JKZ系列矿用主通风机在线监控与故障诊断系统用户手册.docx

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JKZ系列矿用主通风机在线监控与故障诊断系统用户手册

JKZ系列

矿用主通风机在线监控与故障诊断系统

用

户

手

册

湘潭平安电气有限公司

一、产品简介………………………………………………………………2

二、型号规格及系统组成…………………………………………………3

三、结构及其特点…………………………………………………………3

四、系统工作原理…………………………………………………………3

五、系统主要技术参数、功能及特点……………………………………4

六、操作步骤………………………………………………………………7

七、运行维护与故障维修…………………………………………………7

八、附录…………………………………………………………………9

一、产品简介

主通风机是煤矿的关键设备，机组的正常运行与否，直接影响到煤矿的安全生产和经济效益。

建立符合煤矿自身需要的主通风机网络化在线监测与故障诊断系统是实现煤矿生产安全、设备稳定长期运行的重要组成部分，也是煤矿设备现代化管理的需要。

随着电子技术的发展，自动化工控产品的不断推陈出新，系统的技术日趋成熟，功能日趋稳定。

公司根据煤炭行业特别是煤矿通风安全现状，在总结国内外先进技术基础上，提出PA矿井通风监测与智能控制系统（简称“131项目”该项目列入2006年国家发改委“煤矿瓦斯综合治理与利用重大关键技术研究”专项），其中3个执行系统之一：

矿用主通风机在线监控及故障诊断系统（JKZ系列）。

该系列分为：

矿用主通风机在线监测系统（JKZ—2型）

矿用主通风机在线监控系统（JKZ—3型）

矿用主通风机在线监控及故障诊断系统（JKZ—4型）。

本系统采用国际顶级品牌的中央控制器以及各名牌元器件，配置优良、高档，系统结构精简，功能强大。

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，应用工业计算机监测技术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风机的性能测试。

本系统采用国际先进的研华工业的控制计算机及国际名牌的西门子300系列PLC，防尘、抗震、抗干扰能力强，性能稳定，功能强大，扩展方便；测量传感器、变送器均选用国际国内名牌产品，误差小于0.5％；输入通道板的分辨率为1/27648，是其他厂家1/4095的6倍多；系统采用一系列抗干扰措施，保证测量误差小于2％。

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、入口温度（即井下排出气体温度），电机的轴承温度、定子绕组温度，电机功率和总功率，电机功率因数、电压和电流，风机效率，电机振动等。

二、型号规格及系统组成

型号规格如下：

整个系统由现场传感元件、多功能电量参数仪、PLC（可编程逻辑控制）以及上位监测系统有机组成。

通过PROFIBUS（现场总线技术）通讯和以太网通讯的有机结合，通过PLC和工控机的强大编程能力实现对风机运行的各项参数进行快速采集和处理，并实现计算机远程监控。

三、结构及其特点

系统的设计是以PLC做为核心控制元件，选用国际名牌西门子300系列PLC，温度、风压、振动等信号都通过西门子PLC模块进行逻辑控制，防尘、抗振、抗干扰能力强，性能稳定，功能强大，扩展方便。

电流、电压、功率、功率因数，频率等电量参数，通过一款西门子多功能电量参数仪表，可以全部准确测量就地显示，并能通过PROFIBUS总线传输到监测显示界面。

风压的测量采用国际品牌数字智能化电容式差压变送器，具有稳定、可靠、抗振等特定。

振动传感元件采用原北京测振仪器厂产品。

该系统的硬件配置都优于同类监测系统。

四、系统工作原理

以标准MT421-1996《煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法》、GB/T10178-2006《工业通风机现场性能试验》为依据，应用工业计算机监测技术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风机的性能测试。

五、系统主要技术参数、功能及特点

主要技术参数：

1.输出显示有三到四位有效数字；

2.测量传感器、变送器均选用国际国内名牌高精度产品，各数显通道误差累计不超过2%；

3.模块自带抗干扰措施，保证测量误差小于2%；

4.输入通道板的分辨率为1/27648；

5.硬盘容量为160G，历史数据在计算机库中的保留时间达一年半以上；

6.适用温度：

-25℃—50℃；相对湿度：

5%—95%无凝露；

7.工作电源：

AC220V，50HZ。

该系统具有在线帮助、状态监测、故障报警、信息查寻、远程数据传输五大功能。

系统能按时自动或手动对风机进行在线状态监测与故障诊断。

在线测量与处理的风机运行参数包括：

风机静压、全压、风速、流量、入口温度（即井下排出气体温度）；电机的轴承温度、定子绕组温度，电机功率，三相电压和三相电流；电机垂直和水平方向振动（或风机振动）、风机效率、风机开停信号、正反风信号、阀门信号、风机电控输出的故障信号等。

