煤矿通风机远程故障监测系统设计应用

机械管理开发

MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTTotal195No.7，2019

ＤＯＩ：１０．１６５２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ１４－１１３４／ｔｈ．２０１９．０７．１１１

煤矿通风机远程故障监测系统设计应用

高瑞凤

（大同煤矿集团北辛窑煤业有限公司，山西

摘

忻州036702）

要：为了提高矿用通风机运行效率，降低风机故障率，实现风机远程故障监测监控，大同煤矿集团北辛窑

煤业有限公司通风区通过技术研究，设计了一套煤矿通风机远程故障监测系统，并在实际中进行应用，取得了显著成效。

关键词：矿用通风机远程监控故障

系统设计

中图分类号：ＴＤ４４１

文献标识码：Ａ

引言

大同煤矿集团北辛窑煤业有限公司可采煤层为

2号煤、5号煤和6号煤，2号煤层厚度1.31～9.65m，平均5.35m，属中～厚煤层。5号煤层厚度3.75～19.71m，平均10.80m，结构简单～复杂，为厚～特厚煤层。6号煤层厚度0～7.51m，平均2.45m，属较稳定大部可采煤层，矿井采用综合机械化采掘工艺。

北辛窑矿目前回采采区为14号采区2号煤层，采区内装备1套大采高综采工作面。矿井投产时配备6套综掘机工作面和1套普掘工作面实现矿井接续，采掘比2∶7。

矿井掘进工作面施工时采用两台FBD型局部

通风机进行供风，风机功率为55kW，

供风量为347m3/min，通风系统配套设施包括着一台200A联锁开关、一台200A风机开关、断电器以及风筒传感器等，主副风机采用人工切换方式。

由于掘进巷道风机运转周期长，风机管理维护不到位，导致风机在运行过程中经常出现故障，主要表现在：风机散热慢易烧毁电机、粉尘浓度大使风机故障率高、风机无法自动切换等，严重影响着掘进工作面的安全高效生产；对此，通风机通过技术研究，设计了一套风机远程故障监测系统，并在202巷掘进期间进行应用。

1风机远程故障监测系统结构

1）风机远程故障监测系统主要由地面远程控制系统、PLC控制柜、故障在线监测装置、泡沫抑尘装置、风机降温器等部分组成，如图1所示［１］。

2）地面远程控制系统主要由井口、井下网路交换站，工业千兆以太网、主机系统等部分组成，该系统可对井下各风机运行状态进行远程监测。

收稿日期：2019-02-28

作者简介：高瑞凤（1986—），女，本科，毕业于华北科技学院工程管理专业，助理工程师，现就职于大同煤矿集团北辛窑煤业有限公司通风区，从事通风技术管理工作。

文章编号：1003-773X（2019）07-0250-02

主机系统

工业千兆以太网

地面地面网络交换站地面井下

井下网络交换站

井下

PLC控制柜

显示器1号

2号

3号

200A

主机（泡沫产生器）1号螺旋喷头

2联锁开关

号螺旋喷头

3号螺旋喷头

5kW

泡沫分配器FBD型局部通风机（55kW）泡沫抑尘装置

故障

在线监测

温度粉尘浓度切换故障装置传感器传感器传感器

图１煤矿风机在线故障检测系统结构示意图

3）故障在线装置主要包括温度传感器、粉尘浓度传感器、切换故障传感器，分别可对风机高温、高浓度粉尘以及切换故障进行在线监测［２］。

4）泡沫抑尘装置主要由泡沫生成器、电控液阀、分配器、高压螺旋喷头等部分组成，该装置安装在风机进风口5.0m处，主要对进风流中粉尘进行清理。1.2风机远程故障监测系统结构工作原理风机在安装运行前将温度传感器动作保护值设定为40～80℃，传感器安装在风机电机与机罩腔内，共计两个；粉尘浓度传感器动作保护值设定为20～50mg/m3，传感器共计两个，风机进风口一个，距进风口5.0m处一个。1.2.1风机降温原理1）风机在运行过程中若电机温度达到80℃时，温度传感器及时将收集数据通过信号电缆传递至PLC控制柜；PLC控制接收信号后及时进行处理，并将降温器“开启”指令发送至200A联锁开关［３］。

