一、工程概况
某煤矿原设计能力0.90Mt，原设计服务年限85年。经过两次改扩建后，矿井设计能力为3.60Mt，97年矿井核定能力为4.20Mt，2008年矿井核定能力为7.1Mt，目前实际生产能力达到8.0Mt/a。根据目前某煤矿+540m水平矿井采用机械抽出式通风方式、分区通风系统的情况，本次北栗风井工程通风系统沿用目前的通风模式，设计采用机械抽出式通风方式、分区通风系统。北栗村风井场地通风系统由2套相同的通风机系统组成，每套通风机系统包括通风机、电机、润滑系统、控制及监测系统。通风机采用两台矿用轴流式通风机，1台工作，1台备用。每台通风机配1台交流鼠笼高压异步变频电动机，电机功率4500kW，电压6kV。通风机采用变频驱动，每台通风机配置一套变频装置：采用ABB公司的ACS5000系列变频器，ZTSG-6000/6型变压器。通风机房两回6kV高压电源采用电缆引自风井场地35kV变电站6kV侧不同母线段，两回电源一用一备。
二、通风机集中控制系统概述
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2.1．通风机控制系统采用PLC系统进行集中控制，PLC采用2套主控制器的双机热备系统，其中任一台PLC均可实现控制1号通风机或者2＃通风机。配置2台工业控制计算机。参见上面PLC系统框图。
2.2．通风机PLC控制系统由可编程控制器（PLC）构成（包括后台工控机及打印机）。通风机采用PLC控制，监控系统应具有：风机轴承温度及振动，电动机轴承温度、定子温度、电流、电压、功率因数，风机风量、静压、全压、风速及通风机装置效率，风门开度、电源等状态和参数的自动监控、动态显示功能；有与全矿安全生产监控系统联网进行数据通信的接口；操作方式应具有自动、手动、遥控三种方式。
2.3．通风机的控制系统应能够满足远距离起动和停止通风机，需要反风时能远距离控制反风的要求。
系统应具有报警功能，当各种参数超过允许值时应能够依据超过允许值的大小发出报警信号或实现故障停机，信号应为声光兼备。
2.3 控制系统操作方式：
1．自动方式:
风机具备了自动运行的必要条件，例如变频器柜没有故障、风机的控制系统没有故障报警、润滑系统、蝶阀控制回路没有故障等情况下可以进行自动方式运行。
操作员在操作站的工控组态软件运行窗口，选择处于远控待命状态的风机，然后按 “起动”按钮，起动此风机，按“停止”按钮，停止此风机。整个起停过程由自动运行程序控制。
2．手动方式:
当PLC系统产生故障或调试设备时，不能进行自动运行程序控制时的应急起动方式。此时，操作员通过变频器柜和开关上手动操作按钮，控制风机起停、蝶阀开闭、润滑站起停。同样也可作为紧急停止使用。用户如果在对风机运行工况有充分了解的基础上，可以直接就地操控本台风机的设备。手动控制主要用于设备检修及试车。
3．遥控方式:
在矿井调度室进行操作，通过监控网络将操作命令下达至通风机监控系统中，由PLC控制完成各种操作并检测反馈信号。
4. 一键切换、一键反风
利用操作台工业控制计算机实现后台“一键切换、一键反风”。
2.4 监控系统功能
1．工作方式：自动、手动、遥控；
2．必须实现变频电气制动，风机正常切换及反风操作停机过程时间不得大于2min；变频器容量不得小于单台电动机的装机功率130%。；
3．控制蝶阀的开闭，并监测到位信号；
4．控制风机电机变频器的分合闸，并监视其故障保护状况；
5．监测风机电机的轴承温度、绕组温度信号、风机转速；
6．监测风机制动器的位置及状态；
7．监控系统直接对风机提供的静压、压差和风速检测信号，绘制风机工况曲线并提供历史数据查询；
8．采集并显示电机的电压、电流、有功、无功、频率、功率因数；
9．显示系统的实时报警信息，实时报警打印，并提供历史报警信息的查询；
10．应具有网络通信接口能力：RJ45接口，TCP/IP协议，OPC软件接口。提供DeviceNet接口，可以接入变频器系统；提供Modbus-RTU接口，可以接入数字仪表系统
11.监测系统还需实现通风机房高压开关柜在线监测，包括：高压进线柜、高压出线柜、电压互感器柜。
12．显示在线测量与处理的风机的参量，并能够以指定时间间隔刷新，便于各种参数的直接定位观察和使用。便于观察指定时间长度内各种不同参数的变化趋势。
13．以历史曲线图形显示测量与处理的风机运行参数，并能够查询任意历史时刻的数据，历史数据在计算机数据库中的保留量为一个月或指定时间跨度，也可拷贝到磁盘长期保存，便于查询分析。
14．能够以报表形式查询显示，在线测量与处理的风机运行参数的历史数据，便于值班人员打印值班报表及技术人员定量分析、研究和准备数据制作性能曲线。
15．能够以多种形式对在线测量与处理的风机运行参数越线报警。
16.操作台为封闭式台体结构，台面采用不锈钢板，黑色腐蚀字标注，壳体防护等级为IP54，应外形美观，装配牢固，维护方便。操作台安装台工业控制计算机、工业太网交换机、电源、按钮、指示灯等设备。
17.系统监控软件
每一个操作站安装同样的系统监控软件，由于采用局域网与PLC进行联机，因此每个操作站可以同时监控两台风机，互为冗余。通常一台作为主控机，一台作为监视机。通过点击菜单栏的下拉菜单按钮，打开相应的窗口画面，功能不少于以下：
1.系统管理下拉菜单：用户窗口管理、登录用户、注销用户、修改密码、用户管理、退出系统。
2.运行状态下拉菜单：运行窗口（上电后自动加载，为主窗口，反映风机设备的运行状态，如通风机是否处于运行状态，转向如何，风门的开闭状态、工作方式是自动还是手动、本次运行的持续时间，显示已运行风机电机的绕组和轴承的温度、风机主轴承的温度、振动位移值、风机的风量、风速、静压、效率。自动方式下，经过授权的操作员可以操控两台风门的开闭、风机的起停，液压站电机和加热器。）、实时报警、历史报警。
3.风机数据下拉菜单：风量风速、、静压效率、历史数据、风机电量。
4.温度数据下拉菜单：电机温度、风机温度、历史数据。
5.设备状态下拉菜单：高压柜、低压柜、通风机、蝶阀、润滑站。
6.其他下拉菜单：帮助、关于
三，结语
通风机是煤矿安全生产中不可缺少的重要设备，集中控制系统可以安全高效的监测风机等设备的运行状态，起到保护矿井正常通风的重要作用。
参考文献：
1、国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.《煤矿安全规程》北京：煤炭工业出版社，2016
2、煤矿主要通风机站设计规范》（GB50450-2008）
作者简介：焦楠（1987-），女，辽宁沈阳人，工程师，2010年毕业于沈阳建筑大学电气工程及其自动化专业，现在北京华宇工程有限公司从事煤矿供配电及控制设计工作。