离心式风机风门绞车控制系统的改造

＊陈 峰

（山西焦煤西山煤电集团屯兰矿 山西 030206）

前言

现有采矿业实际工作的离心式风机，其电机功率约为250kW，转速980r/min，风量在61-114m3，全压约为370-1700Pa。而其主要工作原理即是通过风机驱动叶轮进行旋转，通过高速转动产生的能量让叶轮通过离心力做功，在采矿业则主要用作通风装置。

1.离心式风机概述

离心式风机多用于重型工业，例如煤矿、采石场等行业，其用于通风与除尘。保证工作环境的通风良好、生产环境没有粉尘。其工作原理是依靠电能带动转轮，产生高额动能，再由动能转变为势能，通过内部的巨型叶轮高速旋转，对气流进行加速、减速、转变方向等操作，对工作环境进行通风、除尘操作。

在对离心式风机进行安装前，要对风机进行检查，避免因为运输过程导致风机产生变形，如果发生，应及时联系相关工作人员进行维修，再进行安装作业。安装时要检查连接部件是否有松动情况，避免因为安装不当导致风机无法正常工作。同时，要在各个零部件之间预留一定的空隙，避免因为风机在工作中产生的振动，让各个零部件产生摩擦、撞击，从而减少风机的使用寿命。安装风机应该选择在平整且基础牢固的水泥地面上进行安装，并要用合适的螺栓对风机底座进行固定。针对一些小型的风机，可以不需要考虑地面过于平整，只需要可以维持正常工作即可。

使用风机时应该对风机内外可能会影响正常工作的物品进行检查与清理，并且要对风机进行试机，没有问题后才可以进行正常作业。避免频繁开、关风机，防止电机烧毁。如果在风机正常工作时产生异常声响，操作人员应该立刻对风机进行断电处理，等到风机停止运行后，再对其进行全面检查，确认故障已被排除后，再重新启动风机，进行正常作业。对于长期没有使用的风机，在重新使用之前，要对各连接部件进行检查，是否有松动现象。试机正常后，再进行使用。

2.风门绞车

通风风门装置是离心式风机重要组成部分，而其主要作用是实现两台风机的正常工作。而风门绞车即是风门装置的关键组成。当绞车开始工作时，电动机带动杠杆，让风门附近的螺母进行相对运动。进而打开门扇，向两侧开启或者向中间关闭。风门上的撞杆会伴随风门运动，将控制门扇全部打开与全部闭合的按钮顶开，从而让风门的运动可以得到控制。为了增强风门绞车的构建机械强度，选择用无缝钢管作为丝杆，梯形牙距可根据电机的转速与工作状态、风门开启时间与开启宽度等因素进行综合考虑。因为一般小型绞车不配备自动调速装置，需要由工作人员手动控制，所以选择合适长度的T型板，对绞车速度进行控制。在风门设置时，应该保持风门表面的光滑与整齐，不能有凹凸不平的情况。并且，风门应该选择不易变形、结实耐用的材料进行制作，避免因为频繁操作对风门带来磨损，更换费时费力，严重耽误生产。风门与风门之间应该留有足够的间隙，避免相互影响，造成风门损坏。为了让离心式风机工作效率最大化，应该对风门四周进行皮革包裹，避免漏风情况发生。

3.离心式风机风门绞车存在的问题

每台风机配备五扇及以上风门，现选择五扇风门进行剖析。如图1所示，设置九个风门。一号门、五号门为风机前、后闸门，三号门为风机吸风门，七号门与九号门是反风向门。在正常风机做抽风工作时，一号门落下并关闭，三号门、五号门上提并开启，七号门、九号门打开反风向通道，关闭扩散器。

图1 离心式风机通风系统图

但是，这些情况只是在理论前提下，操作工人正常规范使用离心式风机，不产生任何操作失误。而在风门绞车电气控制系统中，设计初衷并不考虑操作工人的熟练程度，也没有针对误操作情况做出一定的操作让步空间，会导致在风机正常工作时，两扇反向风门会出现动作与当前活动相反的情况。而一旦在实际工作中出现这种反向吸风情况，就会使操作时间延长，从而对矿井生产和矿工生命安全带来威胁。

结合实际作业，对离心式风机控制系统进行深入研究。再结合购买装置时附赠的图纸，可以对于问题产生原因进一步缩小范围。原装置的说明图纸第五条、第六条明确写道：当风门进行安装检修时，可以让LW1、LW2打开“0”位，将K1、K2系统进行关闭，同时利用按钮At、Az进行控制；当采取就地操作时，At为停止按钮，需要将LW1推到“0”位，LW2根据实际装置运行情况，推到“抽风”“反风”位置，然后再将K1或K2关闭，再利用At、Az、Af等按钮进行控制，从而达到就地控制的目标。

