佛洼煤矿主通风机选型设计与应用研究

王 杰

（山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

引言

经济社会的进步极大地推动了煤炭行业发展，与此同时，矿井安全问题已成为各界关注的焦点[1]。主通风系统作为煤矿井下工作面工作开展的重要保障之一，其工作的可靠性不仅关系着井下工作人员能否及时获取新鲜空气，还与井下有害气体是否能够及时排出息息相关，必须引起高度重视[2-3]。主通风机作为主通风系统的核心部件，其工作的性能直接决定了通风系统的风量和效能，且需与煤矿井下工作面的实际情况相适应[4-5]。随着煤炭需求量的增加，采掘工作量不断提高，加大了煤炭井下工作面的规模，若不对主通风系统进行改进，必将增大煤矿井下工作面内部有害气体的含量，尤其是瓦斯气体浓度，极大地提高了煤矿井下工作面的危险性[6]。因此针对佛洼煤矿主通风系统急需提升通风效能的现状，开展主通风机选型设计与应用研究工作具有重要的意义。

1 主通风机选型设计的目的

主通风机选型设计的目的是使主通风系统适应高煤炭产量工作面的安全工作需求，达到工作可靠、技术先进和经济合理等要求。主通风机选型的出发点主要是能够提高通风系统的总风量，确保井下工作面及时获取新鲜空气并排出瓦斯等有害气体，确保井下工作的安全性。第二是系统要工作稳定，操作简单明确，以便降低设备控制人员的操作失误率，减少企业不必要的经济损失，以提高通风系统的稳定性和安全性。

2 主通风机选型设计

2.1 主通风机选型

结合佛洼煤矿的实际情况及对主通风系统总风量的要求，选择轴流式结构的主通风机，风机的型号为GAF35.5-22.4-1，其生产厂家为上海鼓风机厂有限公司。主通风机的最大风量为22 998 m3/min，风机的静压参数值为3 547～5 018 Pa，动叶级数为1级，包括20片动叶片，风叶角度调整范围为-15°～15°，足以满足当前佛洼煤矿井下工作面对于总风量的要求。

2.2 三相异步电动机确定

主通风机选型完成需要为其配置合适的三相异步电动机，咨询相关专家，结合笔者自身多年的工作经验，确定主通风机采用三相异步电动机型号为Y800-8，其生产厂家为哈尔滨电机厂有限公司。电机的额定转速为745 r/min，额定功率为2 900 kW，对应的额定电压为6 kV，额定电流为330.8 A。

2.3 供电系统配置

煤矿主通风机总风量的提升，对应供电系统的配置要求也会变大，因此需要重新规划主通风机的供电系统，以便满足主通风机的稳定工作，确保煤矿井下工作面工作的安全。主通风机电源引自佛洼降压站6 kV配电室Ⅰ段609柜、Ⅱ段610柜，分别供给主扇机房6 kV配电室Ⅰ段601（1号进线柜）、Ⅱ段602（2号进线柜）。主扇机房高压供电系统为双回路供电，一回路运行、另一回路母线带电备用。联络柜611开关处于断开位置。

3 主通风机操作技术要求

3.1 高压供电系统

严格执行“两票”制度及《电力安全工作规程》，在高压配电柜停电工作时，必须完成停电、验电、放电、装设接地线和悬挂“禁止合闸，有人工作！”标示牌的安全措施；送电操作前，必须提前拆除接地装置，方可进行送电操作。主扇机房6 kV配电室的操作过程如下：

1）1号、2号电源进线柜三相带电指示灯亮，推入变压器柜手车。

2）推入601、602手车至工作位置，将柜门上的储能开关打到储能位置，合上601、602开关，Ⅰ、Ⅱ段母线得电。

3）推入PT柜手车至工作位置，检查电压指示正常。

4）推入612隔离柜手车至工作位置。

5）推入611母联柜手车至工作位置，储能开关打到储能位置，达到热备用状态。

6）推入星点避雷器柜手车至工作位置，工作指示灯亮。

7）推入风机运行柜手车至工作位置。

3.2 线路倒换操作

线路倒换必须由工区分管领导批准，由公司调度指挥，与佛洼降压站取得联系并确认降压站母联600开关在运行状态，方可进行。Ⅰ段电源带1号主扇换为Ⅱ段电源带1号主扇的操作步骤如下：合上611母联开关，检查1号电源进线601和2号电源进线602所带负荷相平衡时，断开601开关。

