【摘要】：根據(jù)建設(shè)現(xiàn)代化綜合自動化礦井和降低能耗的要求，需要建設(shè)節(jié)能、高效、安全、先進的綜合自動化控制系統(tǒng)，本文介紹了我礦2800kw主要通風(fēng)機自動控制系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)自動化倒臺、監(jiān)控、數(shù)字采集等一系列功能。
　　關(guān)鍵詞：通風(fēng)機，自動化控制，應(yīng)用
　　
　　0引言
　　在煤礦生產(chǎn)中，通風(fēng)機屬一級保安負荷，直接關(guān)系到井下工作人員的人身安全以及煤礦的安全生產(chǎn)。所以，對通風(fēng)機運行的可靠性要求很高，另外，根據(jù)建設(shè)現(xiàn)代化綜合自動化礦井和降低能耗的要求，需要建設(shè)節(jié)能、高效、安全、先進的綜合自動化控制系統(tǒng)。這就要求礦井各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)都將實現(xiàn)計算機控制。
　　平煤股份六礦隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，在平煤股份六礦北山通風(fēng)機安裝了2800KW大功率通風(fēng)機，實現(xiàn)通風(fēng)機自動化控制，并在自動控制方式下可以實現(xiàn)遙控，達到了安全、可靠、高效、先進性綜合自動化控制的要求。本文主要對平煤股份六礦大功率通通風(fēng)機自動化電控系統(tǒng)進行介紹。
　　1通風(fēng)機電控系統(tǒng)簡介
　　平煤股份六礦北山新通風(fēng)機是2臺ANN-3600/2000N型礦井動葉可調(diào)軸流通風(fēng)機，一用一備。通風(fēng)機配套電機為異步電動機，額定電壓為：6kV，額定功率：2800kW，每臺通風(fēng)機配一套潤滑油站和液壓泵站。由六礦北山35kV變電站饋出6kV電源直接供電，采用雙回路供電方式。
　　2通風(fēng)機電控系統(tǒng)組成
　　2.1通風(fēng)機啟動裝置
　　通風(fēng)機直接啟動沖擊電流很大，給電網(wǎng)造成很大波動。而且這樣對電機本身絕緣不好，會使電機受到?jīng)_擊，降低電機壽命。而新通風(fēng)機是“零角度”啟動，而且配有軟啟動裝置。這樣可以大大減小啟動電流，減少對電網(wǎng)的沖擊，而且對電機和通風(fēng)機沒有沖擊，有利于延長設(shè)備壽命。
　　通風(fēng)機電機啟動方式采用大功率軟啟
　　
　　
　　動裝置來減少通風(fēng)機電機的啟動電流，高壓軟起動裝置在結(jié)構(gòu)上分為：主回路、旁路、反饋回路和控制回路等幾個部分。其中主回路由三路晶閘管系統(tǒng)組成，每一路包括輸入接線端子（接電源）和輸出接線端子（接負載）。旁路主要部件是高壓真空接觸器，輸入和輸出端子分別跨接在三路晶閘管的電源和負載之間。反饋回路主要部件是分壓電阻總成和反饋板，為控制器提供反饋信號。
　　2.2通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)
　　本系統(tǒng)由PLC低壓控制柜、潤滑油、液壓泵站就地控制箱、UPS不間斷電源，以及2套控制操作臺組成，采用工控界最為成熟和典型的互備冗余的PLC監(jiān)控模式，能夠?qū)Ω邏浩饎庸竦碾娏繉崿F(xiàn)遙測、遙控功能，每套控制裝置采用RS－485通訊協(xié)議實現(xiàn)與遠程模塊的現(xiàn)場控制總線聯(lián)網(wǎng)。在通風(fēng)機房控制室設(shè)二臺監(jiān)控管理計算機，采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式采集各控制裝置的信號，并進行集中控制和管理，可以通過工業(yè)以太網(wǎng)與礦調(diào)度室或機電設(shè)備管理服務(wù)器進行通訊，實現(xiàn)兩者數(shù)據(jù)交換和共享，同時，接受礦調(diào)度室或機電設(shè)備管理服務(wù)器的控制、調(diào)度指令。具有極大的先進性、可靠性、安全性。
