矿井风机性能在线监测监控.docx

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矿井风机性能在线监测监控

华宁矿业鑫安煤矿主通风机性能在线监测监控系统方案

第一章概述

第二章设备技术规格、参数与要求

一、基本要求

二、技术要求

第三章系统技术方案

第一节系统功能与技术指标

1系统功能

2技术指标

3监测参数范围

4系统特点

5系统的组成

6系统的工作原理

第二节气体流量的监测

1气体流量计算的基本原理

2负压测点的布置

3系统负压测点的结构与物理位置

4微差压变送器的基本技术指标与使用方法

5EDA9017模拟量采集模块

6EDA485C有源隔离转换器

7气体温度的测量与JWB系列温度变送器

8负压的采集与气体流量的计算

第三节电机的轴承温度、绕组温度的测量

1、PT100电阻介绍

2XJY-160智能快速温度巡检仪

3温度采集工作原理

第四节电气参数的测量

1PD194Z-9S4（或EDA9033F）三相电参数采集模块

2系统电参数的采集

第五节振动的测量

第六节系统的报警

第七节系统的控制部分

第四章服务承诺

4.1供货、施工

4.2质保期

部分业绩表

系统组成

第一章概述

风机是矿井要害设备之一，风机的实时运行数据需要纳入全矿井自动化系统，传统的设备无法与矿井自动化系统交换数据，只要依赖于计算机网络技术，才可以将风机运行的实时信息数据传送给矿调度室，并将其运行数据并入全矿井数据库以供整体分析决策使用。

所以，在线监测是实现全矿井自动化的必须设备。

风机微机监测系统是应用于大型风机流量监测方法的装置；系统以国家标准“通风机空气动力性能试验方法”和“煤炭行业标准”煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法”为依据，应用工业计算机检测技术和独特的专有研究成果对矿用大型通风机的运行状态进行连续在线测量与处理，以多种方式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，并为多种功能扩充提供方便的条件。

在线测量与处理的风机运行参数包括风机入口静压、风速、流量，电机的轴承温度、定子绕组温度、电机功率、风机效率等，根据需要还可以扩充监测风机的环境参数、电机振动烈度等性能参数。

数据传输模式兼容满足国际标准的多种数交换形式，FTP、局域网IE数据服务与广域网IE数据服务功能，可与全矿井自动化系统实现灵活便捷的数据联网，将风机的实时运行参数传输到矿总调度室，满足自动管理的需求。

风机微机监测系统能够在生产过程中随时掌握通风设备的运行状态，改变了传统的设备管理方式，提高了通风设备的自动化管理水平，有力地保证了通风机设备的经济、可靠运行，为设备的管理和维修提供了可靠的科学依据，深受用户欢迎。

