活鸡兔井主扇风机监测监控一体化改造.pdf

第 1 2 卷 第4 期 V0I ． 1 2 NO． 4 2 0 I 4 年7月 J u l y ． 2 0 l 4 活鸡兔井主扇风机监测监控一体化改造 白 瑞强 神东煤炭集团大柳塔煤矿， 陕两神木， 7 1 9 3 1 5 摘 要 主扇风机是煤矿安全生产中必不可少的矿用设备 ， 一旦 出现故障， 将会对整个矿井安全和 生产造成重大影响 ， 因此主扇风机的 自动监测监控 系统非常重要 。本文对活鸡兔井主扇风机监测监 控 系统中的蝶 阀监测监控功能进行改造， 实现 了主扇风机性能及状 态的在线实时监测、 监控 ， 提 高了 矿井主扇风机设备的 自动化管理水平 ， 保证 了主扇风机设备经济 、 可靠运行 。 关 键词 矿 井主扇风 机蝶 阀 自动监控P L C 中图分类号 F 1 7 6 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 8 4 9 2 2 0 1 4 0 4 0 4 6 0 3 大柳塔煤矿活鸡兔井主扇风机实现了风机的远 控 、 柜控 、 就地控制及主副通风机的 自动切换功能 ， 同 时也实现 了风机电压 、 电流 、 功率 、 垂直振动 、 水平振 动 、 风量 、 风压以及风机电机定子 、 轴承温度等关键参 数的检测 ， 且这些参数异常将 以故障点形式发出报警 和停机信号 ， 并进行备用风机 的切换。 然而控制 主扇 风机风量的蝶阀并没有实现 自动控制 、 双 电源切换及 其状态的监测 ， 这不利于主扇风机设备 的维护 、 检修 及 自动化管理 ， 也给矿井的安全 、 高效生产带来 了隐 患。 采用先进、 可靠的传感器和P L C 技术实现对主扇 风机蝶 阀自动控制 、 双电源切换和实时在线监测迫在 眉睫。 本文将介绍大柳塔煤矿活鸡兔井主扇风机蝶阀 基于 P I C控制 、 监测的 自动化改造。 1 系统方案设计 1 ． 1 通风 系统结构 活鸡兔井主扇风机由 l 通风机和 2 通风机组成 ， 一 用一备 ， 分别为 2 级 l O k V高压异步 电动机驱动 ， 启 动逻辑关 系为 ①关闭 2 通风机蝶阀 ， 开启 l 通 风机 蝶阀， l 通风机 l 电机启动 ， 1 通风机2 电机启动。 ② 关 闭 1 通风机蝶阀， 开启 2 通风机蝶阀， 2 通风机 l 电 机启动 ， 2 通风机 2 电机启动 。 l 通风机与2 通风机实 现连锁关系 ， 且分别接到两段 l O k V双回路供电系统 中 ， 若其中一 台通风机运行 ， 另一 台通风机处于热备 用状态 ， 一但 } } J 现故障， 可以立刻投入使用 ， 保证矿井 供风安全 1 ． 2通风机监测系统硬件结构关系 通风机 电机额定 电压 1 O k V， 额定功率 8 0 0 k W。 监 控 系统 选 用 的 是 AB公 司 型号 为 l o g i x 5 0 0 0的 T控 P L C ， 通过数字量的 I ／ 0模块以 D e v i e e N e t 通讯连接到 高／ f 氐 压柜 内 A D N及其下挂 的F l e x ／ I O模块实现对高 压 电动机柜 、 蝶 阀柜 的远程 启 、 停 、 复位控制 ； 通过数 字量 、 模拟量的 I ／ O模块实现对风机蝶 阀开 、 开到位 、 关 、 关到位等数字量信号 ， 电机温度 、 振动 、 风量 、 负压 等模拟量信号的监测监控， 通过通讯模块实现与智能 仪表 、 综合保护器及上位机服务器的通信 。 活鸡兔井 主扇风机监测监控系统结构见图 1 。 I 监 监控显 示终端 { 工控机 C o n t r oI N e t l电 源 C P U J 通 讯 模 块 数 字 量 1 ／ o 模 块 l 模 拟 量 输 入 模 嫂l 以太 网 风机 在线 蝶阀开 、开到位 电觇温度， 振动 、 M o d b u s I 监测 系统 关、 关到位数字 风萤 、负压监测 量监 刚 D e v i c e N e t D O 1 l G O 1 G O 2 G O 5 G O 7 G l 0 G t 3 G 】 4 l 风机 1 风机 2 风机 2 风机 蝶 阀柜 1 进缦 母联 2 进 线 l 电机 2 电机 2 电机 电机 F L E X ／ 1 0 F L E x ／ 1 0 F L E X ／ i 0 F L E X ／ 1 0 F L E X ／ 1 0 F L E X ／ i 0 F L E x ／ l0 F L E 1 0 I l I l l l l l 图1 活鸡兔井主扇风机监测监控系统结构 2 主扇风机蝶阀监测监控 自动化改造 2 ． 