KJC-3型主扇风机自动控制系统在南屯煤矿的应用.pdf

2 0 1 0 年第5 期 参战晨 斜技 5 1 C一 3型主扇风机 自动控制 系统在 南屯煤矿 的应 用 王 长久 ， 岳 跃洲 充矿集团南屯煤矿 。 山东 邹城2 7 3 5 1 5 摘要该文介 绍了主通风机集控 系统的组成及特点， 着重分析主通风机集控系统工作原理和主要功能， 对 系统的效果及优点进行分 析。 关键词通风机 自动化集控 系统监测控制效果 中图分类号 T D 6 3 5 文献标识码B 1 系统概 述 南屯煤矿通风机 自动化监控系统采用 中国矿业 大 学 自行研制的流量 监测方法 和装置 ， 实现 了主通风机 性能及状态的在线实 时监测。能够在生产过程 中掌握 主通风机运行参数和状态， 改变了传统的设备管理方 式 ， 保证 了主通 风机设备的经济、 可靠运行。 2通风 机 自动化 集控 系统 的组成及 技术指标 2 ． 1 系统 的组成 本系统以工业控制 P L C为核心， 主要由信号测取 装置、 传感 变送 器、 通讯装置及其他设备组成。 结构原理框 图见图 1 。 1 通风机及配套 机电I I 2 f 通风机及配套机电 流 量 监 测 设 备 流 量 变 送 器 雏 流I压I振 量I力I动 监I监I监 测I测I测 设l装I装 备I置I置 I耋 l I茎 J荤 凳 量 I力 I动 I 廪 l矬 樱 变 I交 l交 I番 集 l置 送 J送 I送 l单 元 f 器 l器 I器 I l 工控P L C 图1 监测系统结构原理框图 2 ． 2系统 的技术指 标 工作 电压 一 2 2 0 V 收稿 日期 2 0 1 0 0 40 8 作者简介 王 长久 1 9 8 4一 ， 男 ， 学历专科 ， 毕业 于重 庆工程职业 技术学院 ， 现在兖矿集团南屯煤矿工作 ， 助理工程师。 环境温度 O～ 4 O c lC 监测精度 流量 2 ． 5级 压力 0 ． 5 级 电参数 0 ． 2 5级 其他 1 ． 5级 监测参数范 围 按用户要求确定 3通风 机 自动化 集控 系统 的特点 1 采用模块 化设 计方案 ， 各部分 相对独立 ， 留有 备用通道 ， 便于扩展。 2 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。 3 流量监测措施独特、 新颖、 可靠性好、 精度高。 4 选用了可靠性好、 精度高的传感 变送 器。 5 软件设计安全性高。 ． 6 操作简单、 维护方便。 4通 风机 自动化 集控 系统 的工作 原理 该系统以工业控制 P L C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 。 通风机的性能参数主要有流量、 全 静 压等。配 套电机的主要参数有电流、 电压、 功率等。为了达到主 通风机性能在线监测的目的， 应实时在线监测以下主 要参数 平均流速、 矿井负压、 风机人口静压、 电机有功 功率、 电流、 电压等。根据以上参数可求得风机的各项 性能指标 ， 再根据相似原理换算至规定状态下即可绘 制通风机的性能曲线。 4 ． 1 流量 的监测 通风流量测量一般在符合要求的平直段如井下总 回风巷内进行， 煤矿主要选用机械表、 皮托管等标准仪 表， 分点布置测量流量。而流量监测就意味着必须长 期的工作， 因此其技术措施受到众多因素的约束 ， 其要 保 元 综单 度集 元 温采 单 振动 变 送 器 压 力变 送 器 5 2 堪晨 种技 2 0 1 0 年 第5 期 求非常严格。