佳瑞煤矿主通风机监控系统设计与实现.pdf

总第 1 5 2期 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 2 7 9 8 ． 2 0 1 2 ． 0 4 ． 0 1 1 佳 瑞煤 矿 主通 风 机 监控 系统设 计 与实现 申光 玉 潞安集团 佳瑞煤业有限公司， 山西 左权0 3 2 6 0 0 摘要 构建煤矿主通风机监控系统， 对煤矿安全、 节能提效具有重要意义。文章论述 了佳瑞煤矿主通风 机监控系统的详细设计与实现过程， 包括变频系统、 主通风机 P L C测控系统和上位机冗余组态软件系统三 部分 。 关键词 - 在线监测； 变频控制； P L C； 组态冗余 中图分类号 T D 7 2 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 2 04 0 0 2 6 ． 0 2 煤矿主通风机是 向井下送风的重要设备 ， 也是 大型耗能设备 ， 对其实现在线监测监控， 使之始终保 持 良好状态 ， 对于保障煤矿安全生产 、 保护矿工生命 和企业财产安全、 保证企业节能提效都具有重要 的 意义。因此佳瑞煤矿装备主通风机监控 系统 ， 以安 全和节能为主轴 ， 综合利用现代电力电子技术 、 自动 控制技术、 计算机技术 、 网络通讯技术 ， 实现了 3台 对旋风机 其运行方式为一主一备一检修 运行参 数的实时监测与风机主辅设备控制的一体化。 1 系统组成 本项 目实施包括变频系统 、 主通风机 P L C测控 系统和上位机冗余组态软件系统三大部分。其结构 如图 1所示 ， P L C系统和上位机系统完成对 3台风 机在线监测 、 监控 ， 同时根据监测到 的风机风量 ， 输 出到变频系统 ， 完成对风机的变频调速。 图 1 系统结构 2 6 2 系统设计与实现 2 ． 1 变频系统 变频系统结构如图 2所示 ， 采用一拖一的控制 方式 ， 根据 P L C输出的风量信号可以单独控制风机 的每台电机或两台电机同时启动及运行。其实现选 用西门子罗宾康品牌高压变频器， 其功率单元为模 块化设计 ， 逆变器采用具有高开关频 率的 I G B T器 件 ， 3 6脉冲二极 管整流 ， 1 3电平 I G B T ／ P WM 逆变 ， 保证了良好 的输 出波形 ， 以专用通 讯方式 P R O F I B U S与 P L C和控制部分的上位机相连 ， 实现了统一 监测和控制。 图 2 变频系统结构 原理 2 ． 2 主通风机 P L C测控系统 主通风机 P L C测控系统以西门子 P L C s 7 3 0 0 可编程控制器为核心 ， 采用 1个 电源模块 和 1个 中 央控制器 机架 。中央控制器有 1个 C P U， 辅以高 性能模块、 数字输入／ 输出模块和以太网通讯模块， 配置平板 电脑 ， 实现就地 自动监测监控的功能。 系统通风数据的监测 ， 采用静压差测量方法 ， 敷 设压力环管 ， 后续压力变送器 ， 采集通风数据 ， 实现 通风机气动参数风压、 风量的监测。系统风机运行 收稿 日期 2 0 1 2 ．0 2 1 0 作者简介 申光玉 1 9 8 3一 ， 男， 山西长治人， 助理工程师， 从事机电技术工作。 申光玉 佳瑞煤矿主通风机监控系统设计与实现 第2 1 卷 第4期 状态的监测 ， 包括每台风机 、 每台电机 的运行参数 ， 即电网电压 、 电机电流 、 功率因数 、 电量 、 高压断路器 的分合 闸状态、 故 障状态、 电机定子绕组温度 、 电机 前后轴承温度、 风机轴 向与径向振动等。 2 ． 3 上位机冗余组态软件系统 系统采用 MC G S www 网络版组态软件 运行 在工控 WE B服务器上 和 MC G S嵌 入式版组 态软 件 运行在触摸屏上 ， 形成冗余上 位机软件 系统 ， 能够实现对底层 P L C无缝连 接和平 滑远程控 制。 系统基于 WE B持续延展 ， 采用开放性标准 ， 集成简 便 ， 构建 的 WE B组态服务器提供企业 网络用户对 本系统的浏览控制 ， 使得系统更加安全 可靠。