基于XM的冶金除尘风机模块化实时监控系统的研究.pdf

基于 X M的冶金除尘风机模块化实时监控系统的研究 木 口易建钢 江汉大学 机电与建筑工 程学 院武汉4 3 5 6 摘要 冶金 除尘风机是 冶金企业 用于烟气除尘的关键设备。为 了提 高设备 的可靠性 ， 有必要 建立恶劣 工业环境下的 设备 实时监控 系统 。分析 了冶金除尘风机的结构 ， 研究 了信号测点布置 ， 设计 了基 于 X M的模块化监控配置方案， 并开发 了 其计 算机 实时监控软件 。 应 用结果表明 ， 所开发 的 系统不仅 可实现现场信号的 实时采集、 分析和通信 ， 还 可提 高冶金除尘风 机 的利 用率和 可靠性 ， 具有较好 的应用价值 。 关键词 冶金除尘风机实时监控 系统模 块化 中图分 类号 T H1 6 5 “ ． 2 ； rI F 3 1 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 0 4 8 2 0 1 2 0 2 0 o 6 9 0 3 冶 金 除 尘 风 机 广 泛 应 用 于 钢 铁 冶 金 生 产 线 中 ． 在 烧 结 、 焦 化 、 炼 铁 、 炼 钢 生 产 过 程 中 ， 冶 金 除 尘 风 机 都 被 视 为 关 键 设 备 ， 担 负 着 烟 气 除 尘 的 重 任 。据 文 献 [ 1 ] 显 示 ， 随 着 我 国 对 冶 炼 环 境 综 合 治 理 及 资 源 综 合 利 用 率 要 求 的 不 断 提 高 ． 许 多 冶 金 企 业 需 要 进 行 生 产 线 改 造 ． 以 达 到 环 保 的 目的 ， 可 见 冶 金 除 尘 风 机 的 潜 在 市 场 也 非 常 大 。 由 于 冶 金 除 尘 风 机 工 作 在 高 温 、 高 压 、 高 金 属 粉 尘 的 恶 劣 环 境 下 ， 长 期 高 负 荷 运 行 ， 非 常 容 易 出 现 故 障 。 如 果 没 有 及 时 有 效 的 现 场 设 备 状 态 监 控 系 统 ． 当 设 备 出 现 问 题 时 ， 就 可 能 会 影 响 正 常 生 产 ， 甚 至 造 成 严 重 的 空 气 污 染 。 国 家 近 年 来 不 断 加 大 环 境 保 护 力 度 。 对 大 型 冶 金 工 业 企 业 的 环 境 污 染 防 治 问题 尤 为 重 视 。 因 此 ， 深 入 开 展 对 冶 金 除 尘 风 机 实 时 监 控 系 统 的 研 究 。 具 有 十 分 重 要 的 理 论 意 义 和 应 用 价 值 。 1 测点布 置 冶 金 除 尘 风 机 工 作 系 统 结 构 如 图 1所 示 ， 它 主 要 由 风 机 和 电 机 两 部 分 组 成 。风 机 主 要 包 括 机 壳 、 叶 轮 、 进 风 口 、 出 风 口 和 传 动 部 分 ； 叶 轮 安 装 在 机 壳 内 ， 在 风 机 和 电 机 之 间 安 装 有 液 力 耦 合 器 。 当 叶 轮 旋 转 时 ． 气 体 经 过 进 风 口轴 向 吸 人 ， 然 后 气 体 折 转 约 9 0 o 流 经 叶 轮 叶 片 构 成 的 流 道 间 ， 通 过 机 壳 将 叶 轮 甩 出 的 气 体 集 中 、 导 流 ， 最 后 从 风 机 出 风 口排 出 。 为 了 达 到 有 效 的 设 备 状 态 监 测 及 信 号 分 析 处 理 的 目的 ， 选择 合适 的测 点 位置 、 测 点数 量及 信号 测试 方 向 对 监 控 效 果 具 有 较 大 的 影 响 f 2 ] o一 般 来 说 ， 在 选 择 测 点 数 量 及 方 向 时 ，应 考 虑 所 获 取 的 信 号 能 对 设 备 的 状 态 作 出 全 面 的 描 述 ， 而 测 点 位 置 需 能 使 传 感 器 安 装 和 拆 卸 方 便 、 测 量 容 易 、 引 入 干 扰 最 小 、 所 得 数 据 信 息 丰 富 湖 北省教育厅科研 项 目 编号 D 2 01 1 4 5 0 2 武汉市科技攻关项目 编号 2 0 1 1 5 0 6 9 9 1 8 9 0 9 收稿 日期 2 0 1 1年 9月 机械制造5 0 卷 第5 7 0 期 及 可 监 测 整 机 状 态 等 特 点 。 