Ⅱ段电源带2号主扇换为Ⅰ段电源带2号主扇的操作步骤如下：合上611母联开关，检查1号电源进线601和2号电源进线602所带负荷相平衡时，断开602开关。

3.3 主扇的启动和停止

主扇启动操作包括变频和工频两种模式，变频启动流程如下：检查变频器隔离柜刀闸确已拉开；将旁路柜“自动/手动”转换开关打到手动位置，将软启动柜内控制电源断开使控制箱失电，操作仪表盘的复位按钮此时综合故障指示灯灭，将“直启/软启”转换开关打到直启位置；打开主扇风门并确认到位；合上旁路柜开关；将风机运行柜“就地/远方”转换开关，打到就地位置；将风机运行柜“分/合”转换开关，打到“合”位置，风机启动。

工频启动流程如下：若是本地操作（其控制器里的功能设置项的“给定方式”应为本地给定、“控制方式”应为本地控制），按下“运行”键此时运行指示灯点亮，变频器开始运行，给定运行频率；若是远程操作（其控制器里的功能设置项的“给定方式”应为模拟给定、“控制方式”应为远程控制），这时由PLC控制柜处操作，将工作方式转换开关打到手动位置，将变频方式选择转换开关打到投入位置，按下变频“启动”按钮，变频器开始运行，给定运行频率。

3.4 注意事项

风叶角度及风机转速的选择必须由公司总工程师批准执行，不得随意改动。操作电气设备时，操作人员必须遵守《电力安全工作规程》。在启动及运行中发现异常时，听从现场负责人或公司调度指挥进行处理或立即倒机。如果风门启闭时电动装置出现故障，则立即手动快速操作风门。启机必须在10 min内完成。主扇运行中，检查稀油站各部位及管路是否漏油，出油管压力保持0.2～0.3 MPa，油温保持在60℃以内，风机振动速度瞬时值不超过4.6 mm/s，电机及主扇轴承温度不得超过80℃，超过80℃汇报公司调度及队长，听从指挥处理，超过95℃立即倒切风机，汇报公司调度及队长。必须由专人观察负压水柱变化情况，如果有变化立即通知公司调度。主扇设备及配电柜标示牌，按照现场实际状况进行悬挂。在PLC控制柜面板上操作前，将工作方式转换开关打到手动位置，将方式选择转换开关打到投入位置。稀油站、风门、水泵就地箱控制面板上操作时，必须将“手动/自动”方式选择转换开关打到手动位置；如果采用远方PLC柜操作时，将“手动/自动”方式选择转换开关打到自动位置。

4 应用效果评价

为了验证主通风机选型设计的可行性，将其应用于佛洼煤矿井下工作面进行通风试运行，跟踪记录主通风机的运行情况。结果表明，风机运行稳定可靠，满足井下工作面的总通风量的要求。统计记录的主通风机改进前后井下工作面内的瓦斯超标次数，如图1所示。由图1可以看出，主通风机选型设计之后的8个月时间内，煤矿井下工作面瓦斯浓度得到了明显降低，超限次数低于改进之前，总次数降低超过了80%，应用效果很好。

图1 瓦斯超限次数统计结果

5 结论

主通风机作为煤炭井下安全作业的重要通风设备，其工作稳定性至关重要。针对佛洼煤矿主通风系统急需提升通风效能的现状，开展主通风机选型设计工作。结果表明，主通风机运行稳定可靠，满足井下工作面的总通风量的要求。统计结果显示，相较于主通风机改进之前，煤矿井下工作面瓦斯浓度超限次数大大降低，总次数降低超过了80%，影响效果极为显著。