提高煤矿主扇风机安全运行的方法与探索

曹兴菊

摘要:针对新集煤矿引进瑞典主扇风机在电气日常维护中暴露的问题,通过分析原因,实施了改进和预防措施,从而有效的保证了主扇风机安全可靠的运行。

关键词:主扇风机安全运行预防措施PLC

1 影响主扇风机运行的因素

我矿从瑞典引进了两台轴流式主扇风机,担负着矿井主要通风任务,最近一段时间电气部分不同程度的暴露出一些问题,主扇风机的电控系统是PLC控制,但其外围存在着严重的安全隐患,不仅造成主扇风机的故障停机,且严重威胁职工的生命安全。为确保我矿主扇风机安全可靠的运行,综合分析了当前影响我矿主扇风机安全运行的因素是:①PLC部分输入模块不能准确接受输入信号;②风门磁铁到位开关误动作;③PLC机在运行中暴露出稳定性差。

2 原因分析及改进预防措施

2.1 PLC部分输入模块不能准确接受输入信号 我矿主扇风机高压开关柜、励磁控制柜均为原瑞典配套设备,其辅助触点由机械执行机构带动并参与系统控制。由于触点氧化或有积垢会造成触点直流电阻大,又因控制线路距离较长而影响直流24V电压信号准确输入PLC输入模块,以至造成主扇风机的停机。以高压线性接触器合闸机构带动的辅助触点HV-1为例,如图一所示。

图中HV-1触点由线性接触器高压合闸机构控制I0.1为PLC模块输入点,PLC输入模块额定电压为直流24V,在主扇运行时出现I0.1输入信号减弱或丢失,主扇风机直接停机。经检查,高压辅助触点HV-1点有积垢、氧化较严重,根据PLC输入模块型号C200H-ID212的主要技术参数为:

输入额定工作电压24DC

输入阻抗3KΩ

输入电流 7mA(24VDC)

ON电压 14.4 VDC

OFF电压5.0 VDC

ON响应时间1.5msmax (24VDC25℃)

OFF响应时间1.5msmax (24VDC25℃)

结合现场实际测量的工作电流数据(断-通电流最小DC4.2mA,通-断电流最大1.2 mA),分析认为:PLC输入模块在响应时间1.5ms内输入电压小于5VDC或输入电流小于1.2 mA时PLC输入内部电路都会截止。不带负荷遥控合闸时输入电压仅为3.4V,实际输入电流仅为1.05 mA,又因00405直接参与风机控制,这时造成主扇风机的停机的主要原因。

采取措施是:首先利用检修时间对所有参与控制的高压、励磁辅助触点进行处理,以求达到直流电阻植为最小;其次改用直流110V电源代替直流24V电源,经光电偶合器进行电位隔离,由直流24V电源光电偶合器的输出段输入PLC输入模块,彻底杜绝了部分PLC输入模块因输入电压太低或输入电流太小直接造成停机现象的再次发生。

由于光电偶合技术比较成熟,体积小、寿命长、无触点、有着良好的隔离性和抗干扰能力,结合应用效果,我们针对涉及此类问题的高压、励磁六对参与控制的辅助触点,均采取的此类处理方法,有效提高了系统的稳定性。

2.2 风门磁铁到位误动作 我矿主扇风机风门磁铁到位开关在主扇安全运行中存在的问题主要是:主扇风机在运行时因风门磁铁到位开关误动作出现无故障停机现象。如梯形图2、图3所示(图二、图三分别为改进前、改进后风门打开限位梯形图)。

图中I:6.14为风门打开限位开关输入PLC内部模块的常开接点,线圈80.01为风门打开内部输入继电器,风门打开、对方风门关闭两限位开关均参与运行风机的启动和运行,由于限位开关是磁铁式开关,该开关一是接点位置准确度不高,二是风机起动或运行时振动容易引起开关接点颤动误动作。

预防措施:结合设备运行中暴露出的问题,根据主扇风机风门电控设计原理,对PLC运行程序进行了简单的修改,主要是对程序中由风门控制的限位开关控制的内部继电器各加3s延时。

在修改后的梯形图五中加了一个定时器,在主扇风机正常运行时,线圈80.01始终带电。当风门限位开关瞬间断电时,风门打开输入常开接点I:6.14断开,常闭接点I:6.14闭合,风门打开输入线圈80.01自保回路继续带电,同时定时器开始计时,3s内若常闭接点I:6.14断开(此时风门打开限位开关正常,同时常开接点I:6.14闭合),切断计时回路,否则3s计时结束,定时器TIM122常闭接点将切断风门打开回路,线圈80.01断电,主扇风机停止运行。增加3s的延时可避开限位开关因误动作断开的时间,即符合了原设计原理,又考虑到风门在动作时可能带来的各项不安全因素,该措施实施后系统运行稳定。

2.3 加强维护知识培训,提高PLC系统运行的可靠性 我矿对风机电控系统进行了该造后,提高了控制设备、系统的工作可靠性,主扇风机运行的 稳定性提高了。但由于对PLC系统维护知识缺乏,造成PLC机在日常运行中稳定性差,我们采取的措施是:①加强现场人员培训,不断增强现场检修人员对PLC设备技术的更深一步的了解,切实达到培训目的,做到理论与现场的实际有机结合。②保证PLC机工作在良好的环境中,避免PLC机受到冲击或振动,避免周围环境不稳定、湿度过高或过低、阳光直射,要定期用吸尘器吸取PLC机周围的尘埃、用吹尘器吹去PLC机内尘埃。③在检修时检查接地是否良好,接地电阻不能超过100Ω,以有效防止干扰信号。④采用UPS不间断供电电源供电,UPS具有较强的抗干扰和隔离性能,可保证提高PLC供电的安全可靠性,是PLC控制系统的理想控制电源。⑤定期对接线端子进行检查紧固,防止接线端子处氧化腐蚀或压接松动,影响PLC机的正常输入输出。⑥完善了主扇风机PLC系统维修保养、日常巡查制度。

3 取得的效果

通过实施一系列预防和改进措施,杜绝了由上述问题引起的主扇风机直接停机现象;创新了备用机检修制度,实现了检修工作高效、安全、可靠;现场的专业技术培训有所加强,增强了维修人员的现场应变能力;实现了设备安全零事故,杜绝了矿井无计划停风。

参考文献:

[1]PLC应用技术——通用篇(2007版 龚仲华主编).

[2]电工学(1999版 杨福生主编).