根 据 图 1所 示 的 冶 金 除 尘 风 机 的 结 构 特 点 及 工 作 条 件 ．采 用 了 多 点 信 息 监 测 相 结 合 的 方 式 。 包 括 振 动 、 温 度 、 转 速 以及 过 程 量 信 号 。 为 了 对 风 机 和 电 机 的工 作 状 态 进 行 全 面 了 解 ，系 统 设 置 了 4个 测 点 。 布 置 在 风 机 及 电 机 的 负 荷 端 及 非 负 荷 端 ， 每 个 测 点 均 需 测 量 转 子 径 向水 平 和 径 向 垂 直 方 向 的 振 动 值 ， 因此 需 要 布 置 8个 振 动 传 感 器 。 另 外 。 系 统 还 需 测 量 每 个 测 点 的 温 度 ． 故 还 需 要 4个 温 度 传 感 器 。 为 了 测 量 风 机 转 速 ， 还 需 配 备 一 个 电 涡 流 传 感 器 ． 安 装 在 测 点 2。传 感 器 测 点 布 置 位 置 如 图 2所 示 。 具 体 配 置 方 案 如 表 1 。 2 0 1 2 ／ 2 画 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 基于 X M 的模块化 监控 系统 XM 系 列 模 块 是 美 国 Ro c k we l l 自 动 化 公 司 推 出 的 新 一 代 实 时 在 线 监 测 与 保 护 系 统 ． 它 是 世 界 上 第 一 个 基 于 De v i c e Ne t 总 线 的 在 线 监 测 与 保 护 系 统 口 ] 。与 传 统 的集 中 式 仪 表 系 统 相 比 ， 它 具 有 分 布 式 、 模 块 化 、 可 集 成 、 易 维 修 、 可 扩 展 等 其 它 现 有 系 统 所 无 法 比拟 的 优 势 。 XM 系列 模 块 包 括 XMl 2 0振 动 信 号 模 块 、 XM3 2 0位 置 信 号 模 块 、 XM3 6 1过 程 量 信 号 模 块、 XM4 4 0 主 继电 器 模 块、 XM5 0 0 De v i c e Ne t与 以 太 网 转 换 接 口 模 块 表 1 传感器配 置方案 传感器 测点方位 安装位 置说 明 测点 1 H 测点 1水平方 向振动 平行 于转 子轴线 ． 距 风机右端盖 2 7 0 mm。 钻孔深度 1 0 h i m 测点 1 V 测点 1垂直方 向振动 安装在横 向肋板 上． 钻孔 深度 1 0 mm 测点 1 C 测点 1 温度 安装 在测点 1 温度 测试 备用孔 中 测点 2 H 测点 2水平方 向振动 平行 于转 子轴线 ， 距 风机左 端盖 2 7 0 mm． 钻孔深度 1 0 mm 测点 2 V 测点 2垂直方 向振动 安装 在横 向肋板 上． 钻 孔深度 1 0 mn l 测点 2 C 测点 2温度 安装 在测点 2温度 测试备 用孔 中 测 点 3 H 测点 3水平方 向振动 平行 于转 子轴线 ， 距 电机右端盖 3 6 0 mm， 钻孔深度 1 0 mm 测点 3 V 测 点 3垂 直方 向振动 安装在横向肋板上。 钻孔深度 1 0 mm 测点 3 C 测 点 3温度 安装在测点 3温度测试备用孔中 测点 4 H 测 点 4水平方 向振动 平行于转子轴线 ， 距电机左端盖 3 6 0 mm， 钻孔深度 1 0 mm 测点 4 V 测点 4垂 直方 向振动 安装在横向肋板上。 钻孔深度 1 0 mln 测点 4 C 测 点 4温度 安装在测点 4温度测试备用孔 中 等 。 这 些 模 块 可 单 独 组 成 监 测 和 保 护 系 统 ， 也 可 与 P L C控 制 系 统 联 合 组 成 控 制 系 统 。 根 据 表l所 述 的 传 感 器 配 置 方 案 ， 系 统 中 采 用 了 4个 XM1 2 0振 动 模 块 ， 用 于 监 测 4 个 测 点 的 水 平 和 垂 直 方 向 振 动 信 号 ； 采 用 了 1个 XM3 6 0模 块 ， 用 于 监 测 转 速 、 工 作 电 流 及 工 作 电 压 采 用 了 1个 xM3 6 1模 块 。 用 于 监 测 4个 测 点 的 温 度 信 号 。 XM5 0 0模 块 为 以 太 网／ S E业 协 议 网 关 模 块 ． 