压风机集中控制系统的应用.pdf

2 0 0 8年第4 期 煤矿机 电 9 1 压风机集 中控制系统的应用 赵振华， 李明航， 刘小平 ， 李林 枣庄矿业 集团 公司 高庄煤矿 ，山东 枣庄 2 7 7 6 0 5 摘 要 应用 P L C以及现代检测技术和 网络控制技术 ， 改造原井下压风机， 实现压风机参数 的在 线实时监测和智能控制， 提高压风机的效率和安全运转水平， 达到无人值守的目的。 关键词 压风机； 集中控制； P L C ； 无人值守 中图分类号 T D 7 2 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 8 0 4 0 0 9 1 0 3 Ap p l i c a t io n o f Ce n t r a l i z e d Co n t r o l Sy s t e m f o r Co mp r e s s o r Z H A O Z h e n g h u a ， L I M j i n g h a n g ， L I UX i a o - p i n g ， L IL i n G a o z h u a n g C o a l Mi n e ， Z a o z h u a n g Mi n i n g G r o u p C o ． ， L t d ． ， Z a o z h u a n g 2 7 7 6 0 5 ，C h i n a 1 引言 2 系统改造方案 高庄煤矿井下 一 2 1 5 m水平空压机房配置 3台 S M一 5 1 8 5 W 型矿用螺杆空 压机 ， 通过三个 风包 由输 气管路送往井下其他用户， 2台水泵电机给压风机 提供冷却水循环， 电气控制采用手动控制方式， 依靠 现场工作人员完成空压机的投切 ， 现场噪音大 ， 工作 环境恶劣 ， 没有 网络监控功能。为提高压风机 的效 率和安全运转水平 ， 应用 P L C以及现代检测技术 和 网络控制技术 ， 改造原井下压风机 ， 实现压风机参数 的在线实时监测和智能控制 ， 并达 到了无人值守 的 目的。 1 运行状态监测部位与主要参数 空压机运行状态监测部位与参数如图 1 所示。 2 运行监测系统构成 1 温度监测 自动控制系统 a ． 设立两个压气温度监测点， 对空压机运行中 的排气温度 、 储气罐 风包 气体温度进行监测、 处 理和显示。当排气温度超过限值 1 6 0 C时或储气罐 气体温度超过 1 2 0 ℃ ， 自动声光报警 ， 并 自动停机。 b ． 设立一个冷却器排水温度监测点， 对冷却回 路中的排水温度进行监测， 机内水温超过 4 0 ℃ 自动 撤架步距， 并将其接顶并达到初撑力。 5 分别向联巷 口两侧重复执行步骤 3 和4 ， 可顺序 回撤工作面支架 ， 实现多联巷多点平行作业 。 6 回撤收 口三台待撤支架时 ， 将专用护支架组 的主副掩护支架及三角区专用掩护支架拉到位， 先 将三角区专用掩护支架撤出 ， 再将副掩护支架撤 出； 拉三台待撤工作面支架顶住主掩护支架， 将主掩护 支架撤出； 依次迈步前移三台待撤端头支架， 完成其 回撤工作 。 4结论 2 0 0 2年开始 ， 神东分公 司全面推广辅巷多通道 搬家倒面工艺 ， 工作面回撤安装平均用时8 d ， 较采用 传统工艺少用约 2 0 d ， 极大地缩短了回撤与安装时 间， 提高了设备使用率。截止 2 0 0 6年底回撤 7 7个 工作面， 累计可多采出原煤 3 9 0 0 万 t ， 相当于节约 5 套综采配套设备。专用掩护支架的使用， 使辅巷多 通道搬家倒面工艺得到进一步完善和发展。