风机监测方案.docx
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风机监测方案
风机在线监测系统
设
计
方
案
北京仙岛新技术有限责任公司
2008年4月
一、公司简介：
1）北京仙岛新技术有限责任公司是由原航空航天工业部的一批从事自动化工程和信息技术研发生产的技术骨干组建而成的。
是经北京市人民政府首批批准的高新技术企业。
企业注册于北京丰台科学城海鹰路九号（本部所在地）。
本公司是北京中关村高科技园区的知名企业，在中关村高科技园区丰台园有1500m2的办公地点，在大兴工业开发区有占地20亩和16000m2的研发生产基地，其中研发面积6000m2,生产面积4700m2，综合办公面积3000m2，其他辅助面积2300m2。
公司固定资产投资近亿元，流动资金千万元。
公司产从业人员200余人，其中近60%为工程技术人员，具有高级职称者占20%。
在煤矿安全生产方面的产品年销售额六千余万元，利税近千万元，有100多个年产100万吨以上和上千个小煤矿使用本公司产品。
2）仙岛公司从事煤炭生产系统的监测监控以有近二十来年的历史，企业得到了长足的发展，在煤矿安全生产自动化领域在国内是知名企业。
KJ66煤矿安全生产系统、煤矿工业电视监视监控系统、综合调度与大屏幕显示系统和KJ256人员是跟踪考勤管理系统在国内具有领先水平。
3）本公司自主研发生产了瓦斯抽放子系统该系统，既可作为一个独立的系统单独使用也可作为一个KJ66的子系统在KJ66系统的管理使用。
KJ66瓦斯抽放子系统早已在淮北的多个矿井得到使用，该子系统稳定、可靠、便于维护且计量准确是公认的。
4）本公司自主研发生产的KJF主扇风机在线监测子系统该系统，也是既可作为一个独立的系统单独使用也可作为一个KJ66的子系统在KJ66系统的管理使用。
KJF主扇风机在线监测子系统已在20多个矿井中得到应用。
5）我公司自主研发生产的KJ256人员定位系统，已在煤矿行业得到广泛的推广。
我公司通过了ISO9001-2000标准质量管理体系认证，所有矿用产品证件齐全，均符合《矿用产品安全标志（MA）管理文件》的要求。
矿用产品技术领先，产品种类齐全，公司重视产品的售后服务，始终能站在用户的立场上处理问题。
公司是煤矿安全生产、自动化产品方面的知名企业。
二、风机在线监测系统简介
（一）综述
通风机是矿井安全的主要设备，矿井必须随时掌握主扇的运行状况和主扇的各种参数，风机在线监测系统能在风机运行中准确地反映和记录风机的运行曲线、风道的负压、静压、动压、风速、计箅风量、轴承和定子温度及风机电机的电流、电压、振动等参数，并能进行数据记录、存档和故障报警，能随时从微机中调出风机的运行状情况。
KJ66系统提供了一整套（包括硬件和软件）通风机在线监测设备，能对通风机进行在线实时监测。
本系统对通风机工作状态进行在线监测。
监测参数包括风机的入口静压、风量、静压效率、全压效率、风机振动参数、电机轴承温度、电机绕组温度、电机定子线圈绝缘阻值、风机配电柜的电流、电压、功率和功率因数、风机的开停状态及正反风信号等。
具体功能如下：
1.可查询风机的技术参数、结构特点、安装调试、维护运行、传感器的安放位置、风机的状态监测等。
2.可对风机的运行状态自动进行监测。
监测的参数包括：
静压、动压、全压、风速、风量、单台电机功率、电机总功率、效率、电机定子绕组温度、电机轴承温度，风机消耗的电量及风机效率等。
对所监测的运行状态参数实时集中显示；可形成各种参数的运行曲线、历史记录曲线、历史查询报表；可形成岗位值班报表；可画出风机的全特性曲线图。
对所监测的运行状态参数值进行分析判断，给出机器运行状态“正常”、“警告”、“异常”的提示。
3.对所建立的有关运行参数记录表格能按时间或测点进行查询。
（二）系统组成
中心站主机通过调制解调器与采集分站进行通讯。
中心站主机可以是独立运行的风机在线监测专用计算机，可以远离采集现场放置在合适的位置；也可以共用KJ66安全监测系统的主机。
采集分站可接入30路模拟量（信号类型可以是频率型、电流型及电压型），4路开关量，2路开出量。
1路RS485口。
1路通讯总线接口用于与上位机（中心站主机）通讯。
采集分站安装在19英寸工业标准机柜内。
系统配有电量、负压、温度、风机开停传感器及多路温度变送器，可以同时对2台风机的诸参数进行实时监测。
（三）系统性能
1．电机温度测量：
配置变送器20路，匹配的传感器为Pt100，测温范围-20~+180℃。
可对4台电机的A、B、C相绕组温度及前后轴承的温度进行同时监测。
2．风压测量：
负压传感器2路，用于静压、全压、动压、风速及风量的测量。
3．风机设备开停：
设备开停传感器4路，用于4台电机开停的监测。
4．风机设备运行参数的测量：
电量采集模块4套，用于4台电机的电压、电流、功率、功率因数及电量的测量。
5.风机振动幅度的测量:
是由水平振动和垂直振动两种传感器为一组组成的，每台风机安装了一组振动传感器，安装位置在风机电机外壳侧。
6．管理软件可靠性：
在长期运行状态下不死机，具有抗干扰措施和自恢复功能。
7．定期全特性测定：
打印出轴承温度、风压、风量及效率曲线，最大误差不超过2%。
8．电源：
AC220V±5%，43~67Hz.。
9．适用温度：
0~50℃
（四）动压测风原理简介
1．风流点压力
风流点压力是指测点处单位体积（1m³）空气所具有的压力。
在井巷和通风管道中流动的点压力，就其形成的特征来说，可分为静压、动压和全压，风流中某一点的静压和动压之和称为全压。