本系统采用测控功能齐全，画面、报表丰富多彩，方便现场操作人员使用和技术维护。

第二章设备技术规格、参数与要求

一、基本要求

1、物资编号

2、名称矿井主通风机性能在线监测监系统

3、规格型号KDZK-F

4、数量1套

二、技术要求

风机监控系统要求

本监测与控制系统所控制对象主要为两台矿用防爆对旋轴流式通风机，其中1台工作，1台备用。

1、系统采集的数据来源于：

通风机、风门、电动机、变频器、低压开关设备等。

由于通风机具有不间断（连续）运行的特点，其在矿井中的地位特别重要，监测与控制系统应满足以下要求：

1.1组成：

PLC监测监控，上位机操作，显示画面系统，完成对风机的运行过程实行检测、显示、控制、保护、报警、记录和管理，从而实现风机生产过程的自动化控制、监视和管理。

1.2PLC采用西门子S7系列产品，I/O模块具有热插拔功能。

1.3上位计算机监控平台组态软件应采用中文版本，并能实现远程监控功能。

1.4要求采用开放式的工业以太网协议和矿井综合自动化网络通信。

1.5为防止系统突然断电造成系统数据的丢失以及控制失控,采用UPS供电方式,保证系统不间断运行。

（可选）

2、系统主要功能

系统主要功能至少应包括：

2.1采集通风系统电气参数和设备运行状态参数等，并实现通风机及其辅机设备的联锁控制。

2.2采集通风系统运行参数，对通风机的负压、风量、风速、风机振动、喘振失速、叶片角度等进行监测，并作相应的控制。

2.3采集温度参数，对电机绕组温度、电机两端轴承温度、风机轴承温度、变压器每相绕组温度等进行监测，并作相应的控制。

2.4对风门开闭状态以及风门之间的联锁状态进行监测，并作相应的控制。

2.5采集低压进线柜的电压（4~20mA），变频器电源柜的电流、功率（4~20mA）。

2.6采集变频器柜交流输出、电流、功率、频率（4~20mA）。

2.7实现对风机变频器的起停-频率调节控制，并监测其运行状态、轻重故障。

2.8具有传感器信号断线、网络信号断线、PLC及其I/O模块故障的监测、报警功能。

2.9在操作站显示通风系统动态流程图、各风机控制流程图、供电系统图、工艺参数表、电气参数、设备运行状态（工作、停止、故障）以及报警参数表等；

自动建立数据库，对于重要的工艺参数、电气参数自动生成趋势曲线；

打印运行报表（班、日、月、年）和报警、故障实时报表；

按设定程序对风机正常切换和故障切换进行控制和操作指导；

当通风机发生故障时，利用运行记录和曲线对故障进行分析和判断；

风机性能在线测试：

对风机运行的风量、负压以及功率进行分析和测试，绘制出通风机运行工矿曲线和效率曲线。

2.10能通过工业以太网和矿井综合自动化管理系统联网，通过矿井网络系统服务器发布数据，管理终端可以通过局域网远程访问；

对不同的用户设置不同的访问权限，共分为工程师级、操作员级、浏览级等。

2.11系统I/O数量应有20%的备用。

2.12系统具有实时报警和历史报警功能，实时报警可实时显示每个测点参数（如超上、下限值），发生报警时，监视屏幕会弹出报警画面，同时具备智能化信息语音提示和故障语音报警功能；

显示任意时间段的历史趋势，所显示的各项同类型参数曲线可分别以不同的颜色叠加在一幅图中，以方便查询比较，还可存储和打印。

3、风机及辅助设备操作方式

操作方式有两种:

集中操作和就地操作。

在机旁操作箱设集中操作/就地操作转换开关。

3.1集中操作:

在控制室操作站上完成。

集中控制时应实现远距离起动和停止通风机、需要反风时能远距离控制风门、当通风机因故停车时能自动起动备用通风机及其相应辅助装置。

应设置通风机运行、停车、事故停车的指示信号。

在此种运行方式下，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。

当通风机因故停车时能自动起动备用通风机及其相应辅助装置。

还应有通风机运行、停车、事故停车的指示信号。

3.2就地操作

此操作方式用于设备检修或设备调试时，防止风机的意外自启动，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。

