煤矿主通风机运行方式的研究与应用探讨

2018-02-16周敏

机械管理开发 2018年3期

周　敏

（西山煤电股份有限公司西铭矿机电科，山西　太原　030052）

引言

目前，煤矿工程危险性最高的就是在矿山井下作业。矿井内通常含有一定的毒害气体，并且伴随着煤矿开采，还会有极大的粉尘污染，严重威胁着矿工的身体健康。除此之外，由于地下存在天然沼气、瓦斯等可燃气体，当这些气体达到一定浓度时，会发生火灾、爆炸等危险。要将以上这些安全隐患降到最低，就需要矿井有一套质量过硬的通风设备。尤其是煤矿的主通风机，通风机性能下降所导致的故障是煤矿瓦斯爆炸的主要原因之一[1]，因此，主通风机的性能和质量是否足够优越，直接影响到煤矿企业的生产安全和工人安全。

1　常见煤矿通风设备具有的问题

目前，在矿区地下使用的通风设备品牌、规格各不相同，其功率大小、运行系统等也各有不同，质量和性能也层次不齐。总的来说，当下矿区的通风系统通常会具有以下几个常见问题。

1.1　主通风机切换条件繁琐

目前矿井的通风系统对主扇安排都是一运一备方式，当主通风机出现故障，启用备用通风机需要一段时间的停止操作，通常这一段时间会控制在几分钟到十几分钟不等。这就导致如果主通风机出现故障，在从主通风机切换到备用机的过程中，矿井下将会有一段时间无法实现空气流通、保证空气质量，这时，如果不能及时将井下作业的人员疏散出矿井区，很有可能造成重大事故，甚至危及生命安全。

1.2　通风机本身有能耗浪费的情况

国内目前许多矿井都采用大能耗的通风设备，对能耗的要求非常高，有时可能导致一条线路没法带动风机运行，只能由多条线路联合开关启动。使得启动、检修机器都非常麻烦，并且在这种大功率大能耗的机器运行下，实际上所能获得的能效却低于能耗，尤其有些矿井所用的主通风机所产生的风能远远高于矿井所需的风能[2]，机器只能维持低功率运行，这不仅是对通风机能耗的浪费，也因通风机不能维持满功率运行，对机器造的一种过耗，容易损伤机器，造成机器老化过快，提前“退休”。

2　具有可操作性的解决方案

针对以上出现的几大问题，在现有的技术水平下，考虑到各大矿区不可能同时完全更换设备，可以考虑在现有的设备基础上，由专门的技术人员进行改造，使设备降低消耗，提高经济效益。

2.1　改造主通风机设备的供电方式

现有的通风设备通常都是由多条电路并联同行，由多组开关联合控制。这就使得主电网一旦出现故障，就会造成通风系统瘫痪的连锁反应。针对这一问题，可以考虑仿照主通风机设备的运行方式，采用两套供电方式。具体操作为在通风机上增装电容器以保障降压安全，组装可以将交流电转直流电的配件，并增装备用蓄电池，以保证一旦出现雷雨天气等可能影响到电力系统正常运行的情况时，通风设备不会跳闸，尽量让主通风机能够在主电力系统出现问题时维持运转，从而保障生产安全以及井下作业人员的生命安全，使经济损失控制到最小。

2.2　改造主通风机设备的变频方式

主要是要改造通风设备主扇叶的控制系统，采用多频控制的方法，当高压变频系统出现故障时，启用常压变频系统，使主通风机设备能持续不断地保持井下通风，令井下的温差、湿度、瓦斯浓度变化不会太大，以保证矿井作业通风条件的稳定性和安全性。

2.3　改变主通风机设备切换的运行方式

在现有的煤矿通风系统运行方式下，主通风机设备出现故障后，切换备用系统时，总会有一段时间的通风中断，为了保证生产生命安全，在断电的时间段内，井下作业通常需要暂停，某些情况下还需做出疏散工作人员、预防瓦斯爆炸等措施，给煤矿企业带来经济损失。因此，可以采取双机并行，不停风倒机。所谓不停风倒机，指的是在主通风机保持运行的同时，打开备用机调试，在备用机调试成功后，运行备用机代替主通风机系统，再将主通风机系统关闭。这种情况下，出现故障的机器会一定程度影响到通风系统的效果，但不会出现机器停转甚至全线停产的情况。

2.4　改造通风设备的零配件

通过改造通风设备的零配件，实现煤矿主通风机运行降低能耗，规避不必要的能效浪费。例如，在通风系统中增装阻风阀门，通过人为手段控制进出风量，而不是单纯靠降低主扇叶转速来控制风量和风速；某些特殊型号的通风机设备，可以通过改造扇叶数目、进出风角度等方式来控制风速和风量，从而切实降低设备的能耗。尽管在改造的费用上是一笔不小的支出，但从长远角度考虑，这些改造还是具有一定可行性。

2.5　改造主通风机设备的控制系统

对于某些具有一定经济能力的煤矿企业，可以考虑改造煤矿主通风机设备的控制系统，使设备的操作更简易、更人性化，这样使员工在矿下作业时有更高的安全保障。

2.6　定时定期对设备进行故障排查

对通风设备进行定时定期的故障排查，及时对出现的一些小问题做出检修，对煤矿主通风机运行出现的严重故障进行提前预防，也是保证煤矿企业生产生命安全的一个重要手段。

3　煤矿通风设备未来可考虑的发展方向

对煤矿通风系统的改造，最主要还是对主通风机的改造。要达到更好更高的通风效果，对煤矿主通风机运行的方式，未来可以考虑向以下几个方向发展。

3.1　建立独立的供电系统

在现有的条件下，大部分煤矿企业都是依靠统一的电力系统供给电力，某些矿区由于环境不适合架设电网，通风设备的运行直接受到负面影响。可以考虑建立独立的蓄电供电系统，安装在不可控情况下出现故障的预防设备，降低电网出现故障时可能造成的负面影响。

3.2　推进煤矿通风设备现代化技术发展

对煤矿主通风机运行进行改造，根本还是需要在通风系统技术上进行革新。在科技现代化、智能化、自动化、信息化的现在，提高煤矿通风设备的科技含量，革新煤矿主通风机运行的方式，实现煤矿通风设备的自动化运行[3]，降低人工操作可能产生的人为事故，就是在降低矿井作业的事故风险，提高煤矿企业的生产生命安全保障，维护企业和员工、国家和人民的利益不受损伤。