它 提 供 了 快 速 安 全 的 在 De v i c e Ne t 现 场 总 线 网 络 与 以 太 网 之 间 的 数 据 通 信 桥 梁 。 De v c e Ne t可 用 于 构 建 底 层 控 制 网 络 ． 是 一 种 基 于 C AN 总 线 技 术 的 开 放 的 通 信 网 络 协 议 ， 其 网 络 节 点 由 嵌 入 了 CAN 通 信 控 制 器 芯 片 的 设 备 组 成 。 应 用 XM5 0 0 以 太 网／ 工 业 协 议 网 关 模 块 可 以 从 多 个 现 场 XM 模 块 中 获 取 数 据 ， 也 可 以 把 数 据 传 送 到 远 程 P C机 上 的 应 用 程 序 中 ， 以 及 与 Et h e r Ne t ／ I P或 Mo d b u s ／ TC P 相 连 接 的 控 制 器 中 。 XM 系 列 模 块 除 了 可 完 成 信 号 的 采 集 、 模 ／ 数 转 换 、 网 络 通 信 以外 ， 还 完 成 信 号 隔 直 、 滤 波 、 放 大 等 功 能 ， 保 证 现 场 数 据 可 靠 地 、 实 时 地 传 递 。 图 3为 所 设 计 的 除 尘 风 机 XM 模 块 系 统 安 装 接 线 图 ． 图 形 底 部 标 示 了各 个 模 块 的 引 脚 接 线 位 置 。 3现 场 应 用 根 据 前 述 的 XM 模 块 化 配 置 方 案 ， 为 某 企 业 研 制 了 一 套 冶 金 除 尘 风 机 的 实 时 监 控 系 统 。 通 过 不 同 型 号 的 XM 模 块 的 配 置 ， 完 XM 1 2 0 XM 1 2 0 XM 1 2 0 XM 1 2 0 No d e l No d e 2 No d e 3 No d e 4 XM 3 6 0 XM3 61 XM5 0 0 No d e 4 No d e 5 De v i c e Ne t 圈 1 3 厂] l 2 4 V 直 流i l 电 源 } I ．． ．． ． ． ．． V C AN HI SHI EL D CAN L O V一 一 2 4 V GND 2 4 V 6 1 6 l 6 l 澳 9 1 H 钡 0 1 V钡 9 2 H钡 4 2 V 钡 0 3 H钡 9 3 V钡 9 4 H钡 0 4 V钡 0 1 T测 2 T钡 9 3 T澳 0 4 T 过 1 过 2 ▲图 3 X M模 块系统安装图 ▲图 4 XM模块现场 布置 图 成 了现 场 多 种 传 感 器 信 号 的采 集 分 析 处 理 。 图 4所 示 为 现 场 安 装 的 XM 模 块 ，巡 检 人 员 可 在 设 备 现 场 实 时 查 看 当 前 风 机 的 信 号 状 态 。图 5所 示 为 采 用 Mi c r o s o f t l团 2 0 1 2 ／ 2 VC 6 ． 0为 该 企 业 所 开 发 的 远 程 计 算 机 监 控 界 面 。通 过 OP C接 口 ，远 程 计 算 机 接 收 De v i c e Ne t 现 场 总 线 所 传 送 过 来 的 数 据 ， 并 实 时 显 示 在 计 算 机 屏 幕 上 ， 从 而 使 机械制造5 0卷 第5 7 0 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 电孑爷气 体 D V E 功能测试 台设计 口李小亮 口张海洪 口王显军 上海 大学 机 电工程与 自动化学院上海2 0 0 4 4 4 摘 要 电子节 气门体功 能测试设备是 能够测试 D V E主要 性能参数的 高精 密 自动化测试设备 ， 它不仅能 实现 既定 的测试要求 ， 而且其 结构设计要求 紧密。 首先给 出设备要 实现的测试要求 ， 接 着介绍 了设备的整体设计 方案 ， 并重点介 绍 了该设备 中的机械结构设计。最后 阐述 了该设备 的控制 系统的构建 。 关键词 电气节气 f - I S测试要求结构设计控制 系统 中图分类号T H 8 9 1 ． 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 - 4 9 9 8 0 1 2 0 2 0 0 7 1 - 0 3 1 电子节气 门体概述 电 子 节 气 门 体 DVE 是 改 变 内燃 机 气 缸 进 气 量 的 专 用 装 置 ．