I. Présentation de la fonction de commutation sans arrêt du ventilateur

Le système de commutation sans arrêt du ventilateur principal de ventilation des mines de charbon est conçu pour pallier les différentes lacunes structurelles des équipements de ventilation utilisés dans la plupart des mines. Ce système permet de démarrer le ventilateur de secours avant l'arrêt du ventilateur en fonctionnement, c'est-à-dire d'entrer en «préparation à chaud avant commutation», afin d'améliorer la capacité de tolérance aux pannes du processus de commutation. Si le ventilateur de secours peut démarrer normalement, le réseau de ventilation est commuté une fois son fonctionnement stabilisé. Si le ventilateur de secours ne peut pas démarrer normalement, il peut être arrêté, car le ventilateur en fonctionnement n'est pas arrêté, il n'affectera donc pas la ventilation souterraine, et il y aura suffisamment de temps pour rechercher les causes. De plus, le démarrage anticipé du ventilateur de secours permet de transformer l'arrêt ou la faible ventilation du système pendant toute la durée du processus de commutation dans le mode «commutation à l'arrêt» actuel en une fluctuation raisonnable du débit d'air souterrain pendant une courte période de commutation du réseau de ventilation, réalisant ainsi une «commutation du ventilateur principal sans arrêt». Cela permet d'éliminer les problèmes d'arrêt intermittent du débit d'air souterrain causés par la commutation à l'arrêt.

Ce système possède les fonctions de commutation automatique sans arrêt du ventilateur principal de la mine, d'opération «à bouton unique» et de commutation automatique en cas de panne du ventilateur en fonctionnement. Grâce au système de détection et de contrôle, le système de commande logique ouvre ou ferme rapidement les nouveaux vannes auto-étanches pour réaliser une commutation rapide du ventilateur, réduisant ainsi l'impact sur le système de ventilation de «l'arrêt du système» de la méthode traditionnelle à une «fluctuation du débit d'air», et raccourcissant le temps de commutation en cas de panne.

II. Présentation des fonctions

(1) Commutation «à bouton unique» :

En adoptant le mode de préparation à chaud double machine et en optimisant le système de contrôle, la commutation entre les deux ventilateurs est contrôlée sans interruption de la puissance de ventilation souterraine, ce qui permet une commutation «à bouton unique».

(2) Commutation automatique en cas de panne :

En cas d'arrêt dû à une panne, le système invite le conducteur à effectuer les opérations de traitement en fonction de l'indication de l'état de la panne, et possède une fonction de commutation automatique en cas de panne.

(3) Fonctions de surveillance complètes (surveillance en ligne) :

● Surveillance en ligne en temps réel de l'état de fonctionnement du moteur du ventilateur et de l'état d'ouverture et de fermeture des vannes ;

● Surveillance et affichage en temps réel de la pression statique d'entrée, du débit d'air, de la vitesse de l'air, de la température d'entrée et du rendement du ventilateur ;

● Surveillance et analyse des performances des paramètres électriques tels que la tension, le courant (courant à fréquence industrielle et courant à fréquence variable), la fréquence de conversion de fréquence, la puissance et le facteur de puissance du ventilateur ;

● Surveillance en ligne de la température des paliers et de la température du stator du moteur du ventilateur, avec fonction d'alarme de dépassement ;

● Surveillance, affichage et analyse des informations sur l'état des vibrations du ventilateur ;

● Affichage des paramètres de fonctionnement du ventilateur mesurés et traités en temps réel sous forme de courbes graphiques ;

● Affichage des paramètres de fonctionnement du ventilateur mesurés et traités sous forme de courbes graphiques historiques, avec possibilité de consulter les données historiques à tout moment ;

● Consultation et affichage des données historiques de fonctionnement du ventilateur mesurées et traitées en ligne sous forme de rapports, avec possibilité d'afficher les données de surveillance du ventilateur sur deux ans ;

● Alarme de dépassement des limites des paramètres de fonctionnement du ventilateur mesurés et traités en ligne sous différentes formes :

● Les paramètres de l'écran principal de surveillance deviennent rouges ;

● Indication par clignotement des voyants d'alarme ;

● Alarme sonore.

● Fonctionnement sans surveillance.

(4) Essais de performance automatisés :

Réglage du débit d'air et de la pression d'air par le système de contrôle, acquisition automatique des données et réalisation d'essais de performance automatisés.