2．动压测风原理
基于皮托管测风的原理，通过在测风巷道里安装多点测压装置，测出静压与全压平均值，从而求出动压的平均值。
通过动压与风速的关系式，则不难求得风机的平均风速以得到风机风量。
风机静、动压管口位置布置示意图：
（五）风机监测软件介绍
风机监测系统软件主界面：
1、运行画面
系统运行后，在屏幕上部以列表方式显示风机当前的数据，包括：
风机号、名称、静压、全压、动压、风量、前级功率、后级功率、总功率、静压效率、全压效率。
在屏幕下部显示某个风机的时间图。
包括：
压力图、功率图、风量图、效率图、运行工况图。
压力图风量图
功率图工况运行图
静压效率图全压效率图
2、功能说明
（1）风机参量的基本概念及计算方法
风机监测主要反映风机以下几类量：
静压、功率、全压、风量、效率。
静压：
平行于风流，背对风流方向测得的压力为静压；入口静压通过传感器直接测得。
全压：
平行于风流，正对风流方向测得的压力为全压；全压可以通过传感器直接测得。
静压与全压之间有以下的关系:
其中
功率：
风机电机消耗的功率，可以通过传感器直接测得。
对对旋式风机，有前级电机功率和后级电机功率之分，所以要测2个功率即前级功率和后级功率。
风量：
风量采用动压计算法计算获得:
其中：
ρ为空气密度，标准大气压下，20℃ρ取为1.21-1.25
在实际使用中，因为某一断面上不同点的风速是不同的，所以要增加修正系数κ,本系统中系数κ有二个，一个在“风机类型库”中，不同的运行级别；不同的运行角度有不同的系数，另一个在风机定义中。
最后的系数κ为这二个系数的积。
系数是通过现场标定确定的。
效率：
风机效率需要通过计算获得
静压效率=（风量*静压）/（主扇功率*传输效率）
全压效率=（风量*全压）/（主扇功率*传输效率）
其中：
主扇功率为实测功率，若为对旋式风机则主扇功率为前级功率与后级功率之和。
传输效率为一常数，一般取0.99。
（2）显示画面说明
显示画面分二部分。
在屏幕上部以表格方式显示风机当前的数据，包括：
风机号、名称、静压、全压、动压、风量、前级功率、后级功率、总功率、静压效率、全压效率。
在屏幕下部显示某个风机的时间图。
包括：
压力图（静压、动压、全压。
下面提示的文字颜色就代表对应量在图中曲线的颜色）、风量图、运行工况图（黑色显示该风机出厂特性曲线，红色显示风机当前运行时的特性曲线）、功率图（前级功率、后级功率、总功率。
若为单级风机则只有前级功率）、静压效率图、全压效率图。
（3）参数设置
参数设置定义生成历史曲线间隔时间。
间隔时间范围为“1~24”小时，如果设置间隔时间为“8”小时，那么每次显示曲线就显示当前时间前推8小时到当前时间的历史曲线。
历史曲线最多可同时查看6个量，由于可查看量超过6个，所以需要选择那几个量是同时查看的。
在风机数据列表显示画面按下鼠标右键会弹出一个菜单，其中有“曲线查看”项，选择此功能可进入参数设置中选择的几个量或某个量（若当前点击位置是一个可查询量的显示位置）的历史曲线显示。
（4）历史记录
历史记录可查看某风机的变值变态记录数据。
对Windmc软件管理的所有风机每天保存一个变值变态记录。
从“查看”“历史记录”或鼠标右键点击列表显示中要查看的风机后选择“记录查看”即可进入记录查看。
在查看画面中有如下可选项：
选择风机：
选择查看其它型号的风机。
前一天：
查看当前查看时间前一天的数据。
后一天：
查看当前查看时间后一天的数据。
设时间段：
查看某时间段的数据。
如下是一个风机的查看画面：
（5）平均值记录
平均值记录功能可查看某日某风机的小时平均值数据。
从“查看”“平均值记录”或鼠标右键点击列表显示中要查看的风机后选择“平均值记录”即可进入平均值查看。
弹出的对话框如下：
如上显示“2004年6月3日”的24个小时的小时平均值数据。
选择风机：
选择查看其它型号的风机。
前一天：
查看当前查看时间前一天的数据。
后一天：
查看当前查看时间后一天的数据。
显示报表：
将数据以Excel报表格式显示出来。
（6）报表
系统提供有日报及时报。
日报就是统计某个风机某天的24小时小时平均值，并以Excel表格形式输出。
时报就是统计某个风机某天某个小时60分钟的分钟平均值，并以Excel表格形式输出。
三、风井风机在线监测设备价格预算表
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
单价（元）
总价（元）
备注
1
风机监测主机
P43.0/1GB/250GB/19液晶
台
1
13000
13000
工控机
2
风机监测软件
KFJ
套
1
30000
30000
3
LED显示屏
φ3.75单基色485接口
套
1
12000
12000
风井就地显示用
4
打印机
激光A4
台
1
1600
1600
5
风机监测分站
FJC-1
台
1
35000
35000
6
压力传感器
JYB-DW
台
2
4500
9000
7
温度变送箱
JHH-95路
台
4
5500
22000
8
电力模块
三相
台
4
5500
22000
9
矿用开停传感器
GKT5-L
台
4
650
2600
10
机柜
1.2米
个
1
2800
2800
11
附件
全压、静压去取压头、各种管线、转接头
套
1
20000
20000
附件
合计
北京仙岛新技术有限责任公司
2009-4-27
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