶閥、垂直門和水平門也需實現(xiàn)上位機單一操作遠(yuǎn)程控制，然后，將電控氣動鎖緊控制程序?qū)蛹傻较到y(tǒng)PLC控制器，實現(xiàn)集中遠(yuǎn)程控制主要通風(fēng)機反風(fēng)。當(dāng)進(jìn)行主要通風(fēng)機反風(fēng)時，系統(tǒng)PLC控制器控制防爆井蓋鎖緊和主要通風(fēng)機反轉(zhuǎn)程序同時執(zhí)行，達(dá)到“一鍵式”主要通風(fēng)機反風(fēng)。

3反風(fēng)和轉(zhuǎn)換正常通風(fēng)操作測試

主要通風(fēng)機實施反風(fēng)操作時，點擊“反風(fēng)運行”按鈕,則控制系統(tǒng)對主要通風(fēng)機和相關(guān)附屬設(shè)施下達(dá)指令，主要通風(fēng)機和相關(guān)附屬設(shè)施完成反風(fēng)指令動作。主要通風(fēng)機轉(zhuǎn)換成正常通風(fēng)時，點擊“恢復(fù)通風(fēng)”按鈕，主要通風(fēng)機和相關(guān)附屬設(shè)施接到指令完成正常通風(fēng)程序；反風(fēng)與正常通風(fēng)的相關(guān)設(shè)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(fēng)機及附屬設(shè)施進(jìn)行升級改造，實現(xiàn)集中遠(yuǎn)程控制，并且進(jìn)行現(xiàn)場測試，測得：防爆井蓋壓緊需要1min左右，從開始實施反風(fēng)到實現(xiàn)井下風(fēng)流反向流動耗時5min，相對于《煤礦安全規(guī)程》要求的反風(fēng)時間（10min）縮減了一半，且實測的反風(fēng)風(fēng)量大于《煤礦安全規(guī)程》所要求的正常運行下風(fēng)量的40%。以往的單一操作控制復(fù)雜耗時，自動化程度低，耗費人力，采用集中遠(yuǎn)程控制可以有效地縮短操作和響應(yīng)時間，減少火災(zāi)對設(shè)施的破壞，提升自動化程度。主要通風(fēng)機采用集中遠(yuǎn)程控制的對角式通風(fēng)和中央分列式的礦井會帶來更大的經(jīng)濟效益。

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作者：王曉陽 單位：潞安礦業(yè)集團慈林山煤業(yè)有限公司夏店煤礦