　　新通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)對于不同的故障都有不同形式的報警。對這些故障報警，監(jiān)控系統(tǒng)有不同形式的響應(yīng)。比如，對一些不影響通風(fēng)機正常運行的故障，監(jiān)控系統(tǒng)只作用于報警，不作用于通風(fēng)機的控制。對于那些影響通風(fēng)機正常運行的故障，監(jiān)控系統(tǒng)先發(fā)出預(yù)警，經(jīng)過一段延時之后作用于跳閘。另外，監(jiān)控系統(tǒng)還可以對通風(fēng)機的一些故障作出判斷后，可以自動消除故障。比如瞬時失電故障，實現(xiàn)自動恢復(fù)功能。當(dāng)油站運行油泵發(fā)生故障時，另外一臺油泵可以開啟。而這些操作都不需要操作人員的干預(yù)，監(jiān)控系統(tǒng)可以自動完成。
　　2.3通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)核心
　　系統(tǒng)采用公司的S7-300系列PLC作為每個子控系統(tǒng)的控制核心，輔之以著名的工業(yè)監(jiān)測、監(jiān)視、控制軟件MCGS(網(wǎng)絡(luò)功能)，
　　為保證本控制系統(tǒng)的先進性，我們機房內(nèi)的所有設(shè)備均采用PLC控制，每個子控系統(tǒng)的控制核心，輔之以著名的工業(yè)監(jiān)測、監(jiān)視、控制軟件MCGS,為保證扇通風(fēng)機運行的可靠性，PLC選用日本西門子S系列作為控制核心。
　　2.4通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)供電保證方式
　　為了確保PLC工控機的安全和可靠運行，為系統(tǒng)提供純凈穩(wěn)定的控制電源，選用山特公司的型號為C10KS的在線式不間斷電源（UPS）一個，另配24Ah電池20個。可以保證通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)在掉電狀態(tài)下可靠運行2小時以上，從而保證了通風(fēng)機的可靠運行。
　　2.5通風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)
　　2.5.1采集通風(fēng)機的數(shù)據(jù)
　　對通風(fēng)機主要采集通風(fēng)機運行的風(fēng)量和負壓數(shù)據(jù)，通風(fēng)機軸承溫度，電機兩端軸承和定子溫度雙重檢測以及通風(fēng)機振動，喘振失速，葉片角度等參數(shù)。這些參數(shù)的實時監(jiān)測可以保證通風(fēng)機的安全可靠運行。
　　2.5.2采集電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)
　　對于通風(fēng)機電氣部分采集高壓進線柜檢測電壓、電流信號，高壓電機起動柜檢測主電機電壓、電流、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等參數(shù)。
　　高、低壓柜部分提供所需檢測電參量的（4～20mA）信號及各開關(guān)（隔離開關(guān)、斷路器、儲能機構(gòu)、以及故障保護動作）動作的非電量接點信號，并通過系統(tǒng)與高壓綜保的通信接口（RS-485）協(xié)議代碼進行通訊，實現(xiàn)對高壓部分進行監(jiān)測。
　　2.5.3采集潤滑油站和液壓站的數(shù)據(jù)
　　監(jiān)控系統(tǒng)對于兩臺油泵的運行狀態(tài)、兩個油箱加熱器狀態(tài)及監(jiān)控油站工藝參數(shù)：出油管油溫、流量、油壓、油箱油溫、油位、過濾器差壓、冷卻水管流量、動葉執(zhí)行器狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。
