矿井主要通风机反风集远程控制系统应用

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摘要：对影响主要通风机反风远程集中控制的关键因素进行分析，表明主要通风机及附属设施蝶阀、水平门和垂直门的集中控制及防爆井盖的远程控制是影响主要通风机反风远程集中控制的关键因素。对王楼煤矿实施改造升级，对其防爆井盖实施远程控制，主要通风机和其他附属设施的控制系统进行集中对接，从而实现王楼煤矿主要通风机反风集中远程控制。

关键词：反风；集中远程控制；主要通风机；PLC

国家正在极力地推展新旧动能转换，煤炭行业转变当前的作业模式已经势在必行，目前，“机械化换人、自动化减人，科技兴安”已经成新的发展方向，煤矿已经实现了排水、压风、主提升和供电系统的集中远程控制，实现了完全自动化。主要通风机为通风系统运行提供了动力，并且实施反风可以有效地减少矿井发生火灾时造成的影响。当前，主要通风机和相关附属设施控制系统相互对立，虽然能够实现远程控制，但是不能实现系统化集成控制，实现反风操作复杂耗时，在矿井发生火灾时，不能够快速及时地实现反风。故此，主要通风机与相关设施的集中远程控制对减少火灾影响和提高通风系统自动化十分有意义。

1反风操作流程及影响要素

《煤矿安全规程》在第一百五十九条对生产矿井主要通风机的性能做了明确规定，主要通风机必须能实现反风，且改变气流在巷道的方向小于10min，反风的风量应大于正常风量的40%。目前，轴流式主要通风机实现反风的方式是控制电机旋转方向，在风洞和回风井的附属设施有垂直门、水平门、蝶阀和防爆井盖。在主要通风机正常工作时，防爆井盖无须锁紧，通过负压和自重来封盖回风井口，当煤尘或者瓦斯发生爆炸时，防爆井盖通过坠陀配重和爆炸产生的冲击力瞬间打开，使爆炸的冲击波得到释放，减少冲击波对主要通风机和附属设施的破坏。当主要通风机反风时，需要锁紧防爆井盖，因为此时负压变成正压，正压有可能将防爆井盖顶开，造成气流短路。主要通风机正常工作和反风切换时，还需设置在风洞的蝶阀、水平门和垂直门配合调控风流。主要通风机实现了上位机单一操作远程控制，附属设施除了防爆井盖锁紧操作，其他附属设施蝶阀、水平门和垂直门均实现了上位机单一操作远程控制。未能实现上位机远程控制的防爆井盖锁紧操作会反风操作过程的时间。其他附属设施蝶阀、水平门和垂直门的单一远程控制同样流程繁多，增加反风响应时间。为减少主要通风机反风响应时间，必须简化操作流程，首先，将防爆井盖实现上位机单一操作远程控制，其次，将主要通风机及水平门、垂直门、蝶阀和防爆井盖的单一远程控制集中控制，实现集中远程控制，可以有效地减少反风操作时间，从而减少主要通风机反风响应时间。

2主要通风机反风集中远程控制系统原理

从三个方面着手实现主要通风机的反风集中控制，第一，防爆井盖通过电控气动锁紧装置实现电控气动控制，第二，防爆井盖电控气动锁紧装置的控制程序，第三，要通风机及附属设施和锁紧控制程序的对接集成。

2.1电控气动锁紧装置

防爆井盖的锁紧，在前期主要靠人力来完成，耗费人力，响应时间长且不可靠。后期发展的由锁紧装置、配风装置和控制箱组成的电控气动锁紧装置可以克服传统锁紧的弊端，为实现自动控制做好基础，电动气控锁紧装置构成示意图如图1所示。控制箱由五个主要部件组成，分别为指示灯、旋转开关、继电器、电源模块和断路器，控制箱主要的功能有打开显示及带点显示、控制、供电和压板锁紧等。控制箱可在远程控制系统出问题时，紧急备用。配风装置由两个主要部件组成：电动球阀和配风管，配风装置的主要功能是配置动力风源给执行气缸。锁紧装置主要是用来锁紧防爆井盖的，其由提供动力的执行气缸和实现锁紧的锁紧压板组成。锁紧装置还有8个副锁紧装置，均匀地安置在防爆井盖周边。执行气缸向前移动，从而推动压板向前移动，从而实现压紧锁紧槽。执行气缸向后移动，拉动压板向后移动，从而使压板离开锁紧槽。

2.2锁紧控制程序

为了实现集中远程控制，第一步，系统PLC控制器接入设备操作远程、就地节点、锁紧装置的合接点和分接点第二步，将锁紧控制程序编导入系统PLC控制器内，实现对各个接点的集中远程控制，当系统PLC控制器收到锁紧命令时，系统PLC控制器命令和操作指令，使各个锁紧装置能够同步锁紧，解锁时，同步打开锁紧装置，恢复正常。

2.3程序对接集成

程序集成前，主要通风机电控系统实现上位机单一操作远程控制，且相关附属设施如蝶阀、垂直门和水平门也需实现上位机单一操作远程控制，然后，将电控气动锁紧控制程序对接集成到系统PLC控制器，实现集中远程控制主要通风机反风。当进行主要通风机反风时，系统PLC控制器控制防爆井盖锁紧和主要通风机反转程序同时执行，达到“一键式”主要通风机反风。

3反风和转换正常通风操作测试

主要通风机实施反风操作时，点击“反风运行”按钮,则控制系统对主要通风机和相关附属设施下达指令，主要通风机和相关附属设施完成反风指令动作。主要通风机转换成正常通风时，点击“恢复通风”按钮，主要通风机和相关附属设施接到指令完成正常通风程序；反风与正常通风的相关设施对比动作如表1所示。

4运行效果分析

对王楼煤矿主要通风机及附属设施进行升级改造，实现集中远程控制，并且进行现场测试，测得：防爆井盖压紧需要1min左右，从开始实施反风到实现井下风流反向流动耗时5min，相对于《煤矿安全规程》要求的反风时间（10min）缩减了一半，且实测的反风风量大于《煤矿安全规程》所要求的正常运行下风量的40%。以往的单一操作控制复杂耗时，自动化程度低，耗费人力，采用集中远程控制可以有效地缩短操作和响应时间，减少火灾对设施的破坏，提升自动化程度。主要通风机采用集中远程控制的对角式通风和中央分列式的矿井会带来更大的经济效益。

参考文献：

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[2]俞建廷,董洪伟,李治纬,孙凯.田庄煤矿主要通风机一键反风系统[J].煤矿安全,2018,49(12):90-91，95.

[3]王斌.西安矿一矿多井区反风演习方案设计及实施[J].科技风,2018(27):132.

作者：王晓阳 单位：潞安矿业集团慈林山煤业有限公司夏店煤矿