潘三矿东风井主通风机电控系统改进方案

摘要：文章通过对潘三矿东风井主通风机电控系统存在的问题进行综合分析，阐述了本次技术改进的必要性和可行性，拿出了具体的改进方案，并对改进后的电控系统进行了效果评价。

关键词：主通风机；电控系统；液态软启装置后备保护；UPS逆变故障失电报警保护；电源缺相报警保护

中图分类号：TD441 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0030-03

1 概述

潘三矿东风井选用的是英国豪顿公司生产的ANN2960/1600N型轴流式通风机，该风机采用约翰芬雷工程技术有限公司的PYFK-1/2000型控制系统。在该风机实际运行过程中，通过对该套电控系统进行综合分析，发现了不少缺陷和问题。

（1）该风机起动方式是在电机主回路里串接GZYQ2-3000/6-△S型液态软起动装置。该起动装置与传统的起动方式相比，具有液阻和起动时间可按工况随机调整的优点。该装置在轻载的情况下起动电流≤2.5倍的额定电流，并可以连续起动三次。

但该装置也存在以下缺点：主控计算机是西门子公司生产的S7-200可编程控制器，极板电机采用变频调速控制方式。虽然技术较先进，但也造成了控制回路复杂，故障点多。任何一点出现故障，在10分钟内都很难将故障点找到，更无法将故障排除，造成主通风机无法正常起动，给风机的运行带来了很大的安全隐患。在实际工作中也出现过因软启装置出故障而造成风机不能正常起动的事件。

（2）主通风机监控系统不间断电源选用的是广东易事特电源股份有限公司生产的EA880T DSP双变换工频UPS。它主要采用带输出隔离变压器的双变换结构和先进的全数字控制技术，在市电掉电后，UPS可为负载继续提供稳压、稳频、洁净、不间断的电力供应。此UPS由输入输出空开、输入输出EMI滤波器、整流器、逆变器、输出变压器、静态开关、电池维修旁路开关等单元组成。

在实际工作中，由于UPS逆变过程比较复杂，任一元件或环节出现异常都会引起系统故障，造成UPS掉电，使整个监控系统失去电源，不但会导致主通风机液压系统和润滑系统停止运行，还会使高压配电柜失去分闸信号，同时因为PLC本身失去电源，导致整个报警系统瘫痪。如果不能及时发现这些故障，就会造成风机轴承超温烧毁，而主通风机轴承在短时间内很难修复，这样只能单台风机运转，给矿井通风系统带来巨大的安全隐患。

（3）该风机没有三相电源缺相报警保护，一旦某相电源出现问题，就会造成停机事故，不能及时发现和解决的话，就会导致重大责任事故的发生。

针对上述三种情况，我们计划对主通风机现有电控系统进行改进，从根本上解决这些问题和隐患，确保主通风机的安全运转。

2 改进方案

2.1 增设主通风机液态软起装置后备保护

2.1.1 增设硬件：增加输出继电器；敷设100米左右的信号电缆。

2.1.2 工作原理：在风机电机起动过程中，利用高压起动柜的起动反馈信号，经主通风机主控计算机程序处理，延时后去控制软起装置上的短接真空断路器合闸。延时时间设定略大于软启装置正常启动时间。此时，如果软启装置正常工作，在规定的时间内，短接断路器合闸，风机正常启动，此后备保护不参与工作。如果因某种故障造成软启装置不能正常运行，S7-200将不会延时向短接断路器发出合闸信号。到一定时间后，向高压柜发出分闸信号，风机启动失败。通过加装此项目，当软起装置发生故障后，即使到合闸时间没发出合闸信号，但在发出停止信号前，由风机主控计算机又向其发出了合闸信号，此时风机完全可以启动。另外由S7-200发出故障信号，以便维修人员查找故障原因。

要点：主控计算机发出的合闸信号要略大于S7-200发出的正常合闸信号设定时间，而要小于其向高压柜发出分闸信号时间；通过修改S7-200程序，在风机启动后，即使软启装置有故障，但在风机启动结束后，它的使命已完成，不准其再向高压柜发出分闸信号，此时风机能安全正常运行。

风机主控程序改进部分梯形图如下：

2.2 增加UPS逆变故障失电报警保护

为防止因UPS逆变故障造成较大责任事故的发生，经过分析和研究，计划给在用PLC柜增加一套UPS逆变故障失电报警保护。一旦UPS出现故障掉电，备用PLC就会进行报警提示，当班风机司机能立即发现，并及时将液压站和润滑站控制箱操作手柄打到“就地”位置，同时开启油泵。这样就能保证风机安全地运行。

具体工作原理：

利用在用PLC柜上的一个电源指示灯继电器，只要UPS电源有电，该继电器一直保持吸合状态，由于其常闭点在工作模式下是断开的，因此在此继电器常闭点上接电铃信号，电铃的电源取自备用PLC。一旦出现UPS电源逆变故障跳电，继电器线圈失电，引起常闭点闭合，电铃就会发出报警信号。

原理图如图3所示：

2.3 增加主通风机电源缺相报警保护

针对该风机没有三相电源缺相报警保护这一缺陷，经过反复研究，在不影响风机原有性能的基础上，利用两台风机的润滑油站电源指示，在硬件上做了部分增加，并在软件程序上做了部分改动，经过现场调试，在电源缺相时，报警系统能自动发出声光报警信号，并有字幕显示电源缺相报警，提醒操作人员立即检查三相电源电压，若电压异常，可迅速把风机切换到电压正常的另一段电源上，恢复矿井正常通风。

具体工作原理如下：

东风井润滑油站电源指示是由一只接到电源A相220V小型继电器控制的，并且通过继电器把电源开关信号传送给PLC，可以显示油站电源是否备妥。我们在控制箱内安装了两只小型继电器，两只继电器线圈分别接到三相电源的B、C两相上，然后把两只继电器的常开触点串联后再与电源指示继电器线圈串联。这样，当三相电源的其中任意一相断线缺相时，这三只继电器中必定会有一只因线圈失电引起电源指示继电器动作，向PLC发出信号，触发故障报警程序动作，发出声光报警信号，并有“三相电源缺相报警”字幕显示，提醒操作人员对故障做出迅速正确的判断。

具体电路图如图4所示：

3 效果评价

通过对东风井主通风机原电控系统进行改进，增设了主通风机液态软启装置后备保护、UPS逆变故障失电报警保护以及电源缺相报警保护，不仅完善了风机的安全保护，提高了风机的安全性能，而且大大缩短了故障状态下风机启动时间，降低了操作人员和维护人员的工作强度，从而可以有效地避免矿井较大机电责任事故的发生。

参考文献

[1] 黄明琪，冯济缨，王福平，等.可编程控制器[M].重庆：重庆大学出版社，2003.

[2] Allen-Bradley.Logix5000控制器通用程序编程手册

[M].Rockwell Automation，2003.

[3] Allen-Bradley.Logix5000控制器常用过程编程手册

[M].Rockwell Automation，2004.

作者简介：高斌鹏（1983-），男，陕西西安人，供职于淮南矿业集团潘三矿机电工区，研究方向：机电设备管理。

（责任编辑：吴 涛）