　　2.5.4采集風(fēng)門等電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)
　　監(jiān)控系統(tǒng)還對通風(fēng)機的風(fēng)門、檢修門狀態(tài)及電機制動裝置狀態(tài)等通風(fēng)機輔助設(shè)備進行在線監(jiān)控。
　　3監(jiān)控系統(tǒng)控制方式
　　3.1通風(fēng)機系統(tǒng)工作方式
　　通風(fēng)機系統(tǒng)設(shè)有自動、手動、檢修三種控制方式。在自動方式運行下，是按預(yù)先編制的程序進行集中控制。手動方式是當(dāng)監(jiān)控管理計算機和控制PLC全部癱瘓時，通過硬件設(shè)備起停按鈕緊急開車方式。主要的保護通過繼電器起作用，確保通風(fēng)機及相關(guān)設(shè)備不出安全事故。當(dāng)通風(fēng)機檢修方式下運行是用于另一臺通風(fēng)機在運行，本臺通風(fēng)機檢修完成后的短時試運行或通風(fēng)機調(diào)試方式，過程類似自動方式，只是進風(fēng)由檢修門進風(fēng)。
　　
　　圖1：通風(fēng)機啟動流程
　　以上各種不同運行方式是滿足通風(fēng)機在不同狀態(tài)下生產(chǎn)的需要所做的。在不同的運行方式下，采用不同的運行狀態(tài)。通風(fēng)機具體啟動流程如圖1所示。
　　根據(jù)采集的數(shù)據(jù)和信息，建立各類信息庫。根據(jù)工藝要求編程，自動進行通風(fēng)機所屬設(shè)備的順序起動、停止和各類保護。通風(fēng)機葉片根據(jù)穩(wěn)定風(fēng)量和通風(fēng)機運行的狀況進行葉片角度的自動調(diào)節(jié)。操作站以人機對話方式指導(dǎo)操作，在自動狀態(tài)下，可用鍵盤或鼠標(biāo)器實現(xiàn)通風(fēng)機受控設(shè)備的起停操作。
　　4.調(diào)試運行情況
　　通過二個月的調(diào)試，可以看到在操作站彩色屏幕上可顯示通通風(fēng)機房平面圖及工藝流程的剖面圖，剖面圖上有動態(tài)的實時參數(shù)值顯示、設(shè)備狀態(tài)顯示和事故報警信息顯示等幾十幅可切換的動態(tài)畫面；實時顯示、記錄所檢測的各個數(shù)據(jù)，繪制實時曲線和歷史曲線，并提供歷史數(shù)據(jù)的查詢。顯示系統(tǒng)的實時報警信息，實時報警打印，并提供歷史報警信息的查詢；打印班、日報表，設(shè)備運行時刻表，定時或隨機打印時、天、月、年的統(tǒng)計報表。
　　該通風(fēng)機自2008年7月中旬安裝調(diào)試結(jié)束后投入運行至今，通風(fēng)機運行穩(wěn)定可靠，沒有出現(xiàn)異常情況，通風(fēng)機各項運行參數(shù)均在正常范圍之內(nèi)。在通風(fēng)機的試運行中，對通風(fēng)機的“一鍵倒機”、“正常倒機”等功能均進行了測試，通風(fēng)機倒機順序可靠有效，沒有出現(xiàn)異常情況。我們還對新加設(shè)的就地集中控制裝置和通風(fēng)機瞬時失電自動恢復(fù)功能均進行了測試，都動作穩(wěn)定可靠。監(jiān)控系統(tǒng)詳細的監(jiān)測數(shù)據(jù)和有效的保護措施，保證了通風(fēng)機的安全可靠運行，極大的減少了事故發(fā)生。
　　5.結(jié)論
　　新通風(fēng)機自動化系統(tǒng)安裝后通風(fēng)能力由原來的152m/s增加到395m/s，倒臺時間由原來的7分鐘降低到3分鐘，為六礦增產(chǎn)計劃（以風(fēng)定產(chǎn)）提供了科學(xué)依據(jù)，還提高了礦井的安全系數(shù)和工人作業(yè)環(huán)境，因為通風(fēng)機葉片角度可以根據(jù)負荷情況，進行調(diào)節(jié)。這樣我們可以做到根據(jù)礦井實際需要風(fēng)量進行調(diào)節(jié)，可以避免礦井用風(fēng)的損失，從而節(jié)能，提高企業(yè)經(jīng)濟效益.