● Contrôle de l'ouverture, de la fermeture et de l'arrêt des vannes du ventilateur, réglage des vannes à un angle quelconque (0 à 90 degrés), pour maintenir le ventilateur à une dépression donnée ;

● En fonction des exigences des essais de performance du ventilateur et de la plage de dépression du ventilateur, le système peut régler automatiquement les vannes pour obtenir la dépression de chaque point de mesure ;

● Enregistrement des paramètres de fonctionnement des points de mesure (débit d'air, dépression, puissance, courant, vibrations, rendement), génération de rapports et tracé des courbes de performance du ventilateur.

(5) Diagnostic des pannes :

Établissement d'un système expert capable de juger correctement l'état anormal de fonctionnement du ventilateur, de générer des signaux d'alarme et des conclusions de diagnostic automatique.

● Diagnostic des pannes de température des paliers et du stator du moteur ;

● Diagnostic des pannes de vibrations horizontales et verticales du ventilateur ;

● Diagnostic des pannes d'augmentation et de diminution soudaines du débit d'air du ventilateur ;

● Diagnostic de dépassement des limites de la concentration de grisou à l'entrée du ventilateur.

(6) Fonction de communication à distance :

Prise en charge de la télésurveillance avec des équipements distants tiers (variateurs de vitesse ou autres équipements de contrôle). Prise en charge de plusieurs protocoles de communication, tels que MODBus RTU, MOD0US T0P FTP, WEB, OPCSEVEI, etc. Plusieurs solutions de communication sont disponibles pour faciliter le transfert des données de surveillance vers les systèmes d'automatisation intégrés actuellement utilisés dans les mines de charbon, afin de réaliser l'intégration du système d'information des mines de charbon.

III. Explication du fonctionnement des vannes de commutation sans arrêt du ventilateur

Le système d'exécution de commutation sans arrêt est principalement composé de plusieurs vannes de régulation fonctionnelles et d'un module d'entraînement, également appelés vannes de court-circuit à air libre et vannes de régulation à montage vertical, installés dans les galeries d'aspiration des mines. Pour faciliter la maintenance, une vanne de secours à ouverture permanente peut également être ajoutée devant la vanne de régulation verticale, près du puits de ventilation (en fonction de la situation réelle).

En fonction des caractéristiques de démarrage du ventilateur, l'intensité et la durée du courant de démarrage sont liées à la résistance au vent. Comme indiqué sur la figure, l'ajout d'une vanne de court-circuit réglable horizontale au système de ventilation d'origine permet de réduire la résistance au démarrage du ventilateur dans le mode « arrêt-commutation » d'origine, de réduire la résistance au vent de démarrage du ventilateur et d'améliorer le taux de réussite du démarrage du moteur du ventilateur.

Afin de surmonter davantage le problème d'incertitude quant à la possibilité de démarrage normal du ventilateur de secours dans le mode traditionnel « arrêt-commutation », le projet de commutation sans arrêt du ventilateur adopte la préparation à chaud du ventilateur de mine. Le ventilateur de secours est démarré sans arrêter le ventilateur en fonctionnement. Après un démarrage normal, une préparation à chaud fiable peut être réalisée. En cas de problème empêchant le démarrage, l'opération de commutation peut être suspendue pour permettre le dépannage et la réparation, car le processus de commutation réel n'a pas encore commencé et ne perturbera pas le fonctionnement normal du réseau d'origine. Par conséquent, le passage de la préparation à froid à la préparation à chaud améliore encore le taux de réussite de la commutation.

Description du processus de travail :

● Le ventilateur n°1 fonctionne normalement. Ouvrez le registre de court-circuit horizontal n°2, et démarrez le ventilateur de secours n°2. (À ce moment, le ventilateur est en fonctionnement à vide, ce qui signifie que le flux d'air entre par le registre de court-circuit horizontal et sort par la sortie d'air, permettant une mise en veille thermique avant le démarrage). Après vérification (autodiagnostic du système de contrôle) que le ventilateur de secours n°2 fonctionne normalement, ouvrez le registre de court-circuit horizontal n°1 et fermez simultanément le registre vertical n°1, afin que le ventilateur n°1 passe en fonctionnement à vide.

● Ouvrez le registre vertical n°2 situé à côté du ventilateur de secours n°2 déjà en marche, et fermez simultanément le registre de court-circuit horizontal n°2, afin qu'il passe à un état de fonctionnement normal avec le réseau de ventilation souterrain.

● Après vérification que le ventilateur de secours fonctionne normalement sur le réseau, arrêtez le ventilateur initial et terminez l'inversion.