1. Обзор функции непрерывного переворачивания вентилятора
Система бесперебойного переключения основного вентилятора шахты на резервный предназначена для устранения различных недостатков конструкции вентиляционного оборудования, применяемого в большинстве современных шахт; при этой системе резервный вентилятор запускается заблаговременно, ещё до остановки работающего вентилятора, то есть переходит в режим «горячего резерва перед переключением», что повышает устойчивость процесса переключения к сбоям. Если резервный вентилятор запускается нормально, после достижения им стабильной работы производится переключение вентиляционной сети; если же резервный вентилятор не запускается, его можно сначала остановить — поскольку работающий вентилятор при этом не останавливается, это не окажет никакого влияния на подземную вентиляцию, что даёт достаточно времени для выявления причины неисправности. Кроме того, заблаговременный пуск резервного вентилятора позволяет, с точки зрения воздействия на вентиляционную систему, заменить текущий режим «остановки вентиляции при переключении» — при котором в течение всего процесса переключения наблюдается полная остановка или слабое движение воздуха — на кратковременные, но вполне допустимые колебания объёма подземного воздушного потока в период переключения вентиляционной сети, тем самым реализуя принцип «бесперебойного переключения между основным и резервным вентиляторами». Это полностью исключает возникновение проблем с прерывистой остановкой подземной вентиляции, вызванной остановкой вентиляции при переключении.
Настоящая система оснащена функциями автоматического переключения основного вентилятора шахты без прекращения подачи воздуха, «однокнопочного» переключения и автоматического выявления неисправностей работающих вентиляторов с последующим их автоматическим переключением. Благодаря системе контроля и управления осуществляется логическое управление быстрым открытием или закрытием самозапирающихся современных воздушных заслонок, что обеспечивает оперативное переключение вентиляторов и позволяет сократить влияние процесса переключения на вентиляционную систему с традиционного «прекращения подачи воздуха в системе» до «колебаний расхода воздуха», а также уменьшить время переключения при возникновении неисправностей.

2. Описание функций
(1) «Однокнопочное» переключение генератора:
Применяется режим резервного питания двух агрегатов в горячем резерве, оптимизирована система управления, что позволяет осуществлять переключение между двумя вентиляторами без остановки подачи энергии на подземную вентиляцию и реализовать «однокнопочное» переключение.
(2) Автоматическое переключение на резервный источник питания при сбое:
При возникновении неисправности и остановке оборудования система, исходя из сообщения о состоянии неисправности, подсказывает машинисту необходимые действия по устранению неисправности и обладает функцией автоматического переключения на резервный агрегат в случае неисправности.
(3) Совершенные функции мониторинга (осуществление онлайн-мониторинга):
● Реальное время онлайн-мониторинга рабочего состояния двигателя вентилятора и состояния открытия/закрытия воздушных заслонок;
● В режиме реального времени осуществляется мониторинг и отображение статического давления на входе вентилятора, расхода воздуха, сигнала скорости воздушного потока, температуры на входе и КПД вентилятора;
● Мониторинг электрических параметров вентилятора — напряжения, тока (ток промышленной частоты и ток с переменной частотой), частоты преобразования, мощности, коэффициента мощности — и анализ их характеристик;
● Онлайн-мониторинг температуры подшипников и статора электродвигателя вентилятора с функцией сигнализации при превышении предельных значений;
● Мониторинг, отображение и анализ информации о состоянии вибрации вентилятора;
● Отображение в режиме реального времени графических кривых параметров работы вентилятора, измеряемых и обрабатываемых в онлайн-режиме;
● Отображение измеренных и обработанных параметров работы вентилятора в виде исторических графиков и возможность запроса исторических данных за любой момент времени;
● Просмотр и отображение в виде отчётов исторических эксплуатационных данных ветровых турбин, полученных в ходе онлайн-измерений и обработки; возможность вызова данных мониторинга за последние 2 года.
● Обеспечение сигнализации о превышении предельных значений параметров работы вентилятора, измеряемых и обрабатываемых в онлайн-режиме, с использованием различных форматов:
◇Параметры на главном экране мониторинга отображаются красным цветом;
◇ Мигающая сигнальная лампа;
◇Звуковое оповещение.
●Обеспечение работы без участия человека.
(4) Автоматизированное тестирование производительности:
С помощью системы управления регулируются расход и напор воздуха, осуществляется автоматический сбор данных и реализуется автоматизированное испытание характеристик.
● Управление открытием, закрытием и остановкой воздушного клапана вентилятора; регулирование положения клапана в произвольный угол (от 0 до 90 градусов) с целью фиксации вентилятора на заданном уровне разрежения;
● В соответствии с требованиями к испытаниям характеристик вентилятора и диапазоном его разрежения система автоматически регулирует воздушные заслонки, обеспечивая измерение разрежения в каждой контрольной точке.
● Регистрируются эксплуатационные параметры измерительных точек (расход воздуха, разрежение, мощность, ток, вибрация, КПД), формируются отчёты и строятся кривые характеристик вентилятора.
(5) Диагностика неисправностей:
Создание экспертной системы, которая при возникновении ненормального режима работы ветряной турбины способна осуществлять корректную диагностику, выдавать сигнал тревоги и автоматически формировать заключение о состоянии оборудования.
● Диагностика неисправностей температуры подшипников и статора электродвигателя;
● Диагностика неисправностей горизонтальных и вертикальных вибраций вентилятора;
● Диагностика неисправностей, связанных с резким увеличением и уменьшением расхода воздуха вентилятора;
● Диагностика превышения предельно допустимой концентрации метана на входе вентилятора.
(6) Функция удалённой связи:
Поддерживает удалённый мониторинг с использованием сторонних удалённых устройств (преобразователей частоты или других управляющих устройств). Поддерживает множество коммуникационных протоколов, таких как MODBUS_RTU, MODBUS_TCP, FTP, WEB, OPCSERVER и другие способы подключения; предоставляет разнообразные варианты связи, что позволяет легко передавать данные мониторинга в интегрированные автоматизированные системы, применяемые на угольных шахтах, обеспечивая интеграцию информационных систем шахт.