南屯煤矿选择工程监测方法， 即利用流 量与压差存在对应关系这一物理现象监测流量。通过 流量变送器将压差信号换成电信号 。 1 主通风机 的流 量监测 只能 放在地 面 ， 但地 面 缺少较长的平直段 ， 所 以限制 了仪表的应用 。 2 井下气体成分复杂 ， 湿度 大 ， 且仪表必须长期 的工作， 所以就要求流量监测仪表无运动部件。 3 煤矿通风断面大多达 l O m m左右 ， 如此大 口径 的流量计不仅少见， 而且价格太贵， 无论技术上还是经 济上均不可行 。 4 不仅要求 在正 风 ， 而且要 求在 反风 时也能胜 任流量监测的要求。同理， 若采取分点布置若干流量 计也难 以实行。 4 ． 2压力 的监 测 压力的测量与监 测 ， 二者 的一 次传感原 理和技术 措施基本一致 ， 都是钻孔 取压。测 点分别选 择在风机 的人 口和 出 口， 将取 得 的压 力信 号通过 压力传 感 变 送 器转换成电信号 。 4 ． 3 电 气参数 的测量 与监测 电气参数如 电压 、 电流、 功率、 功率因数 等 ， 电气参 数来 自于高压柜综保单元。 4 ． 4 轴温监测 采用温度采集模块采集轴 承温度。 4 ． 5 振 动监测 通过速度传感器测量轴承的振动峰值、 均方根值 或均值 ， 将这些测量值与事先标定出的允许门槛值作 比较 ， 指示出轴承运行情 况 的正常 与否。具 体测试方 法为 通过安装在轴承部位的速度传感器拾取振动烈 度信 号， 经过采样后送至计算机 ， 进行相应 的数据处理 和分析， 以判别风机轴承的振动是否异常。 4 ． 6软件设计 系统 的专用软件主要完成 数据 的采集 、 分析等工 作 ， 从 而实现系统 的各项功能。 4 ． 7变送器 的选用 全部选择高精度的变送器将一次信号转换成标准 的电流或电压信号。 4 ． 8 系统抗 干扰措 施 所用变送器为电流输出， 传输信号采用屏蔽双绞 电缆 ； 选用 了隔离变压器 、 滤波器 、 高精度稳 压电源， 以 及变送器专用电源 。 监测监控系统示意图见图 2 。 5 通 风机 自动化集控 系统 的主要功 能 风机配电柜控钎信号 图 2 监测监控 系统示意图 5 ． 1 控制功 能 风机 的启动、 停止 、 反风等控制功能。 具备就地控制／ 集 中控制二种工作方式 ， 就地方 式 检修方式 时各设备 由设备本身的控制按钮操作， 便 于设备 的检修 ； 集 中控制方式 由 P L C柜完 成风机及辅 助设备 的协调控制 。 5 ． 2 监测功 能 实时监测通 风机 设 备 性能参数 矿井 负压 、 流 量、 全／ 静压等。 实时监测风机 配用 电机 的电气参数 电流 、 电压、 功率 由高压柜综保通过 4 8 5方式上传 。 实时监测设备 的状态参数 风机的振动烈度、 电机 定子及轴承温度。 实时监测风门到位信号。 6 通风 机 自动 化集控 系统优点及 效果 1 监测数据远程访问， 执行远程通信可以将风 机运行数据上传 至调度室 。 2 实时显示系统的报警及故障信息， 并有蜂鸣 器蜂鸣警示。 3 地面集控 中心可进行微机操作控制， 在通风 机房 的电视摄像头作为远程控制监视的手段 。 4 系统通信方式抗干扰能力增强 。 5 可以实时动态显示在线测量与风机运行参 数， 便于观察不同时段各参数的变化趋势。 6 通过数字直观显示， 通风机房需要的符合 煤 矿安全规程 要求各项重要参数。 7 减少了事故发生率。 8 当通风机 出现故障时， 调度室可以立即调度 响应， 地面集控中心可以远程开启备用通风机， 缩短了 事故响应时间。进一步提高了通风机运行的可靠性。