矿井轴通风机技术改进分析论文

摘要：KJ90-ZF主通风机监控系统利用计算机技术、自动控制技术和传感器技术对主通风机的运行状态、运行过程进行实时监测和优化控制，实现了整个通风系统的最优化设计，具有远程监控、自动运行、实时报警、故障保护、统计分析，实现了风机正常一键启停、一键倒机等功能。确保了操作的安全性、可靠性，同时最大程度减少系统停机时间，保障矿井的正常生产。下面小编整理了一些《矿井轴通风机技术改进分析论文 (精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

矿井轴通风机技术改进分析论文 篇1：

浅谈煤矿井下通风系统的现状及发展趋势

摘 要：井下通风良好矿工的生命安全就得到了基本的保证，工人们的生产效率自然也会变高，可以说施工人员的生命安全和生产效率与矿井的通风状况存在必然的联系，这就要求相关单位必须做好矿井通风安全管理工作，合理地优化煤矿井下通风系统，保证地面上的新鲜空气能够源源不断的输送到井下的各个作业点，让工作人员进行呼吸并吸收和排除各种有毒有害的气体，创建良好的矿下作业环境，保证井下工作人员的身体健康和劳动安全。

关键词：煤矿井;通风系统;矿下作业环节

现在普遍采用的一些通风机设备，由于使用时间比较久经常会出现超负荷使用的情况，根本无法满足矿井正常开采的要求，严重影响了开采作业的安全性，可是矿用通风机对煤矿井通风系统来说几乎是“心脏”的作用，矿井的开采作业安全性又是至关重要的，这就要求相关研究人员必须针对市场需求制造一些高效节能风机。

一、煤矿主要通风机电设备的发展现状

矿用的通风机设备是矿井的命脉，在矿井生产中就好比是“用于呼吸的肺”，如今能源过度开采的后果已经越来越明显，全球能源危机的时代已经到来了，为了实现人类社会的可持续发展延续不可再生资源，很多国家都已经开始达成共识，我国也在积极强调节能环保战略了，80年代末期能源危机的势头刚一凸显，部分有先见之明的科学家已经有意识的在研究新的技术和工艺预备改良通风机设备的性能，现在已经基本收到了成效，通风机的运行效率比之以往提高了大约5%-10%，完全可以轻松地担负起负荷条件下矿井正常通风的要求，通风机作为矿井开采作业保证安全性的关键性技术设备，要求必须24小时，高负荷持续运转，这就要求研发的新式通风机节能效果要显著、噪音污染要小、安全性能要更好，这种通风机俨然会成为日后煤矿矿用主要通风机设备的最佳选择之一。

二、矿井通风系统概况

用现在的眼光来看矿井的通风系统俨然存在着许多不科学不合理的过时落后的地方，通过改变矿井的通风方式可以达到改造矿井通风系统的目的，一般的通风方式根据位置不同分为中央式(进回风井位于井田走向中央)、对角式(进风井位于井田中央回风井设在走向两侧)、区域式(进风井位于井田中央不必额外挖掘回风岗只需要在每个采区掘一个小回风井即可)和混合式(混合两种及两种以上的通风方式)，通风方法这里指的是主要通风机的工作方法，我国90%以上的矿井都采用抽出式的通风方法，压入式是指把主要通风机设在入风井口，在压入式通风机的作用下让矿井的井巷气压高于当地大气压力的正压状态，抽出式则是把主要通风机设在回风井口，在抽出式通风器的作用下让矿井井巷气压低于大地气压的负压状态，抽压混合是从名字上来看就是应用于压入或抽出两者互相转换的过渡期，它的主要通风机分别设置在进回风井口，矿井通风网络是指矿井风流按照生产要求在巷道中流动时或分岔或汇合的线路结构形式，主要通风设施有风墙、风门、调节风窗和风墙，通风机也有离心式和轴流式之分。

若是井下作业点某一处的瓦斯浓度超出规定系统就会自动报警并切断电源，目前我国的研究已经达到了可以对矿井空气成分、风速、气温等条件的遥测和通风设备的遥控的水平，操作人员已经可以从地面集中监视井下各作业点的瓦斯浓度和风速，有的国家甚至也已经研究成功并投入使用了能够对多种参数进行遥测的系统，他们可以用电子计算机去处理要测的数据，对设备的运转也可以进行及时的监控。