1 风机蝶阀改造前状态 活鸡兔井风机蝶阀改造前的控制方式为就地按 作者简介 白瑞强 1 9 8 4 一 ， 助理丁程师， 2 0 0 8 年7 月毕业于哈尔滨 J 程大学机械设计制造及自动化专业， 现供职于神东煤炭集团人柳塔煤 矿。 T e l 1 8 3 9 2 2 8 0 5 0 7 ， E - r n a i l 3 6 9 2 0 6 2 3 6 q q ． c o rn 第4期 白瑞强 活鸡兔井主扇风机监测监控一体化改造 4 7 钮控制和使用交流接触器辅助点的远程控制 ， 而蝶阀 开信号、 开到位信号、 关信号、 关到位信号以及蝶阀的 开度信号 、 过力矩信号并未关联到P L C 中， 对于蝶阀 的工作状态难以判断， 所以整个活鸡兔井主扇风机处 于半 自动化监测监控状态 ， 这给风量的调节带来 了困 难， 对于矿井的安全、 高效生产埋下隐患。 因此， 通过 实现风机蝶阀远程监测监控， 蝶阀故障发出故障报警 信息来提高矿井供风的安全性成为我们必须解决的 课题 。 改造前风机蝶 阀控制原理 ①蝶 阀打开 同路 隔 离开关 QF闭合 ， 按下就地按钮 S B O， KMO接触 器线 圈得电， K M O 接触器吸合， K M O 接触器辅助 自锁常开 点闭合， K M O 接触器辅助联锁常闭点断开， 蝶阀电机 正向转动 ， 蝶 阀打开 ， 当蝶 阀转到预定位置时 ， 开到位 行程开关 L S O断开 ， 蝶 阀停止转动 。 ②蝶阀关闭回路 隔离开关 Q F 闭合 ， 按下就地按钮 S B C， K MC 接触器线 圈得 电， KM C接触器 吸合 ， K MC接触器辅助 自锁常开 点闭合 ， K MC接触器辅助联锁常闭点断开 ， 蝶阀电机 反 向转动 ， 蝶阀关闭， 当蝶阀转到预定位置时 ， 关到位 行程开关 L S C断开 ， 蝶 阀停止转动 。 图2 为改造 前活 鸡兔井主扇风机蝶阀控制原理。 开 关 过 开度 电位器 到 到 力 位 位 矩 信 信 信 号 号 号 图2改造前风机蝶 阀控制原理 2 ． 2 风机蝶阀的改造 通过增加集 中／ 就地转换开关 S K、 远控信号继 电 器 K 1 、 K 2 、 K 3 、 开／ 关 向力 电源指示灯 H W、 力矩指示 灯 HO、 关 到位指示灯 H G、 开到位指示灯 HR， 将继 电 器辅助点、 行程开关辅助点等信号源接人到P L C 中来 实现风机蝶 阀的远程正向／ 反向启动控制 、 停止控制 ， 蝶 阀开 、 开到位 、 关 、 关 到位 、 开度 、 承受 力矩 以及 2 2 0 V控制 电源等状态的实 时监测与控制 ， 并 且通过 上位T控机以组态监测监控 画面表现出来 。 改造后蝶阀控制原理 ①蝶阀打开回路 柜控隔 离开关 Q F合 闸， S K悬置集 中位置 ， P L C蝶 阀开启远 控点闭合 ， K MO接触器线圈得 电 ， K MO接触器吸合 ， K MO接触器辅助 自锁 常开点闭合 ， K MO接触 器辅助 联锁常闭点断开 ， 蝶阀电机正 向转动 ， 蝶阀打开 ， 当蝶 阀转到预定位置 时 ， 开 到位行 程开关 L S O常 闭点 断 开， 常开点L S O闭合， 远程开到位指示灯H R亮， K 1 继 电器得电， K l 继电器辅助点将远控开到位信号传递 给P L C ， 蝶阀停止转动。 ②蝶阀关闭回路 隔离开关 Q F闭合 ， S K悬置集 中位置 ， P L C蝶 阀关 闭远 控点闭 合 ， KM C接触器线圈得 电 ， K MC接触器吸合 ， K MC接 触器辅助 自锁常开点闭合 ， K MC接触器辅助联锁常 闭点断开 ， 蝶 阀电机反向转动 ， 蝶阀关闭 ， 当蝶阀转到 预定位置时 ， 关到位行程开关 L S C常闭点断开 ， L S C 常开点闭合 ， 远程关 到位指示灯 HG亮 ， K 2 继 电器得 电， K 2 继电器辅助点将远控开到位信号传递给P L C ， 蝶 阀停止转动。 图 3 为活鸡兔井主扇风机蝶阀改造后 的控制原理 。 P F 【 1 l I N 图3 活鸡兔 井主扇风机蝶 阀改造后控制 原理 2 ． 3 风机蝶阀改造后 系统具有的功能 在 风机蝶 阀控制 回路 中通过增加 K1 、 K 2 、 K 3 三 个继电器 ， 实现了风机蝶阀远控开信号、 远控开到位 信号、 远控关信号、 远控关到位信号、 开度信号以及远 控过力矩信号在组态画面显示 ， 根据这些信号可以判 公 共 点 向 远 控 操作 夭 向 控 制 开 向 远 控 操 作 远 控 操 作 公共 开 向 控 制 源 电 ] 阀 内 部 接 地 零 发 输 源 电 棺 三