它 通 过 控 制 进 入 气 缸 的 进 气 量 使 燃 油 燃 烧 从 而 获 得 能 量 。DVE 由过 去 的 机 械 式 发 展 到 现 在 的 电 子 式 ，其 优 点 在 于 通 过 油 门 踏 板 处 的 输 入 信 号 来 控 制 其 内 部 电 机 的 转 动 ， 从 而 精 确 地 控 制 节 气 门 的 开 度 ， 达 到 在 所 有 工 况 下 的 最 佳 空 燃 比 。 电 子 节 气 门 体 是 控 制 内 燃 机 工 作 的 主 要 部 件 之 收稿 日期 2 0 1 1 年 9月 一 ，其 本 身 结 构 较 为 复 杂 ， 而 要 实 现 其 要 求 的 功 能 ， 就 必 须 精 确 测 试 其 各 项 功 能 ， 以 满 足 使 用 要 求 ， 因 此 对 其 功 能 进 行 测 试 的 试 验 台设 计 亦 成 为 重 要 的一 环 。 2测试平 台技术要 求 该 测 试 设 备 的设 计 要 求 是 一 台新 颖 的节 气 门体 位 置 传 感 器 和 扭 簧 性 能 测 试 台 ．用 于 DVE位 置 传 感 器 和 扭 簧 性 能 的测 试 。 其 主 要 任 务 是 在 一 个 台 面 上 完 成 电位 计 及 扭 矩 参 数 的 测 量 。 测 试 台人 机 操 作 方式 为 坐 式 工 作 台 ， 电 气 柜 位 于 测 试 台左 下 侧 ． 机 械 部 分 位 于 右 侧 。 得 车 间 技 术 人 员 不 用 亲 临 现 场 ．就 能 对 冶 金 除 尘 风 机 的 各 个 测 点 的信 号 进 行 及 时 的分 析 。为 设 备 故 障诊 断 提 供 了 可 靠 的依 据 。 4结束语 集 成 化 和 模 块 化 是 当 前 工 业 自动 化 发 展 的 方 向 。 本 文 采 用 多 种 XM 模 块 ， 实 现 了 恶 劣 工 业 环 境 下 大 型 机械制造 5 0 卷 第 5 7 0 期 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 机 械 设 备 信 号 的 可 靠 实 时 采 集 、分 析 和 远 程 通 信 。实 际 应 用 情 况 表 明 。 所 研 制 的 基 于 XM 的冶 金 除 尘 风 机 实 时 监 控 系 统 不 仅 可 以 提 高 设 备 监 测 诊 断 水 平 ，还 可 以 加 强 冶 金 企 业 环 保 控 制 手 段 ，为 保 持 良好 的 厂 矿 空 气 质 量 提 供 可 靠 保 障 ， 具 有 较 好 的 应 用 价 值 。 参 考 文 献 [ 1 ] 中国风机技术 网． 风机产 品的潜 在市 场和发展 预测 [ D B ／ O L ] ． h t t p ／ ／ w w w ．c f t n ． c n ／ n e w s ／ c f t n _ l ／ 8 1 ／ 201 0 一 叭 1 21 41 51 96 7 2 2 8 7 ． h t ml ， 2 01 0 ． 0 9 ． [ 2 ] 刘 君华． 智 能传感器 系统 [ M] ． 西安 电子科技 大学出版社。 2 0 0 4 ． [ 3 ] Ro c k we l l Au t o ma t i o n 『 DB ／ OL] ．h t t p Hc n ． r o c k we l l a u t o ma t i o n ．c o m／ p r o d u c t s ．2 0 1 1 ．0 5 ． 韩崇昭， 朱洪艳． 多传感信息融合 与 自动化 [ J ] ．自动化学 报 2 0 0 2 ， 1 2 2 8 1 1 7 1 2 3 ． 郑东强 ， 彭担任 ， 何荣 经． 对旋式风机性能 的综合分析 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 0 8 ， 2 9 6 8 9 9 1 ． 高丽珍． 基于 C A N总线 的矿井变 电所监测系统设计 [ D] ． 太原 中北大学信息与通信工程学 院 。 2 0 0 8 ． △ 编 辑 小 前 2 0 1 2 ／ 2 画 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m