离心式通风机在线监控系统的应用.pdf

当代化工研究 Modem Chemical Research108 技术应用与研究 2020 18 离心式通风机在线监控系统的应用 *周宝胜 （煤层气发电分公司 山西045000） 摘要离心式通风机原理，叶轮旋转时产生离心力将空气从叶轮中甩出，空气从叶轮中甩出后会积在机壳中，由于速度慢，压力高，空 气便从通风机出口排出流入管道。当叶轮中空气被排出后，形成负压，吸气口外面的空气在大气压的作用下又被压入叶轮中。传统离心式 通风机在线系统功能简单、实用性差、数据传输慢、通风机故障信号判定精度低。为改变这一现状决定对在线监控系统进行升级，以提高 离心通风机的监控性能。 关键词煤矿；离心式；通风机；监控系统 中图分类号TP 文献标识码A Application of Online Monitoring System for Centrifugal Fan Zh o u Ba o s h en g Co a l bed Meth a n e Po wer Gen er a tio n Br a n c h , Sh a n xi, 045000 Abstract The principle of centrifugal fan is that centrifugal force is generated when the impeller rotates to throw air out of the impeller, and the air will accumulate in the casing after being thrown out of the impeller. Because of the slow speed and high pressure, the air will be discharged from the outlet of the fan and flow into the pipeline. When the air in the impeller is exhausted, a negative pressure is ed, and the air outside the suction port is pressed into the impeller under the action ofatmospheric pressure. Traditional online system of centrifugalfan has simple function, poor practicability, ow data transmission and low accuracy offan fault signal determination. In order to change this situation, it is decided to upgrade the online monitoring system to improve the monitoring perance of centrifugal fans. Key words coal mine； ； centrifugals fan； ； monitoring system 引言 通风是确保在高瓦斯状态下安全生产的关键保障，通风 机的通风形式由原来的负压式发展为现在的正压式，并在工 作区内釆用两翼对角同时进行的抽出式通风。随着现代化技 术的发展，离心式通风机的技术也在不断提升。大多数企业 使用的是离心式通风机在线监控系统，该系统存在信息数据 存储量小、功能模块较少、信号传输损耗率大等缺点，在实 际应用中无法为安全生产监管人员提供有效的帮助。因此， 为提高离心式通风机的主动与被动安全，有必要对其在线监 控系统进行优化设计改造。 仁离心式矿用通风机的工作特点 矿井所采用的通风机可按多种形式进行划分，如果按照 功能进行划分，可以分为主通风机、局部通风机、辅助通风 机。这三种类型里面可以对通风效果起主导作用的是主通风 机。 目前依据通风方式对通风机进行分类，也是企业选择通 风机类型的依据，可以分为轴流式通风机和离心式通风机， 离心式通风机相比于轴流式通风机在各个方面的性能参数上 都更具有优势。离心式通风机可以改变空气介质的流向，输 出的风压较高，但是流量相对于轴流式通风机较低。它的整 体结构设计紧凑，主要由工作轮、主轴、电动驱动机等结构 组成，震动较小，噪声低，在输送空气时能够平稳运行，尤 其适用于工作区对于通风量要求较低的情况。离心式通风机 在风量出口对叶片的安装角度也会根据工况的不同选取不同 的安装方式，主要分为前倾式、径向式、后倾式。目前大多 数企业安装方式采用后倾式，因为该类型始终保持风压稳 定，送风效率较高。 2.