三、现阶段国内矿井内采用的通风机的特点

(一)对旋轴流式通风机

这种通风机在使用过程中需要由两组叶轮连接的两台电机共同运转，由于没有长轴结构的存在所以结构组织较为紧凑，这种通风机适合使用于安装调试工作，由于这两个电机是内置在通风机设备当中的，所以不需要重新建筑放置电机的平台，与长轴结构的轴流通风机比起来可以有效的降低土建成本支出，能够使用在一些地形比较复杂的矿井作业中，这种通风机设备的消声器和扩压器是紧密联合在一起的，所以也不用搭建专门的消声器载体，可是这种内置结构随之也会带来一些问题，比如在进行维修养护的时候比较复杂，且由于风机是内置的散热也比较慢。

(二)长轴轴流式通风机

它是外部的安装结构，因此散热效果更好，养护维修起来也更方便，可也是由于它是外置结构，就必须要用长轴才能够把风机的叶轮装置和电机装置连接起来，这种连接方式对安装有十分严格的要求又容易产生设备结构系统松散的问题，长轴轴流式通风机和对旋轴流式通风机设备系统完全不一样，而且施工单位也必须为外置电机搭建一个专门的电机安置房，这样也会造成土建成本的增加。

(三)离心式通风机

这种通风机的组装比较简单，可是它需要双面进气的特点就决定了它必须加长双支承轴的长度，它也是外部结构，散热性能比较好，检修维护工作也比较容易进行，可是因为它具有蜗壳，所以尺寸直径尺寸比较大，在安装了调节阀门以后可以把阀门调小，降低它的运行功率，对通风量和风压也可以及时的进行调整。

四、矿用通风机的发展趋势

很多小矿井随着国家对产业结构的调整逐渐被大规模的矿企兼并，这就要求很多矿井必须面对风量和风压的大幅度变化，可是能满足这一变化的，市面上只有长轴轴流式风机可以做到，这种类型如果按照叶片调节的不同又可以细分成很多种，纵观目前现有的许多矿用通风机，大多数人看好的都是液压动叶片可调式轴流风机。

(一)液压动叶片可调式轴流风机的原理

这种风机的叶轮里面存在着和叶轮一起运动的液压缸顶装置和齿条，齿条可以与叶片下方安装的小齿轮进行咬合，液压缸进入轴向运动状态之后，齿条就会推动小齿轮进行运转，风机的叶片会以叶柄为中心运转，可以通过调节叶片的角度达到调整风机的风压和压力的目的，这种风机的好处就是当矿点出现变动导致其大于额定的负压情况时，调整指挥核心的电动执行器就可以自动的对叶片的角度进行调整，以防喘振现象的发生危害到井下工人的生命财产安全。

(二)反风

这种通风机要完成反风操作全靠液压动叶调节扇叶角度，在对动叶角度进行调整的时候会发送轴旋转指令给电动执行机，然后半联轴器就会带动同心调节轴进行运动，在这一过程中液压缸就会调节头内的伺服阀，启动油窗让液压缸体进行转移，同时液压缸体上装有齿轮的液压缸支撑体也会发生变化，齿条带动的装置在叶柄终端的非齿轮开始运转，叶片会以叶片为中心开始进行轴线运动，从而达到扇叶调整转动角度的目的。

(三)液压动叶可调的优缺点

这种通风机的机房可以通过网络进行远程的在线监管，调控的时候快捷方便，安全性也比较高，调节力度由液压缸的体积和油压进行掌控，受到的限制相對来说比较少，同时它还具备反馈机构的自我补偿性能，叶片角度的变化可以通过相应的设备动态的进行反应，由于他反风的耗时较少也可以实现远程的调控，这样也有利于提高控制管理的集中化和自动化，唯一的缺点大约就是液压动叶可调式轴流式风机的设计研发和生产成本比停车集中一次可调式轴流风机的花费要大得多。

相关企业必须懂得“投桃报李”，我国的煤炭产业如今随着市场经济的发展也迎来了新的机遇，必须顺应着国家“可持续发展”的口号，重视通风系统的设计研发和发展趋势，不断提高设计和使用水平，改良矿用主要通风机的性能，解决影响煤炭通风安全性和能耗的问题。

参考文献：

[1]王京斌.煤矿采矿过程中通风技术的改进方法[J].中国科技纵横，2018，(1)：166，168.