3. Инструкция по эксплуатации воздушного затвора безостановочной вентиляционной машины
Система управления непрерывно работающими вентиляторами обратного хода в основном состоит из нескольких функциональных воздушных заслонок и приводных силовых агрегатов; она также называется «воздушной заслонкой короткого замыкания с выходом наружу» и «вертикальной сетчатой регулирующей воздушной заслонкой». Все эти элементы устанавливаются в вентиляционных штольнях шахты. Для облегчения технического обслуживания перед вертикальной регулирующей воздушной заслонкой со стороны, близкой к вентиляционной шахте, может быть дополнительно установлена постоянно открытая резервная воздушная заслонка (ее можно предусмотреть в зависимости от конкретных условий).
В зависимости от особенностей пуска вентилятора величина и продолжительность пускового тока зависят от сопротивления воздушного потока. Как показано на рисунке, при добавлении в существующую систему вентиляции горизонтального регулируемого короткозамкнутого воздушного затвора можно уменьшить сопротивление воздуха при пуске вентилятора в режиме «остановка — переключение на резервный агрегат» с подключением к электросети, тем самым снижая пусковое сопротивление вентилятора и повышая вероятность успешного пуска его электродвигателя.
В целях дальнейшего устранения неопределённости, связанной с возможностью нормального пуска резервного вентилятора при традиционном способе «остановка — переключение», в рамках проекта по переключению вентиляторов без прекращения проветривания применяется режим горячего резерва перед переключением вентиляторов шахтных систем вентиляции. При этом резервный вентилятор запускается без остановки работающего вентилятора; после его успешного пуска обеспечивается надёжный горячий резерв. В случае возникновения неисправностей, препятствующих пуску, операцию переключения можно приостановить для выявления и устранения неисправностей, поскольку сам процесс переключения ещё не начался и не влияет на нормальную эксплуатацию исходного вентилятора в сети. Таким образом, переход от холодного к горячему резерву вентиляторов дополнительно повышает вероятность успешного переключения.

Описание рабочего процесса:
● Вентилятор № 1 работает в штатном режиме; откройте горизонтальный воздушный затвор короткого замыкания № 2 и включите резервный вентилятор № 2. (В этот момент вентилятор работает в холостую; под «холостым ходом» понимается такой режим, при котором поток воздуха поступает через горизонтальный затвор короткого замыкания и выходит через выпускное отверстие, что обеспечивает тепловое резервирование перед пуском.)
● После проверки (самодиагностика системы управления) и подтверждения нормальной работы резервного вентилятора № 2 открывается горизонтальный воздушный затвор короткого замыкания «воздух–воздух» вентилятора № 1, одновременно закрывается вертикальный сетчатый воздушный затвор вентилятора № 1, что обеспечивает переход работающего ранее вентилятора № 1 в режим холостого хода.
● Открыть вертикальный сетчатый воздушный затвор № 2, расположенный рядом с резервным затвором № 2, одновременно закрыв горизонтальный короткозамкнутый воздушный затвор № 2, чтобы перейти в штатный режим работы с подземной вентиляционной сетью.
●После проверки и подтверждения нормальной работы резервного вентилятора в сети остановить основной работающий вентилятор — переключение завершено.
 

Схема расположения вентиляционной шахты с непрерывным обратным воздушным потоком