能自动记录通风机运行时的上述参数值，并自动生成表格。

有关信号的图谱、曲线图以及数据显示直观简明。

系统能在通风机出现故障前（如电流过高、绕组温度、轴承温度超高、振动幅值增大等），自动报警、提示检修，并能判断出故障性质及部位等。

可打印有关的显示结果。

监测显示界面设计专业、美观，易学易用。

基本功能：

1.现场实时监测数据的各种动态图形及数字显示：

在线监测主界面以直观的动画模拟风机的运行情况，风门的开闭状态等，将风机主要性能参数温度、振动、流量、静压、功率、效率随时间变化关系以曲线的形式动态显示在画面上，可以观察到上述参数随时间变化趋势图，并生成历史趋势曲线，用于观察和掌握风机的整体运行情况。

以具备报警指示的表格形式显示实时监测数据，以X-Y轴图形动态显示各参数随时间的变化趋势，有利于及时发现通风系统故障。

2.各种监测数据的存储及查询：

风压、风量、轴承温度、轴承振动、电流、电压、电机功率、风机振动等监测参数定时存储在硬盘中，以便用户进行数据报表的整月打印，也为管理部门（如通风科、调度室等）查看、分析有关数据，强化通风机的管理。

系统能保存距当天一年半以上的数据，其中每小时的数据存储的是一小时的平均值，并记录了一天内各种监测数据的平均值以及一天24小时的各参数的变化趋势图。

3．事故报警及追忆功能：

可显示风机叶片安装角度，风机运行出现异常时系统能在各相关界面给予报警提示并把距当前时刻一小时内的各种参数及日期、时间等进行记录以便事后分析。

对温度、振动等重要参数建立报警机制，具有权限的用户可以修改报警设置，当发生报警时，相关界面有报警提示，并进行颜色和声音报警，记录报警相关信息，该信息可存储并打印。

4.控制功能：

用户（具有权限密码）可以在显示界面上，通过点击相关按钮控制相关设备，如远程控制风机起动、停止、正反转、变频调速功能；远程控制风门绞车开、闭、正反转功能，并监测到位信号。

5.抗干扰能力强：

由于工业监测监控环境比较恶劣，干扰源比较多，如环境温度、电场及磁场、振动等，因此为了减少对采样值的干扰，提高系统的性能，在硬件的选择上，选用内置式光电隔离模块，消除各种干扰和噪音。

6.完善的在线帮助系统：

在接到用户请求帮助的消息后，弹出一个关于相关主题的帮助窗口，将用户所需的帮助信息显示出来。

操作人员可随时查询帮助文件，解决操作中遇到的疑难问题。

7.系统可以将监测系统的全部监测数据并入用户的矿井安全监测监控系统。

并可通过互联网进行数据传输。

8.个性化设计：

根据用户的要求进行个性化设计，可增加其它的功能。

对于不同类型的风机，可方便地增加和删减测量项目。

六、操作步骤

1、开机前请确保系统外部连线正确，各电源电缆连接正确；

2、确保系统加密狗妥善安置于工控机内；

3、完成以上工作后打开机箱锁，按下电源按钮开机运行；

4、系统在开机启动过程中自行检测计算机各项软硬件及加密狗；

5、启动完成后系统直接自动登陆到起始画面；

6、点击画面上的在线帮助按钮即可得到画面说明和操作提示；

7、请按照需求和在线帮助的功能说明登陆监测系统开始对风机运行的各项数据进行监测、打印输出、远程传输及故障报警。

七、运行维护与故障维修

首先按照说明书后附图，从端子排上序号开始，用万用表检查不正常回路的连接是否接触良好。

◆电压显示错误

电压是把电控柜内电压通过TD4端子排接入，输入的三相电压经熔断器进入西门子多功能电量参数仪。

该仪表直接显示三相电压、线电压，可直接显示380V，660V电压，高压须按照高压柜中电压互感器的变比设定仪表的电压变比（出厂时已经设置好变比，具体设置请参照该仪表PAC3200的说明书26页）。

如监测主画面电压显示不正确，请看监测柜门上“M1电量参数”显示电压数据前是否有“-”，有“-”则是该电机的该相电压与该相电流不同相，请检查该电机的三相电压与三相电流相序，当相序一致时，“-”消失。

◆电流显示错误

电流是从电控柜内电流互感器通过TD4端子排接入，直接进西门子多功能电量参数仪。

该仪表直接显示三相电流、线电流。

电流须按照电控柜中电流互感器的变比设定该仪表的电流变比。

（出厂时已经设置好变比，具体设置请参照该仪表PAC3200的说明书26页）。

如监测主画面电流显示不正确，请看监测柜门上“M1电量参数”显示电流是否明显小于其他相电流，同时有该相功功率也是否明显小于其他相。

是明显偏小则是该电机的相电压和相电流不同相，或者是电流互感器的S1与S2级接反了。

◆振动显示错误

速度传感器采集电机或者风机振动信号，通过屏蔽线送入监测柜TD3端子排，然后进入变送器，输出4～20mADC信号作为7号PLC模块输入信号。

如监测主画面振动显示不正确，检查振动传感器的线路和振动变送器的线路是否松动，一般故障为线路故障。

若线路正确，传感器和变送器本身出了问题，请查看其说明书，若不能解决请联系其生产厂家。

◆温度显示错误

电机轴承、绕组的感温元件铂电阻（PT100）均有两线（一红一白两接线柱）接入TD2端子排，直接进入4、5、6号PLC模块。

每个温度信号的端子序号和模块通道见附图。

如监测主画面温度显示不正确，先用万用表测量电机出线盒中所取的接线柱是否有电阻，有电阻才是正确的接法（两白接线柱之间电阻为0）。

如果取的接线柱是正确的，那就根据图纸检查TD2端子排端子序号和电机出线盒的接线柱是否一一对应，如果是正确的接线，那就是电机中的温度传感器（PT100）损坏（主画面该路温度显示为0），购买PT100，根据接线图更换，或与电机厂联系。

