关于FBCDZ 22250型矿用通风机实时监控系统的设计研究.pdf

引言 通风机因其体积小、 结构紧凑、 工作效率高、 风 量大、 噪音小、 输送风的能力强等优点， 被广泛应用 于矿井、 工厂环境、 隧道、 冷却塔系统等行业。 通风设 备在实际应用中起到了重要的作用，尤其在矿井下 应用通风系统，对井下开采作业人员的安全起着重 要作用。矿井通风系统可有效降低井下有害气体浓 度， 改善空气质量， 从而可有效保障人员安全并提高 企业生产效率[1-2]。 1FBCDZ 22250 型矿用通风机 井下通风系统按功能的划分可以分为三种子系 统 主通风系统、 辅助通风设备、 局部通风设备。 其中 主通风系统起到主要通风作用。现对改造项目通风 系统的布置情况做简要说明，通风系统主要硬件设 备包括 主通风机、 风门以及通风管道。其中主通风 机使用的是 FBCDZ 22250 型矿用通风机，两台通风 机安装于巷道中，风门的主要功能是提供通风系统 的维修口， 其次可实现系统运行时对风量的控制。通 风管道的布置主要用于对空气的输送和导向[3]。 对项目中所选择的 FBCDZ 22250 型矿用通风 机做简要说明， 通风机主要结构如图 1 所示， 集流器 主要作用是改善流体状态， 提高进气效率。 通风机进 出口消音器主要作用为减小气流导致的设备振动。 通风机扩压器主要作用是回收风机的动压能，有效 提高静压比例， 达到节能的效果。电动机为通风机 的动力来源， 该通风机为两级叶片结构， 采用双级 对称旋转结构， 减小了流体的能量损失， 提高了整 机的效能[4]。 2监控系统的总体设计 基于现有通风系统改造项目，提出系统设计的 总体改造目标， 简要对系统设计目标进行说明 1） 系统需实现对通风系统的远程监测、 控制， 监 测系统接入互联网； 2） 可实现实时跟踪查询、 监控； 3） 各控制系统的监测终端均具备良好的数据接 口， 可接入工业以太网， 实现数据的交互； 4） 可监控系统运行状态， 并对监控数据进行统 计分析； 5） 能够实现对通风机、 变频器等自动化控制。 下页图 2 为矿井主通风在线监控系统设计结构 示意图， 该监控系统主要构架由三部分组成， 分别是 现场测量系统、 基础控制系统和监控系统。 1） 现场测量系统。现场测量系统主要由温度传 感器、 变频器等部件组成， 其功能是对通风机关键参 数， 如温度、 振动情况、 电量消耗、 风速等信息进行采 集并分析。 2） 基础控制系统。对系统的基础控制系统的建 设， 其主要核心是控制器， 并由以太网模块等组成， 主要作用是按程序设定值对信号进行分析与处理。 关于 FBCDZ 22250 型矿用通风机实时监控系统的 设计研究 王荣华 （山西世德孙家沟煤矿有限公司， 山西忻州036600） 摘要 以某矿业公司一矿井通风系统的系统化改造为研究对象， 拟定通风监控系统的总体方案， 在硬件方面对 控制电路、 监控系统硬件、 硬件设备选型等进行设计， 并对系统模块、 功能进行说明， 最后建立了 FBCDZ 22250 型矿用通风机实时监控系统， 并实现了对监控系统的总设计， 系统整体达到了设计目标， 有力地保障了井下作业 的安全， 同时为井下通风系统的设计提供了重要参考。 关键词 监控系统通风机煤矿 中图分类号 TD441文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 06-0182-02 收稿日期 2020-03-16 作者简介 王荣华 （1970） ， 男， 本科， 毕业于中国矿业大学， 采 煤工程师。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.06.080 总第 206 期 2020 年第6 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 206 No.6， 2020 1集流器； 2消音器； 3整流罩； 4电动机； 5一级叶轮； 6二级叶轮； 7扩压器 图 1通风机结构图 132456472 自动化技术与设计 2020 年第 6 期 3） 监控系统。主要负责对传感器所采集的信号 进行分析， 可以实现对数据的接收、 显示、 存储等， 可 对监控信息进行管理， 完成监控工作[5]。 根据设计的实际需要，对监测系统功能提出了 各种功能性要求。主通风机的变频控制功能为根据 监测的数据， 及时对通风机输出功率进行控制， 变频 技术可实现对通风机的平稳控制。对通风机关键参 数的监测能力， 主要是对电机相关参数的监测。 3系统硬件的设计 根据 电业安全规程 和 煤矿安全规程 的要 求，井下通风机监控系统采用了两套独立的供电系 统， 对通风机进行供电的是 6/0.6 kV 的低压变电所， 低压配电柜为通风机可提供 0.6 kV 的电源， 下面对 主要的系统硬件做简要介绍[6] 1） 变压器。主通风机系统低压配电柜的两个独 立电源是由 2 台变压器组成，选择的型号为 S11-1000/6/0.4 kV， 容量为 1 000 kVA。 2） PLC 控制器。 项目中选择了 SIEMENS 公司的 SIMATIC D8-450 系列 PLC 控制器， 其具有体积小、 可靠性好、 输入接口丰富等优点。 3） 变频器。 主要选用了 ABB 公司生产的型号为 CS500-03S 的变频器， ABB 长期以来在该领域都有 性能稳定可靠的产品，该型号产品根据项目的实际 需要， 具有可靠性好， 适应性强的优点。 4） 通风机振动传感器。为了检测通风机在不同 方向的振动情况， 本设计方案中选择了 DWV-CZ20 型振动传感器， 可实现信号的采集和数据传输。 4系统软件的设计 首先根据通风监控系统需要达到的各项功能要 求， 对整个井下通风系统工艺过程、 控制要求、 性能 参数等进行分析， 提出对软件的总体结构设计， 主程 序下嵌套多个子程序，其中包括高压进线柜子程 序、 低压进线柜子程序、 母线联络柜子程序、 单双级 选择子程序、变频器控制子程序、模拟量采集子程 序、 PID 子程序等， 如图 3 所示。 