使用实 践表明 专用掩护支架高强度特殊伸缩顶梁提供了 更大范围安全作业空间； 高强度特种滑轮组设计， 提 高了绞车拉架的安全水平； 先进的电液控制系统避 免操作人员在危险区域作业， 提高了安全水平。 作者简介 翟桂武 1 9 6 5一 ， 男， 高级．T - 程师。毕业于辽宁．T - 程技 术大学机械电子工程专业， 清华大学工商管理硕士， 现任中国神华神 东煤炭分公司副总经理， 主要研究方向为采矿工程、 矿山机电。 收稿 日 期 2 0 0 8 0 6 1 0 ； 责任编辑 陶驰东 维普资讯 9 2 煤矿机 电 2 0 0 8年第4 期 报警。另外， 在回路中有断水保护装置， 冷却水供水 突然中断时自动报警、 停机。 若被监测温度在限值范围内， 测位发光二极管 发出绿光 ， 数字显示温度值跟随变化 ， 表示 自动监控 正常， 空压机运转正常。当测位二极管发出红光和 更换为 电磁阀 2 水泵 I 冷却水通道 主排气管道 测量 出口压力 及温度 声响报警时， 表明监测信号超限， 发生故障。此时， 保护控制电路动作 ， 切断电源， 空压机 自动停机。操 作维修人员应立即查明原因， 检修处理 。 2 压力监测 自动控制系统 压力监i 贝 0 自动控制系统如图 2所示。 测量 出口压力 及温度 测量 出口压力 及温度 更换为 电磁阀 l 水泵 水池 由 间 继 电 器 I 更换 为 电磁阀 进水 口 出水 口 测量进水 口压力 出水 口温度 1 空 压 机 I 更换为 电磁阀 进水 口 出水 口 测量进水 口压力 出水 口温度 2 空 压 机 I 更换为 电磁阀 进水 口 出水 口 测量进 水 口压 力 出水 口温度 测量风包压 力 与温度一 l 风包 测量风包压力 与温度一 2 风包 一 i F _．- I⋯一 包 啐 与 温 度 ] ‘『I 更 换为 T I电磁阀 ’ ● 排污 口 图1 运行状态监测部位与参数图 矿 调度室 开关量 输出模块 传 感 器 _ 压 风 机 排 气 压 力 传 感 器 _ 润 滑 油 压 力 传 感 器 ● 冷 却 器 排 气 压 力 传 感 器 _ 压 风 机 排 气 压 力 传 感 器 _’ 润 滑 油 压 力 l 压风机 l I 2 压风机 传 感 器 _ 冷 却 器 排 气 压 力 传 感 器 __ 压 风 机 排 气 压 力 传 感 器 _ 润 滑 油 压 力 3 压风机 图 2 压 力监 测自动控 制系统图 a ． 设立压风机 排气压力 以及储气罐压力 监测 点， 对压力进行监测， 排气压力的合理值为0 ． 8 M P a ， 传 感 器 _ 冷 却 器 排 气 压 力 3 空 压 机 3 风包 丢 更 换 为 l 。电磁 阀 ’ ● 排污 口 当高于或低于限值时， 声光报警或数字显示。超限 严重时， 自动停机。 维普资讯 2 0 0 8年第4 期 煤矿机电 9 3 b ． 对于矿用空压机 ， 在保护调节系统 中装设压 力 自动调节监测 ， 储 气罐上装有安全 阀。当排气压 力达到调定值或排气压力超过限定值 时 ， 空压机进 入卸荷运行或安全 阀放气 ， 以保证空压机不致过载 和损坏。只要调节系统工作正常， 被测压力就不会 严重超限。 C ． 设立润滑油压力监测点 ， 对机械传动系统润 滑油的状态进行监测。当压力高于或低于限定值 时 ， 就声光报警。严重时， 自控停机。 d ． 设立冷却器进水压力监测 点， 对冷却 回路 中 的进水压力进行监测 ， 冷却水供水突然 中断时 自动 报警 、 停机。 3 集中控制系统 系统 由压力及温度检测传感器 、 P L C控制柜 、 带 触摸屏的西门子 P L C S 73 0 0及模拟量输入模块数 字量输出模块 、 西 门子 S 7 3 0 0以太网模块等组成 。 采用集中管理 、 分散控制 系统结构 。