（也包括风门绞车就地控制箱）。

4、上位机监控系统技术要求

上位机（配彩色显示器、喷墨打印机）系统应满足以下要求：

4.1与PLC进行数据通讯。

4.2具备齐全的人机对话及记录、显示功能。

4.3控制风机变频器柜的分合闸，并监视其故障保护状况；

4.4控制风门电动执行机构，实现风门的开闭，并监测到位信号；

4.5连续监测风机电机的轴承温度、定子绕组温度、变压器每相绕组温度信号，在超温时能可靠地发出声光超温信号。

4.6连续监测风机的主轴承温度；在超温时能可靠地发出声光超温信号。

4.7显示、记录所检测的各个温度值，绘制曲线，并提供历史数据的查询。

4.8根据静压、压差检测信号，绘制静压、风量、风速和效率曲线，并提供历史数据查询。

4.9显示电机的电压、电流、有功、无功、频率、功率因数。

4.10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。

4.11具有与全矿工业以太网联网功能，可实现远程监测。

4.12各类报表历史记录及存储、打印。

∙事故记录保存不少于10天。

∙实现各类报表（班报、日报、月报、年报）生成。

∙和打印机有通讯接口，实现报表打印。

4.13可在Windows的环境下进行编程，全汉化显示。

4.14实时快速响应，对设备运行状态、故障做到准确显示和实时报警。

4.15适应集散性要求。

4.16实时数据库管理。

4.17连续可靠运行。

4.18掉电自动恢复。

第三章系统技术方案

1系统功能

系统的主要功能有：

实时监测通风系统参数、通风机的性能参数、电机的电气参数、轴承温度、电机振动、数据管理、报表管理、性能测试、远程通讯等，详述如下：

⏹实时监测通风系统入口静压、入口温度、风量。

⏹实时监测通风机性能参数：

流量、全/静压、效率。

⏹实时监测风机配用电机的电气参数：

电流、电压、功率。

⏹实时监测轴承温度并在超限时报警。

⏹实时监测定子温度并在超限时报警。

⏹实时监测电机振动。

⏹数据实时显示、存储、查询。

⏹报表自动生成、存储、查询

⏹兼容多种国际计算机通讯协议（DDE、OPC、FTP）。

⏹局域网IE浏览功能

⏹Internet信息发布与存贮功能

2技术指标

⏹工作电压：

～220V±10%

⏹环境温度：

－10℃～＋50℃

⏹环境湿度：

≯85%

⏹变送器精度：

≮0.5级

监测精度：

⏹流量：

2.5级

⏹压力：

0.5级

⏹电参数：

0.25级

⏹温度：

0.5级

⏹振动：

0.5级

⏹其它：

1.5级

3监测参数范围

⏹流量：

4000～125000m3/min

⏹压力：

－1000～0mmH2O

⏹温度：

0～150℃

⏹电压：

0～10kV

⏹电流：

由互感器确定

⏹功率：

无限制

⏹振动：

0～20mm/s

4系统特点

⏹采用了先进的计算机技术，功能强大，智能化程度高；以图形界面显示工作状态，画面丰富，直观生动。

⏹采用模块化设计方案，系统抗干扰能力强，运行精度高，使用维护方便。

⏹采用了先进的计算机技网络技术，实现了全矿数据共享。

⏹采用了多种抗干扰措施，因此系统的抗干扰能力强，可靠性高，监测准确。

⏹流量监测措施独特、新颖，可靠性好、精度高。

⏹选用了可靠性好、精度高的传感（变送）器。

⏹软件设计安全性高。

⏹操作简单快捷、维护方便。

5系统的组成

本系统以工业控制计算机为核心，主要由信号测取装置和传感（变送）器、信号采集及转换装置、通讯装置、供电装置、显示器等组成。

如图所示。

（图一）

（图二）

信号测取装置和传感（变送）器主要包括取压装置、电压及电流互感器、差压变送器、温度变送器、电量采集模块等。

信号采集及转换装置主要包括滤波环节和电压/电流变换。

通讯装置主要包括10mbps/100mbps自适应网卡。

供电装置主要包括直流稳压电源。

6系统的工作原理

该系统以工业控制计算机为核心，配以各种外围设备组成，在软件的控制下，完成数据的采集、分析等工作，以图表等多种形式显示在显示器上，并传输到指定地点。

各部分的工作过程简述如下。

电气参数的监测

电气参数指配套电机的电流、电压、功率、功率因数等。

选用精度高、可靠性好的电量采集模块将来自电压、电流互感器二次侧的电压、电流换成标准电信号，再送给计算机进行处理。

气体流量的监测

在系统中，气体流量的监测是依据气体流经变截面构件时所形成的静压差计算获得。

风机振动的监测

选用优质的振动变送器监测风机的振动烈度，再交由计算机处理。

信号采集与转换

由变送器输出与各种被测信号成比例的电流量，低通