[2]赵喜龙，张永明.煤矿井下通风系统的现状及发展趋势分析[J].大科技，2017，(36)：222.

作者：白建国

矿井轴通风机技术改进分析论文 篇2：

太平煤矿KJ90-ZF煤矿主通风机监控系统升级研究

摘要：KJ90-ZF主通风机监控系统利用计算机技术、自动控制技术和传感器技术对主通风机的运行状态、运行过程进行实时监测和优化控制，实现了整个通风系统的最优化设计，具有远程监控、自动运行、实时报警、故障保护、统计分析，实现了风机正常一键启停、一键倒机等功能。确保了操作的安全性、可靠性，同时最大程度减少系统停机时间，保障矿井的正常生产。有力地保障主通风机经济、可靠、安全的运行，在安全生产的基础上提高矿井的自动化水平和运营管理水平。

关键词：主通风机 监控 一键启动 一键倒机

一、概述：

近几年来，国家及行业管理部门陆续出台一系列政策性文件引导和推动煤矿企业加强机械化、自动化、信息化、智能化建设。煤炭行业的新建矿井、重组改造矿井及生产矿井，都在不同程度的提升煤矿自动化与信息化水平，以期建设成为集约、安全、高效、绿色型矿井，实现减员提效、保障生产安全。

KJ90-ZF主通风机监控系统利用计算机技术、自动控制技术和传感器技术对主通风机的运行状态、运行过程进行实时监测和优化控制，具有远程监控、自动运行、实时报警、故障保护、统计分析等功能。利用通风控制技术，对主通风机进行智能控制，可以改变主通风运行电机的频率，在支持变频调节的情况下对主通风机的通风量进行调节，从而实现整个通风系统的最优化设计，有力地保障主通风机经济、可靠、安全的运行，在安全生产的基础上提高矿井的自动化水平和运营管理水平。

二、系统现状

太平煤矿具有一个主通风机站：主通风机已完成变频改造，对一些参数如电压电流等进行了监测，但没有形成完善的监控系统，对风量、风速、风机振动等参数没监测;主通风机站的设备详细信息情况如下：

1)具有两台煤矿地面防爆压入式对旋轴流主通风机，采用变频控制方式对每台风机的两台电机进行变频控制。

2)风门为绞车垂直风门，由风门控制按钮控制。

3)具有大型电力变频器两台，用于控制两台主通风机。

4)高压开关柜产品型号：KYN28A-12;电动机保护测控装置产品型号：EDCS-8000系列。

整个通风机系统的高压供电部分以及低压供电部分都采用的是双回路的供电方式，通风机系统采用变频器控制，主通风机在线监控系统采用冗余控制，由两台PLC同时监控现场设备。

三、太平煤矿KJ90-ZF煤矿主通风机监控系统升级改造

1、传输网络设计

太平煤矿已经建立了工业以太环网平台，主通风机站安装有环网交换机，本次建设以现有工业以太环网平台为传输媒介，现场设备就近接入环网交换机，通过TCP/IP协议实现远程监控中心与现场控制的数据交互。

2、现场设备配置

1)调度室的配置与功能：

调度中心内配置两台工控机作为上位机，一台惠普打印机，一台山特2KVA/2小时规格UPS(按照每台计算机功率750W，打印机功率100W计算)，一台上位机作为远程主操作员站，另外一台作为备用操作员站。组态软件采用西门子WINCC软件。具备系统管理、图形显示、报警功能、数据管理功能、控制功能、数据联网功能等。