整个 系统分为 三层 ， 即现场测量控制层 ， 中央管理层 和远程监控 层。其中中央管理层和远程监控层系统在 同一 台计 算机 中， 有效地减少了硬件需求 。 其中现场测量控制层 由各类测量模块 以及传感 器 、 变送器及执行机构组成 ， 是控制系统最前端的测 量元件及执行器部分， 主要完成现场数据的采集、 处 理及控制 ； 中央管理层和远程监 控层 由监控主机组 成 ， 它与现场控制层通过现场总线相连 ， 动态监控现 场设备运行状况和监测数据 的采集 ， 并 向现场设备 发出控制指令 ， 控制系统运行 ； 并通过在 以太 网上利 用 T C P ／ I P协议与其他系统通信， 并传递现场设备 的监测信息。 3压风机自动控制系统功能 1 主要功能 1 自动联动控制 实现压风机及相关冷却和气路系统阀门的自动 联动控制， 按程序执行启动／ 停止压风机操作， 提高 操作的准确性和安全性 。 2 具备就地手动／ 远方控制两种控制方式 压风机地面控制系统基于高性能的工控组态软 件 ， 能对压风机系统所 有运转状态及故障信号进行 动态显示和记录并生成运转报表 ， 报表可 自由查询 和打印输出。通过授权 ， 操作人员可 以对井下压风 机发出命令， 控制压风机的启停。 3 实现压风机网络监控功能 机组可 自动根据系统中的耗气量 ， 通过容调装 置自动调节排气量 正常供风时开动两台压风机； 当 满足风压 ≥O ． 6 5 M P a时 ， 停止一 台工作 ； 当风压低于 0 ． 5 MP a时 ， 恢复两台压风机供风 ； 当风压持续 1 h达 不到 0 ． 6 5 M P a 时， 实现自动启动第三台运行。这样 可以达到压风机房无人值守。 4 可连续在线监测 风机工况检测自动控制系统可以完成对压力 包括压风机 出风压力 、 风包压 力 、 润滑油 压力 、 冷 却水进 口压力 、 温度 包括压风机 出风 温度 、 风包 温度 、 冷却 水 出口温度 、 震 动 、 空压机 总运 转时 间 以及 电气参数 包括 电机 温度 、 电流 、 电压 、 电机功 率 、 日耗电量等 的连续在线监测功能 ， 并 提供压风 机控制信号和风机与风网的正常匹配。 5 有故障诊断与分析功能 a ． 控制系统具有故障显示功能， 控制面板能实 时显示系统排气温度、 排气压力、 状态卸载、 负载待 命等， 对故障能实现自我诊断停机保护， 并显示故障 原 因 。 b ． 发生安全保护动作时 ， 报警灯闪烁提示 ， 并切 换到报警窗 口。 C ． 故障排除后 ， 可实现安全复位功能。 2 系统特点 本系统以工业控制 P L C为核心， 主要由信号测 取装置和传感 变送 器 、 上位 机及通讯装置 、 其他 设备组成 ， 主要特点如下 1 采用了先进的计算机技术 ， 功能强 大， 智能 化程度高。采用组态软件 ， 进行二次开发 ， 保证大型 控制系统 的可靠运 行。系统驱动软 件全部 自行 开 发， 使监控中心软件和智能终端设备融合为有机的 整体 ， 并且方便系统扩展 以及其他系统接入 。以图 形界 面显示工作状态 ， 画面丰富 ， 直观生动。并 以先 进 的计算机网络技术 ， 实现了全矿数据共享。 2 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。选用了可靠性好、 精度高的 传感 变送 器 。 3 采用 了多种抗干扰措施 ， 使系统的抗干扰能 力强 ， 可靠性高 ， 监测准确。压力监测措施独特、 新 颖、 可靠性好， 精度高。 作者简介 赵振华 1 9 7 8一 ， 男， 助理工程师。2 0 o 2年毕业于重庆 科 技学院 ， 现在高庄煤矿从事机 电技术工作。 收稿 日期 2 0 o 71 21 7 ； 责任编辑 姚克 维普资讯