在线监控系统方案 ⑴设计耍求 ① 整体监控系统性能优越，并且操作简单，能够快速上 手； ② 系统硬件和软件都应具备安全性、可靠性、稳定性， 对传感器、PLC等性能设备应该具备防爆防护措施； ③ 系统拓展性能要能够满足后期对于各项功能板块的添 加，并且使用能够兼容各种协议的通讯接口。 ⑵方案确定 将离心式通风机的在线监控系统作为一个独立核心的工 业设备进行管理，使用PLC作为核心处理器并辅助性配置传 感器、监视器组成整体框架。采用以太网络进行数据传播通 讯，使用DIP8011功能软件可以实现监控数据的及时存储、 调取、信息查询、历史数据分析等有用功能，软件功能框架 示意图如图1所不。 图1 DIP8011软件功能结构框架示意图 3.在线监控系统结构设计 离心式通风机在线监控系统覆盖功能应该齐全完备，在 当代化工研究 Modem Chemical Research1092020 ・ 18 技术应用与研究 运行过程中的数据可实现采样、决策、处置、反馈，例如包 括风机工况、电机工况、故障报警，异常噪声等信息数据收 集和异常报警，设计出在线监控系统架构原理示意图，如图 2所示。 图2在线监控系统结构框架示意图 在线监控系统的设计可以实现电器参数、气体流量、风 机振动、电机温度、信号采集、历史参数曲线、声光报警、 权限管理等多种模块功能，可以满足离心式通风机在实际工 况应用的要求。 4.系统硬件选型及软件设计 ⑴硬件选择 通过对比分析各类温度传感器在实际工况应用中的适应 性，选取了Pt200型的热灵敏电阻传感器，主要型号为WZP- 200,该型号温度传感器采用对称内置式用防爆接线盒进行 连接，每个电动机设置2台。根据相关规定，对风压传感器 进行选择，要求风压传感器具有测量范围广、灵敏度高的特 性，采用型号为SMP2099,共设置4个安装在信号采集通讯柜 里面。选用KG9001型湿度传感器能够在误差测试范围3以内 进行工作，最大测量温度为50C,通过3位半数晶体管进行 交替显示。该型号传感器还可以加装温度传感模块，实现温 度湿度组合的传感器方式，使监测系统内部模块集成程度得 到提升。 ⑵软件设计 矿井通风机监测监控系统 设置。将数据库和网络的服务作为整个监测系统软件是否流 畅运行的核心保障，使系统能够显示图表，采用CAN总线使 每一个用户生成的操作痕迹和监测历史数据进行有效的连 接，并且能实现在线云端操作，达到在线监控系统使用的目 的，如图3所示。 5.应用效果分析 将该通风机在线监测系统在企业进行了现场应用测试。 在现场测试过程中，主要对监控系统的电参数显示功能、报 警功能、温度湿度显示功能、通风机振动参数显示功能及历 史查询功能进行了测试，测试结果表明，该监测系统可准确 地对通风机各类信号参数进行采集显示，当通风机压力超过 阀值时，可及时对该信息进行报警，并对各类故障信号进行 汇总、分析处理。同时，在整个测试过程中，操作人员较 少。经现场技术人员评价，该监控系统各项性能稳定、功能 齐全，与其他监控系统相比，具有更高的智能化监控效果， 可实时对风量、风压、风速、振动、温度等参数进行监控， 直观地体现了主通风机的运行工况，同时也为风机机械部件 的定期加油润滑、紧固等检修作业提供了数据依据，可以更 好地为预防性和计划性检修工作服务，对企业监控通风机运 行状态、提高通风系统运行稳定性具有重要作用。 【参考文献】 [1] 吴少鑫.变频调速在水泵节能系统中的应用[J].电机控制 与应用, 2006 7 59-61. [2] 陈志根.变频驱动控制及其对电机作用的研究[D],北京华 北电力大学北京,2005. [3] 吴勇华.通风机故障监测和诊断研究[J].陕西煤炭,2003 3 66-67. [4] 李文碧.矿用主通风机变频调速控制及在线监控系统的应 用[J].河北煤炭,2008 6 25-26. [5] 孟秋强.基于PLC和组态软件的煤矿风机监测系统的设计 [J].中国科技信息,2014 1884. [6] 李静渊.罐区低压电动机短路电流计算和继电保护整定 [J].工程崑筑,2015, 36 1 40-43. [7] 李锋明.电子技术在环境在线监控系统中的应用[J].通讯 世界, 2017 07. [8] 耿莹莹.在线监控系统的制作及应用[J].通讯世界，2017 13. 一索传感器模址 数据库服务器数据库 系统设置模块 网络服务器 数据浏览模块 【作者简介】 周宝胜 1988-,男，山西阳泉人，本科，助理工程师，煤 层气发电分公司；研究方向电气设备管理。 图3在线监控系统软件设计架构示意图 将整体软件设计系统分为三个信息层，主要包括逻辑 层、服务层和浏览器三大部分。整体采用模块功能化设计理 念对通讯、数据、报警进行了新的定义，采用局域网和以太 网相结合的模式，通过后台数据管理可实现安全用户权限的