2)PLC控制柜的配置与功能：

(1)PLC控制柜内提供两种控制系统供选择即：硬件冗余控制系统和软件冗余控制系统。

硬件冗余控制系统通过专用硬件冗余模块实现系统冗余，专用光纤作为冗余连接介质，冗余功能不需要编程通过硬件自动实现，不需要占用CPU资源，组态配置极简单，可以做到无扰切换并且整个切换过程不花时间。经评估后采用硬冗余系统进行控制。

(2)具体功能介绍：

[1]通风机的控制采用冗余的控制系统，在PLC控制柜里面设立两组CPU，以一主一备的形式存在，主、备系统共同运行，但只有主系统承担真正的控制功能，主备系统通过同步机制保持运行的同步性，一旦主系统发生故障，从系统自动接替控制任务成为新的主系统，整个切换过程自动进行，生产过程不中断。

[2]PLC柜提供觸摸屏，提供监测参数的图形显示，以及控制操作按钮。选择风机的控制工作方式选择，分别是远控、现场集中控制和就地控制方式。现场操作员可以进行通风机的集中控制如：正常启停，运行风机切换等操作。

[3]控制功能。系统提供通风机的正常启/停、倒台、反风控制功能。对变频器控制系统，PLC监控柜提供RS485接口、模拟量I/O，配合变频器的接口，实现控制功能。

3、高低压开关柜部分的检测与控制

采用PLC输出触点直接控制高压开关柜的分合闸并采集合闸信号的方式实现高压开关柜的分合闸控制，利用专用485通信模块采集现场所有高压开关柜的相关电量参数、运行状态的方式实现现场高压开关柜的监测与控制连锁。低压开关部分直接利用PLC的输出触点控制1#号、2#号低压柜里面的电动合闸机构，以及柜体之间的联络合闸机构，并检测合闸机构的分合闸信号，对于低压的输出检测采用在低压输出侧安装电量传感器与继电器相结合的方式检测低压侧的输出，与电量模块的通讯运用指定的485通信模块。低压柜选用ATS型低压开关柜两台，含RDQH-400M/4PT 400AR型双电源开关，两路电源互为备用，自投自复，手自动可选择。

4、变频器的检测与控制

1)该部分主要需要控制的主要包括两台变频器(北京合康新能变频科技股份有限公司)其中：

1号变频器B1(控制1#主通风机两级电机)

2号变频器B2(控制2#主通风机两级电机)

现场1#主通风机的一级、二级电机均接在1#变频器B1的输出端，2#主通风机的一级、二级电机均接在2#变频器B2的输出端。保证了两极电机输出频率一定，同时变频器具备通过设置给定频率来调节矿井供风量大小的功能。

控制方式：

利用PLC直接通过输出触点控制变频器的启动、停止、运行信号采集，采用PLC与变频器控制柜建立MODBUS通信的方式来给定频率、故障读取和相关参数的采集。(由矿方协调变频器厂家免费提供MODBUS通讯接口和协议)

5、风门的检测与控制

1)该部分主要需要控制的是两台风机的绞车风门：

现场风门运行信号通过风门控制柜和现场接线腔接入系统。增加倾角传感器。

2)控制方式：

PLC通过风门控制柜直接控制两台风机风门绞车控制的开、关、停止，同时检测风门的开关到位信号。

6、通风机电机温度的检测

每台风机设置1台温度巡检仪，用于采集通风机电机前后轴温度、定子绕组温度。当轴温、绕组温度等某路监测温度超过给定值时，报警继电器动作，给出报警信号。

7、通风机震动量的检测

每台通风机设计2台振动传感器，对水平和竖直方向的震动情况进行监测。将震动传感器输出参数与通风机入口压力参数相配合，作为喘振的判断依据可以有效及时发出报警信号。

8、通风机风量以及压力的检测：

采用静压差法测量通风机风量、风压、风速等参数。每台通风机上安装取压装置，配合压力传感器，监测通风机静压，同时根据不同截面上的压力差计算通风机的风速、风量、全压等工况参数。

9、系统控制功能(一键启停、一键倒机)

