风机监测系统.pdf

第 7 期 S h a n d o n g I n d u s tr i a l T e c h n o l o g y 山东工业技术 2 0 1 3 正 风机监测系统 孟盛楠 张立 2 1 ． 肥城矿业集团 菏泽聚隆能源有限公司。 山东 菏泽 2 7 4 0 0 0 ； 2 ． 肥城曹庄煤矿有限公 司， 山东 肥城 2 7 1 6 0 1 【 摘要】 使用西门子 s 7 3 0 0 P L C矿井主扇风机 自动化监控 系统， 实现 了实时监测通风机的性能参数和状态参数、 电机的 电气参数并能实现远程通讯。 【 关键词 】 P L C； 通风机监测 0 概述 煤矿主通风机是实现矿井通风的作业的重要的设备 ． 它 担负着向煤矿井下生产及生产辅助系统输送新鲜空气 ． 并将 粉尘和污浊风流抛弃出地面、 为井下生产现场的工作人员创 造较好 的气候条件。 使他们能保持 良好的精神状态． 提高生 产效率． 确保矿井安全生产。 西门子风机监测系统可以对风机起到“ 健康检查” 的作 用 ， 还可以及时了解其“ 健康” 状况， 掌握其“ 病症” ． 预测发展 趋势及危害程度风扇运行维护人员可根据风机监测结果进 行综合判断 ． 确定检修时间。这样就可以按照风机运行实际 状况合理安排检修工作， 实现所谓的“ 预知” 维修。避免了风 机因突然发生事故而停机所带的损失． 同时也可以减轻维修 人员的工作量 1 系统背景 西门子最先提出了全集成 自动化 T I A的概念 ． S I MA T I C S 7 3 0 0 P L C不仅在控制功能上表现出色 ． 而且具备强大的通 讯功能 ， 作为模块化的P L C产品， 采用紧凑的、 无物理槽位限 制的模块结构 ， 电源模块 P s 、 处理模块 C P U 、 通信模块 c P 、 信号模块 S M 以及功能模块 F M 都以相同的方式安 装在导轨上。安装的过程非常简单，只需要将模块钩放在 D I N标准导轨上。 然后用螺栓锁紧即可。机架的逻辑槽位由 左至右分别为 1 号至 1 1 号．其中电源模块总是放在导轨的 最左边 ， C P U模块紧靠电源模块。 如果有接口 模块 ． 则其应安 排在 C P U模块的右侧 2 风机自动化监控 系统运行方式 本系统共有三种运行方式可供选择， 即“ 就地” 、 “ 远控” 、 “ 自动” ； 在触摸屏上我们可以选择就地或远控两种方式。 在我们的集控室风机供电界面上有一个 自动， 半 自动转 换开关 ， 当我们在触摸屏上设置了远控方式时． 此开关才会 有效 ． 当我们选择 自动时 ． 风机进入自动运行状态 ． 此时。 不 管是现场触摸屏， 还是集控室， 都不能进行控制， 只能进行监 测风机的运行参数 当我们选择半 自动时。 风机进入半 自动运 行方式。 此时， 可以用集控室的控制终端进行控制 当我们把 现场触摸屏打到就地时， 就只能进行现场的触摸控制。 3 风机监测系统的硬件设计 3 ． 1 通风机 自动控制原理 监测系统由各类传感器 、 电量变送器、 工控机和其他外 围设备组成， 系统结构如下所示． 各环节的设计充分考虑矿 井含尘、 潮湿、 气流脉动的恶劣通风环境， 以及其他电器设备 的电磁干扰。在各类传感器选型除了满足精度的基础上， 也 极其注重设备的抗干扰性能 ， 3 ． 2 风机参数的监测 通过以上的分析可知． 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 、 气体密度， 转 速等。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 风机监测系统的软件设计 4 ． 1 可编程逻辑控制器的风机 自动监控设计 整个系统按照功能可以分为三大部分 信号检测部分、 数据采集处理部分、 上位机和触摸屏部分 电机振动参数由安装在风机轴承上的速度传感器及变 换器传送至P L C的模拟量模块 温度监测部分是由内置在电机的P T 1 0 0热电阻传感器 和变送器、 智能仪表 温度巡检仪 构成。 多路电机温度参数在 控制柜巡回显示 。 同时温度巡检仪与 P L C进行通信． 将参数 上传。 压差参数是由相应的压差和负压传感器传送给 P L C的 模拟量模块进行处理 电气参数 由安装在各开关柜内的智能综保单元与 P L C 以通讯的方式进行信息传送． 同时对电机的控制命令也经由 综保单元实现， 传送的电气参数有电压、 电流、 功率、 功率因 数、 频率等多种参数。 4 ． 2 P L C模块软件设计 下转第 6 0页 作者简介 孟盛楠 1 9 8 5 一 ， 女， 毕业于中国矿业大学机械工程及自动化专业， 肥城矿业集团菏泽聚隆能源有限公司， 从事专业技术工作。 5 6 1 山东工业技术 I I S h a n d o n g I n d u s t ri a l T e c h n o lo g y 第 7期 S h a n d o n g I n d u s t r ia l T e c h n o lo g y 山东工业技术 2 0 1 3 正 现负压二次降尘的效果 ， 形成“ 人走人道， 尘走尘道” ， 图9所 示 。 