◆风压、风量显示错误

风机负压经引压装置将压力送入差压变送器，输出信号进入7号PLC模块。

差压变送器安装在监测柜下端，输入信号：

0～3，4，5，6KPa，输出信号：

4～

20mADC，工作电源：

24VDC。

如监测主画面风压、风量显示不正确，首先确定引压管道各连接部位无脱落、漏气或堵塞，再用万用表测量差压变送器的电源接线柱应24VDC。

如果上述接触良好，可能对应差压变送器损坏。

反风时风压、风量显示错误的处理：

反风时必须将塑料管接入监测柜下端工作中的差压变送器的“H”端（风机正转时接“L”端），否则风压、风量出错，且很容易损坏差压变送器。

◆UPS电源异常

当UPS供电异常时，UPS会发出蜂鸣声。

故障处理请见UPS使用手册。

◆工控机操作系统故障

系统已经安装了“一键ghost”，可先用该软件恢复系统；如果用“一键ghost”恢复后，计算机仍不能正常运行，则需重新安装操作系统及各驱动程序：

先安装WindowsXPProfessionalSP2版本操作系统，再从备份的硬盘空间中导出已经备份好的软件和程序。

◆更换PLCI/O模块的方法

首先要将PLC切换到停止状态，再关闭PLC电源，即将监测柜后板的断路器QF1和QF2打到OFF状态；待模块上的绿色电源指示灯熄灭后，打开前盖，松开I/O模块前的紧固螺丝，拔出前连接器；松开I/O模块与导轨的紧固螺丝，把模块从槽中垂直拔出；将新的I/O模块插入相应位置，拧紧紧固螺丝，将前连接器插入模块中并紧固。

更换完后，接通I/O模块电源，即将监测柜后板的断路器QF1和QF2打到ON状态，将PLC切换到运行状态。

八、附录

附件一：

接线端子图

附件二：

现场引压截面安装位置

附件三：

现场传感器接线图

附件四：

现场安装需要的电线电缆

附件一：

附件二：

现场引压截面安装位置

取压管共4个沿圆周均布如图，伸入流道内距流道内壁约5mm，管长L≥15mm，采用钢管。

1、S1截面为预埋接头上，S2截面为一级主机叶轮前端，如上图所示。

2、均压环横，引压管采用铝塑管。

3、取压管的长度，均压环的半径均不得影响风机安装。

4、铝塑管的另一端接入监测柜底端的差压变送器的L端，每根铝塑管接一个差压变送器。

反风时铝塑管的另一端接入监测柜底端的差压变送器的H端。

附件三：

现场传感器接线图

注：

1、系统共4台电机，每台电机有一个绕组接线盒，一个轴承接线盒；

2、系统共8个振动传感器，4个测量水平振动，4个测量垂直振动；安装在靠近风机一级主机、二级主机叶轮处的上壳体与下壳体结合处的法兰上。

3、系统有两个温湿度变送器，每个风流入口一个，探头通过预埋接头测量风流温湿。

度。

附件四：

现场安装需要的电线电缆

监测点

所需要线缆规格

总数量

备注

电机绕组温度

8芯×1.5屏蔽电缆

4根

每个电机一根

电机轴承温度

4芯×1.5屏蔽电缆

4根

每个电机一根

温湿度变送器

3芯×1.5屏蔽电缆

2根

每个变送器一根

振动传感器

3芯×1.5屏蔽电缆

8根

每个传感器一跟

电流、电压信号

BVR1.5M㎡

1卷

1卷为100米

引压管

PAP-1418-2铝塑管

2套

一台风机一套

网线、水晶头

1套

长度大于工控机与监测柜距离

注:

1.温度、振动信号为两线制信号（见附件三）。

2.非变频系统：

电流、电压信号由电控柜中电流互感器、电压互感器中分别引入TD4端子排；

变频系统：

从变频器的通讯口通过PROFIBUS总线传输至S7-300CPU。

3.温湿度变送器（安装在集流器的前面，主要测量入口风流温度）、振动传感器（有垂直、水平安装方式）、电机出线盒，要用防水物遮盖；

4.每根的长度不小于接线处到监测柜的铺设距离；

5.一台风机的引压管长度大于:

S1截面的周长+S2截面的周长+2×引压接头到监测柜的铺设距离;

6.网线的长度不小于监测柜到电脑桌椅的长度，水晶头不少于两个。

7.现场布线：

现场传感元件与监测柜之间的信号连接全部采用截面不小于1.5㎜2的屏蔽电缆，屏蔽层两端接地，防止干扰。

8.表格中的线缆由用户自备。