PLC软件程序采用模块化的设计理念，主要分为过程及状态扫描子程序、模拟传感器采集子程序、数字量采集子程序、变频器485通讯子程序、温度巡检仪及电力参数采集网关通讯子程序、风机启停子程序、一键倒机子程序等。首先系统初始化，然后进行中断查询，在没有中断的情况下执行现场数字量信号、模拟量信号、485通讯信号、以太网通讯信号的采集，将采集到的现场信号放入程序预先开发好的专家分析模块进行分析比对，以方便系统及时做出异常报警判断和未知风险判断。在有中断的情况下程序将提供风机正常一键启停、一键倒机等操作。系统可以最大程序确保操作的安全性、可靠性，同時最大程度减少系统停机时间，保障矿井的正常生产。具体程序总体流程如图所示：

注意：该图中一键倒机流程为主通风机系统倒到备用通风机系统。倒机流程控制设备包括高压开关、低压开关、变频器、风门等关键设备。(此处有疑问可以探讨，后面可以根据矿方实际情况需要调整)。

10、视频监控系统部分

利用攀煤公司视频升级改造项目改造后的视频系统。

11、通风机自动倒机方案及时间计算

高低压供电正常的情况下，实现通风机自动倒机过程如下：

第一步：系统检测高低压供电是否正常，如果有故障则发出报警，。

第二步：系统检测到高低压供电正常以后停止运行中的主通风机变频器，此时变频器的频率50HZ左右。

第三步：系统检测到主通风机变频器输出频率降至10HZ以下时，同时关闭主通风机风门打开备用通风机风门。

第四步：系统检测到主通风机风门关到位、备用通风机风门打到位以后直接启动备用通风机变频器，待变频器频率由0HZ正常运行至50HZ左右时整个倒机过程完成。

倒机过程中发生任何故障，系统都会及时预警。

倒机时间T的计算：

T=Td+Tm+Tc = 90s+60s+90s= 240s

四、结论

太平煤矿主通风机监控系统通过技术改进实现了远程对所有高低压开关的分、合闸控制，以及高效完成高、低压双回路供电的回路切换等功能，保证了回路切换的可靠性。系统完善了空气动力学参数、供电电参数监测;具备了完善的主通风机正常状态下的开、停控制，定期轮换(倒机)及反风控制功能，“远程控制”、“集中控制”、“就地控制”多种控制方式，实现了风机正常一键启停、一键倒机功能。极大地改善了矿井通风系统监测监控系统的可靠性、可靠性。

作者：王秀江 罗胜 董明 许华国

矿井轴通风机技术改进分析论文 篇3：

主通风机监测系统完善及润滑油路改进

摘 要：由于防爆对旋式矿井主通风机电动机轴承的直角润滑油路设计不合理，造成油路中的新旧润滑油置换困难，加之环境温度影响，引发个别电动机轴承温度接近超温临界点，原有微电脑在线监测系统检测到轴承温度异常，造成主、备用通风机频繁倒机问题，该文对所述问题采取有效措施，增设电动机电接点温度计辅助监测装置及外部降温水幕，改进电动机润滑系统，有效保证了主通风机正常运转。

关键词：主通风机 监测系统 完善 润滑油路 改进

太平煤矿使用的(ZTD№28/2X450型)防爆对旋式矿井主通风机，安设于地面露天场地内，并安装了JYC-II型微电脑在线监测系统用于监控通风机运行状态。该系统能提供通风机运行状态的各种数据，保障通风机的安全运行和方便通风机的性能测试，在线测量与处理的风机运行参数包括：风机入口静压、全压、风速、流量，风机效率，电机的轴承温度、定子绕组温度，电机的电流和功率等。投入运行两年后，在线监测(JYC-II型微电脑在线监测)系统检测到轴承温度异常，造成主、备用通风机频繁倒机。工程技术人员根据日常记录及主通风机技术资料、使用环境分析认为：主要原因为电动机轴承的直角润滑油路设计不合理，造成油路中的新旧润滑油置换困难，形成电动机轴承少油状态运行而出现轴承超温现象，次要原因为环境温度的影响，引发个别电动机轴承温度接近超温(70℃)临界点。为了对轴承温度进行有效、合理、充分的控制和检测，对两台主通风机电动机润滑系统及监测系统进行改进完善，解决了存在的问题。