当进行安装检修风门时，可以对反向通风进行就地操作，将LW1推到“0”位置，LW2设置为“反风”，关闭K1、K2系统。只需要按下At7或At8按钮，即可实现反向风门的竖直放置。但是，在实际操作中，反向风门在进行竖直放置时，操作工人会携带同时操纵前后闸板的惯性操作，将Az7和At1同时按下，或者将Az8和At8同时按下。这样会造成七号门和九号门，或者八号门与十号门反向风门中的其中一扇门无法正常工作，另一扇门竖直放置，反风时间被延误，从而引起操作事故发生。而同时按下LW1、LW2，也会导致二号风门无法正常竖直放置。

在实际操作中，如果在进行两扇前闸门的相互转换，很有可能会发生误操作。将LW1与LW2推到“0”位，同时关闭K2，按下At8或Az8按钮。会让八号门发生竖井上提的情况，而不是平行放置。其原因就是按钮At8先接触到电路中，导致F8接触器早于其他按钮接触到电路，让Z8接触器发生闭锁现象，Az8按钮无法进入电路中，对电路实行有效的控制。如果没有相关操作信息的了解，很容易让人产生“是否系统损坏”的错觉，而选择用人工手摇方式将竖井上提恢复到平行放置。对于矿井的生产作业带来时间上的延误，对于井下作业的工作人员也会带来一定的生命安全威胁。

简单总结，在实际作业中，因为离心式风机风门绞车设计操作是基于有一定熟练度，并且精通机械内部结构的高级工人进行设计，并没有考虑到实际作业中，很多操作人员并不具备这一类的工作素养，所以导致在操作风机的过程中，对于风门绞车的控制存在误区。情况较轻的可以进行调整恢复，耽误生产时间很短，对于井下作业的人身安全也并没有太大的威胁。情况严重的很有可能会让生产作业陷入无法恢复的状态，同时，因为矿井下的空气无法正常流动，导致氧气含量减少，从而对于井下工作人员的生命安全造成了严重的影响。在没有专业技能更强的工作人员替换工作时，这个情况依旧影响着煤矿生产作业与矿井工作人员的安全。所以，需要从来两方面同时入手。一方面，加强对于操作工人的技能培训，让专业素养得到提高，从人员控制上让危险发生的可能性降低到最低。另一方面，针对离心式风机风门绞车设计过于专业性，要对其进行一定的改进，让其适应实际工作情况。要在即使操作人员操作程序存在问题，也可以具备一定的系统适应能力。从而保证作业正常，工作人员人身安全得到保障。

4.改进措施

根据以上安全隐患，以及操作工人的惯性操作，现对风门绞车控制系统提出改进意见，主要针对反向送风环节。

在反向送风绞车电机反转的接触器回路中，加入反向送风接触器常开点，即J2，以及加入并联回路Af7或Af8按钮，使得正反转回路在进行“正向抽风”与“反向送风”的工作中，互相呈闭锁状态，即互不干涉相互工作状态。无论是在集中控制还是就地操作，都不会对风门正常工作有任何影响。工作人员就地操作时，可以将LW1推到“0”位，LW2推到“抽风”或“反风”位置后，再将K1或K2闭合，当按下At7或At8时，会形成相对闭环的通路，反向风门就会进行平放或竖放操作。而将LW1、LW2推至“0”位时，再闭合K1、K2，按下At7和Az7或者At7和Af7，即可实现七号门、九号门的正常平放与竖放。按下At8和Az8或者At8和Af8，即可实现八号门、十号门的正常平放与竖放。以上两种操作下，均不会发生两扇反向风门不同朝向的情况。有针对性的改进后，极大降低因操作造成的失误，还可以避免反向通风对于矿井生产造成影响。

5.结论

针对离心式风机风门绞车在实际工作中遇到的问题进行分析，找出问题原因是出自操作工人的作业流程不规范，以及控制系统无法对误操作有一定的预留范围，导致离心式风机风门绞车在实际作业中会出现各种问题，不仅影响到正常的工作生产，对于矿工和其他井下作业人员的生命安全也带来严重的威胁。所以，笔者通过对离心式风机实际工作情况进行观察与总结，对风门绞车控制系统进行了改进升级。经过试验，即使操作工人作业中存在误操作，控制系统也不会直接进入“死机”状态。不仅保证了矿井的正常作业不受到影响，还能对井下作业人员的生命安全起到有效的防护。