从而 将 P L C测控系统采集 的实时数据按照生产实际在 上位机进行处理 ， 合理显示 ， 生成报表 ， 提供打印综 合使用 。 3 系统功能特点 1 系统采用先进的高压变频技术 ， 能够实现 电机的精准控制 ， 达到节能提效的目的。 2 P L C测控 系统能够快速 准确可靠地完成 监测监控功能。 3 上位机应用软件采用冗余组态软件系统， 使得系统更加安全可靠。 4 系统可根据现场应用需求灵活配置 ， 伸缩 性 强 。 5 测控功能上的网络化 、 WE B化。 4 结语 目前该系统已在佳瑞煤矿得到成功应用 ， 实 际 应用表明， 采用西门子罗宾康高压变频器根据风量 实现了闭环调节控制 ， 控制精度高， 性能稳定 ； 实现 了主通风机运行参数 、 通风数据的实时监测与风机 主辅设备控制的一体化管理 ， 对于煤矿企业的安全 生产、 节能提效具有重要的意义。 参考文献 [ 1 ] 卫娟 ， 尹洪胜， 刘秀英 ， 等． 基于 MC G S的矿井主通 风机监控系统[ J ] ． 矿山机械， 2 0 0 9 ， 3 7 5 2 7 2 9 ． [ 2 ] 张培， 尹洪胜， 刘秀英 ， 等． 基于 P L C的煤矿主通风 机监控系统[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 8 ， 2 9 1 2 1 2 61 2 8 ． [ 责任编辑 常丽芳] [ j 目 [ 了目 品品品[ j Il [ i 日 [ j芒] [ j‘ 目 [ j 日 [ j _l 品品品品[ j l二 日品E罔 品品品品[ 习E罔 品品[ j _l 田品[ j 日 丽品品[ j 云 品品[ jL_ 『 芒] [ 珂品品品田厢[ j 丽田品5 日 品 j 日 品品口品 j 日[ j 曰 团品品品品同E i _[ 品品品品l _ 日 团品[ j 口 [ 箝品品品品品品田[ j 。 日 品田[ j 日 E 厂 l E罔厢品[ j 。 舀 品品 上接第 1 8页 净化水幕将一直工作 。通过在工作 面安设风流净化水幕 ， 可 以有效降低工作面风流 中 的粉尘浓度 。 2 ． 6转载点喷雾降尘 在工作面前后溜机头、 破碎机机头安装手动喷 雾以及在胶带机 头安装 自动喷雾 ， 喷嘴一般安设在 转载点上方5 0 0 1i 1 1 ／ 1 左右的位置 ， 两种喷雾均于工作 面出煤时人工或 自动开启。自动喷雾为机械触控机 式喷雾 ， 出煤时煤撞击触控杆 ， 触控杆升起开启 喷雾 降尘； 当停止出煤时， 触控杆 自 动落下停止喷雾。一 方面起到了降尘作用 ， 另一方面还能节约用水 。 2 ． 7 捕尘网降尘 在工作面回风巷的里净化水幕下风侧靠近净化 水幕 ， 安设全断面金属框架加封 8目的钢丝 网做成 的捕尘 网， 飞扬的煤尘经过捕尘网时 ， 由于吸附粘连 作用 ， 使大部分煤尘粘附于钢丝网上。同时， 在里净 化水幕雾流的作用下， 一部分煤尘在还未经捕尘网 时就已经被雾流捕捉 ， 一些吸附在捕尘 网上 的煤尘 被喷雾水流冲刷落地 ， 具有明显的捕尘效果。 2 ． 8 通 风排 尘 综采工作面的通风强度直接影 响到工作面的煤 尘浓度 ， 因此采用最佳排尘风速是降低综采工作 面 煤尘浓度的一项有效措施 。一般最佳排尘风速约为 1 ． 5 2 ． 2 m／ s ， 但采取有效防尘措施后 ， 最佳排尘风 速将有所增加。为适应高风速通风状况， 必须加强 煤层注水等综合防尘措施 ， 以降低综采工作面的煤 尘 浓度 。 2 ． 9 个体 防护 虽然已经有了以上很多的防尘措施 ， 但是作为 粉尘防治的最后一道防线 ， 个体防护仍然是不容忽 视 的一环 。通过佩戴劳动保护用 品， 可以有效 防止 粉尘对作 业人员 的危 害 ， 大大减 少尘肺 病 的病发 率 。 3 结语 通过对综放工作 面采取 的防尘技术措施 ， 在减 少 了工作面风流呼吸性粉尘含量的同时， 还大大改 善了工作面的工作环境和气候条件， 为井下作业人 员提供了良好 的工作环境 ， 保障了矿井的安全生产。 [ 责任编辑 常丽芳】 2 7