2）联锁开关接收到指令后及时对5kW风机降温器进行电源合闸处理，降温器接通电源后对风机进行降温处理；同时通过PLC控制将主副风机进行

2019年第7期高瑞凤：煤矿通风机远程故障监测系统设计应用·251·

切换处理，主风机进行降温，副风机供风，切换时间

为3s。

3）当主风机通过降温器处理温度低于40℃时（40℃为临界点），温度传感器再次将数据信号传递至PLC控制器，并经信号处理后将降温器“断电”指令发送至联锁开关，降温器跳闸停止对主风机降温，

主风机此时在PLC控制作用下主副风机自动切换，

继续供风。

1.2.2风机降尘工作原理1）当风机在工作期间进风流中粉尘质量浓度达到50mg/m3时，安装在风机进风口粉尘浓度传感器

PLC接收信号及时将收集数据传输至PLC控制柜，

后及时进行处理，并通过联锁开关及时打开泡沫抑尘装置电控液阀，此时抑尘装置静压风、水管路打开。

2）在静压水及静压风的作用下，泡沫生产器内产生高浓度泡沫，并通过分配器将泡沫平均分配到各个螺旋喷头上，在压风作用下，喷头螺旋转动并喷出泡沫颗粒进行降尘［４］。

3）当进风流中粉尘质量浓度低于20mg/m3时，传感器再次将信号传递至PLC控制器，并进行信号处理后通过联锁开关关闭电控液阀，泡沫抑尘装置停止工作。

1.2.3风机切换工作原理对PLC控制柜进行调节，设定主副风机切换时次数，并及时进行切换状况进行记录；当主风机间、

PLC控制器及时进出现故障且在无法自动切换时，

行保护动作，先打开副风机独立备用电源进行供风，并切断主风机电源，防止设备烧毁事故发生［５］。1.2.4地面控制系统工作原理PLC控制器对风机运行状况实时在线记录，并每隔10min将记录数据信号通过电缆传输至井底车场网路交换站，并在工业千兆以太网的作用下将数据信号传送至井口交换站，然后利用信号电缆传送至地面控制室主机系统内，并在显示器界面进行

显示，可利用打印机绘制风机实时在线运行状况曲线图。同时操作人员可通过界面直接对风机进行切换等。2结论

大同煤矿集团北辛窑煤业有限公司通风区通过技术研究，为了提高煤矿通风机运行效率，设计了一套风机远程故障监测系统，并在204巷掘进中进行应用，取得了显著成效。

1）该系统有效提高了风机故障监测自动化水平，降低了劳动作业强度，提高故障监测效率。

2）该系统能够对风机电机温度进行控制，减少了因电机温度高导致电机烧毁事故，降低了风机维修成本费用，保证了风机安全高效运转。

3）该系统实现了无人值守自动切换的目的，对切换故障时能够及时启动备用风机，保证了采掘工作面安全供风。

4）系统通过安装泡沫抑尘装置降低了进风流粉尘浓度，避免了因风机内粉尘集聚造成风机故障，提高了供风质量。

5204巷局部通风机安装该系统后，在后期巷）

道掘进过程中未发生一起风机电机烧毁事故，自动切换未发生一起故障，提高了风机使用寿命，全年可为煤矿节约经济成本费用达45.7万元。

参考文献

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［３］郭慧斌.煤矿通风机在线监测与故障诊断系统的应用研究［Ｊ］.

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董明洪.矿用主通风机远程监测及故障诊断系统研究［Ｊ］.煤矿2018161-162.机械，（7）：

［５］史丽萍.通风机远程监测与故障诊断系统的设计［Ｊ］.煤矿机电，

200812-15.（5）：

（编辑：赵琳琳）

DesignandApplicationofRemoteFaultMonitoringSystemforCoal

MineFan

GaoRuifeng

（DatongCoalMineGroupBeixinyaoCoalIndustryCo.,Ltd.,XinzhouShanxi036702）

Abstract:Inordertoimprovethatoperationefficiencyofthemineventilator,reducethefailurerateofthefanandrealizetheremotefaultmonitoringandcontrolofthefan,asetofremotefaultmonitoringsystemofthecoalmineventilatorisdesignedthroughthetechnicalresearchoftheventilationareaoftheBeixinkilncoalindustryCo.,Ltd.oftheDatongcoalminegroup,andtheapplicationiscarriedoutinpractice,andtheremarkableeffectisachieved.Keywords:mineventilator;remotemonitoring;fault;systemdesign