图9 工作面空气幕隔尘垂直布置及分区 表 2 采煤机下风流呼吸性粉尘浓度及降尘效率 采煤机顺风割煤 采煤机逆风割煤 采煤机割煤 方向及风量 工作面风量 工作面风量 工作面风量 工作面风量 2 0 5 m3 ／ mi n 3 3 4 m3／ mi n 2 0 5 m3 ／ mi n 3 3 4 m3 ／ mi n 不开空气幕 下风流 1 5 m 3 0 ．4 6 mg ／ m 2 O ．3 6ms ／ m 4 3 ．4 8 m g ／ m 3 2 5 ． 7 3 mg ／ m 3 处 开空气幕下 风流 1 5 m处 2 3 ． 5 8 m g ／ m3 1 5 ． 2 3 m g ／ m 3 9 ． 3 7 r n m 2 1 ．9 6 mg ／ m3 开空气幕后 绝对降尘量 6 ． 8 8 mg ／ m 5 ． 1 3 m m 4 ． 1 l m g ／ m 3 ．7 7 mg ／ m 开空气幕后 相对降尘量 2 2 ．5 8 ％ 2 5 ． 2 O ％ 9 47 ％ 1 4 ． 6 5 ％ 平均相对 降尘率 1 7 ． 9 8 ％ 气幕隔尘技术尽管不是直接降尘 ． 但对长期工作在采煤 工作面的采煤司机来说的确有直接意义。同时， 由于气幕的 隔离作用． 大量的粉尘被阻隔在靠煤壁侧 ． 有利于提高喷雾 捕尘降尘的效率。 从而降低工作面的粉尘浓度。 同样在协庄煤矿进行空气幕降尘后。 测量结果如表 2 。 2 结语 矿井粉尘治理是一项长期艰巨的任务． 它不仅影响到煤 矿企业的安全生产、 经济效益， 还关系到职工的身心健康等 一 系列问题。 目前， 我国各大煤矿企业虽已采取各类综合防尘 措施对综放工作面的粉尘进行综合治理．也取得了非常不错 的效果。 但距保证职工作业空间煤尘含量的国家和国际标准 还有不小差距。因此 ． 煤矿粉尘防治技术的研究工作依旧任 重而道远。 【 参考文献】 [ 1 ] 杨胜强． 粉尘防治理论及技术[ M 】 ． 徐州 中国矿业大学出版社 2 0 0 9 ． [ 2 ] 张国枢， 谭允祯， 等． 通风安全学[ M ] ．徐州 中国矿业大学出版社 2 0 o 0 ． [ 3 ] 张永吉， 等． 煤层注水技术[ M 】 ． 北京 煤炭工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 4 ] 金国淼． 除尘设备【 M 】 ． 北京化学工业出版社，2 0 0 2 ． 上接第 5 6页 P L C的监控程序包括系统监控程序和用 户监控程序两部分。由于考虑到风机运行的重要性 ， 采用了 三级操作模式， 即手动操作开关、 就地触摸屏控制、 上位机遥 控操作 ， 其中对于风机的启停操作也运用了两种方式 ． 一种 通过 C P 3 4 0给综保装置发遥控命令 ． 利用综保装置的遥信状 态当作反校模式另一种是通过 D O模块直接接线到高压开 关的合分向继电器线圈， 这样确保了风机高压开关操作的可 靠性。 C P 3 4 0模块与多台综保装置通过 R S 4 8 5接 口利用其 自 定义的协议进行问答式通讯． 考虑到电气量的特殊性 ． 我们 在设置相隔 1 5 0 M与每台综保装置循环进行通信 另一块 C P 3 4 0模块也通过 R S 4 8 5接 口利用其 自定义协议与温度巡 检仪进行通信．考虑到温度参数变化的迟缓性及合理分配 C U P的资源， 设置循环通信时间为 5分钟 整个系统中延时 及分析判断的中间状态都在 P L C内部完成． 充分利用了P L C 的内部资源 4 ． 3 用 P L C实现风机的自动控制 本系统采用了分块程序结构编程． 分块程序是指把一个 工程的全部任务分成多个任务模块． 每个模块的控制任务则 根据具体情况编写相应的子程序进行处理． 在程序执行过程 6 0 l 山东“ r t k 技术 j S h a n d 。 n g I n d u s t r i a l T e c h n o l o g y I [ 责任 编辑 杨扬 ] 中． C P U不断扫描主程序 O B 1 碰到子程序调用指令就转移到 相应的子程序中执行。分块程序虽然结构复杂一点． 但是可 以把一个复杂的控制任务分饵成多个简单的控制任务． 分块 程序有利于程序员编写， 而且程序调试起来也比较简单。 5结论 主通风机是煤矿的四大固定设备之一． 担负着向井下输 送新鲜空气 。排出粉尘和污浊气流的重任 采用西门子 s 7 3 0 0 P L C矿井主扇风机自动化监控系统可实时监测通风机的 性能参数和状态参数、电机的电气参数并能实现远程通讯。 通过计算机技术实现了主通风机性能及状态的在线实时监 测。提高了主通风机设备的自动化管理水平 ， 有力地保证了 主通风机设备的经济、 可靠运行 ， 为设备的管理和维修提供 了可靠的科学依据。 【 参考文献】 [ 1 ] 刘锴， 周海．深入浅出西门子 s 7 3 0 0 P L C [ M ] ． 北京航空航天大学出 版社． 2 0 0 4 8 1 ． [ 责任编辑 杨扬]