1 主要技术创新内容

(1)增设电动机电接点温度计辅助在线监测(JYC-II型微电脑在线监测)检测轴承温度，实现双回路并行监控。

(2)改进电动机润滑系统回油(排油)接口装置，改善电动机润滑条件。

(3)增设外部降温水幕，环境温度达到40℃时，采用冷却水对主通风机进风口及外体强制降温。

2 改进增设内容

(1)使用WTZ-288电接点温度计监测轴承温度变化。WTZ-288型温度计测温范围：0～100℃，0～120℃;精度等级：1.5级或2.5级。可靠性高、稳定性好、使用寿命长，其适用范围广泛。

利用原有的轴承回油孔，将电接点温度计探头装入废油收集室内，毛细管从电机空气回流孔穿过到机身外，温度计固定在盘上，在机身外就可观测到轴承温度。在JYC-II监测轴承温度较高时，可以和电接点辅助监测到的数值进行比对，从而确定安全措施。在JYC-II型温度监测系统故障时，可以根据电接点辅助监测系统判断故障原因，减少了拆机处理轴承温度故障作业。

(2)改进电动机润滑系统回油(排油)接口装置，改善电动机润滑条件。将原有的水平回油接口改设为垂直排油接口，增设高压电动注油机，加压对润滑油进行置换，有效排出废油，保证轴承润滑油清洁度(见图1)。

(3)增设通风机外部降温水幕，在环境温度达到40℃时，通过预设的管路及喷雾头对主通风机进风口及外体强制降温，降低露天日照热量通过通风机外壳向电动机轴承的热传递量，达到扼制轴承温升的功效(见图2)。

3 改造后使用情况

(1)改造完成后，主通风机实现了JYC-II型温度监测和WTZ-288电接点温度计双系统监测电动机的轴承温度功能。两者互为比较，给维护和监控人员提供了有效的判断依据。在环境温度最热41℃时，开启主通风机外部降温水幕，有效降低进入风机内部温度。

(2)通过表1监测数据，可以判定两系统温度差值，其中一级轴承温差值在2～5℃左右，二级电机前轴承温差值在10℃左右，二级电机后轴承温差值在3～5℃左右。(如表1)。

(3)通过监测数据比较，可以确定两个系统运行情况及电动机轴承是否真的超温，杜绝了因误判导致通风机停机检修、单机运转现象。

4 应用效果

根据设备运转记录记载：在改进前，平均至少发生5次/年，因轴承超温引发主通风机拆机、检修轴承故障的作业。改进润滑系统，增设电动机电接点温度计辅助监测装置及外部降温水幕后，经过一年的试验，未曾发生因轴温异常，拆机处理电动机轴承现象，并且有效避免了主、备用通风机非正常(切换)倒机作业及矿井主通风机单机运转。

5 经济效益

一次拆机维修需要3 d。

租吊车1台：1600.00×3=4800元，

维修人员14人次/天：14×100×3=4200元，

误餐费：14×10×3=420元，

材料费：1000元，

故：维修一次总费用10420元，减少5次拆机维修，共节约费用：52100元。

6 社会效益

改进后一年来，未曾发生因检修主通风机轴承故障而不得不采取的单机运转作业。在煤矿井下生产中，主通风机单机运转时，必须制定单机运转应急救援预案，上报公司备案。由于一台主通风机在检修，无备用通风机，一旦运转的主通风机发生故障，不仅要采取有效措施进行处理，还得迅速组织井下人员有序安全撤离，这对矿井生产秩序造成重大破坏，社会影响也非常恶劣，因此，该项改进对于矿井安全生产具有重要意义。

参考文献

[1] 梁兴义.韩晓东.矿山机械[M].北京：煤炭工业出版社，1990.

[2] 黄长艺，卢文祥.机械制造中的测试技术[M].北京：机械工业出版社，1981.

[3] 刘永清，高专，李朝雯.煤矿机械[M].北京：中国矿业大学出版社，1999.

[4] 严普强，黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京：机械工业出版社，1985.

作者：王永红 许桂云 罗大勇