监控系统软件以及系统数据库的建立均采用第 三方专业程序编辑公司合作完成，编程软件采用 Siemens 公司的 STEP8-Micro/WIN 软件， 数据库的创 建采用 Microsoft 公司的 SQL Server 管理系统创建， 其具有交互性好、 易于学习等诸多特点。 5结论 1） 以某矿业公式一矿井通风系统系统化改造为 研究对象， 应用自动化监测、 控制方案提高矿井通风 效能。 先拟定通风监控系统的总体方案， 在硬件方面 对控制电路、 监控系统硬件、 设备选型等进行设计研 究。在监控系统软件设计时， 主要对系统模块、 功能 进行设计。 2） 监控系统软件以及系统数据库的建立均与专 业 程 序 编 辑 公 司 合 作 完 成 ， 编 程 软 件 采 用 STEP8-Micro/WIN 软件，数据库创建采用 Microsoft 公司的 SQL Server 管理系统。 最后， 完成了上位机监 控软件的设计， 并实现了监控系统的总设计， 系统整 体达到了设计目标， 有力保障了井下作业的安全， 同 时为井下通风系统的设计提供了有力参考。 参考文献 [1]于水娟.基于两级网络的煤矿通风机监控系统的研究[D].安徽 安徽理工大学， 2007． [2]韩向锋.煤矿主通风机监控系统的研究[D].安徽 安徽理工大 学， 2009． [3]黄文慧.矿井风机监控系统研究[D].武汉 武汉工程大学， 2012. 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Several functions of the overall scheme of the monitoring system are analyzed and introduced. The processor, pressure sensor and signal amplifier circuit of the system are selected and designed respectively, and the software programming of the system is analyzed and introduced. The monitoring system adopts wireless communication, which not only improves the transmission efficiency, but also provides data reference for the prevention of underground roof accidents. Key words hydraulic support; pressure monitoring; wireless communication On the Real-time Monitoring System of FBCDZ 22250 Mine Ventilator Wang Ronghua （Shide Sunjiagou Coal Mine Co.,Ltd., Xinzhou Shanxi 036600） Abstract Based on the systematic transation of mine ventilation system in a mining company, the overall scheme of ventilation monitoring system is drawn up, the control circuit, hardware and hardware equipment selection of the monitoring system are designed in the hardware aspect, and the system modules and functions are explained. Finally, the real-time monitoring system of FBCDZ 22250 type mine ventilator is established, and the overall design of the monitoring system is realized. The system achieves the overall design goal, effectively ensures the safety of underground operation, and provides an important reference for the design of underground ventilation system. Key words monitoring system; ventilator; coal mine （上接第 183 页） 参考文献 [1]刘凯，于江海.MG250/591-QWD 型电牵引采煤机技术改进[J]. 煤矿机械， 2011， 32 （4） 173-175. [2]路俊达.MG300/700-AWD 型交流电牵引采煤机的技术改进[J]. 山东煤炭科技， 2015 （10） 125-127. [3]尚雁文.MXG-700 电牵引采煤机的改进建议[J].山西焦煤科 技， 2004 （8） 47-48. [4]郭建明.MG250/600WD 型电牵引采煤机摇臂漏油故障分析[J]. 煤炭与化工， 2016 （12） 114-116. （编辑 贾娟） TechnicalImprovementofElectricTractionShearerforThinCoalLayer Shang Cunzheng （Shanxi Ningwu Desheng Coal Industry Co., Ltd., Ningwu Shanxi 036700） Abstract In the mining process of MG200/456WD type electric traction shearer in a mine, not only the problems of bolt loosening and abnormal clutch mechanism of the rocker arm press, but also the wear degree of the cable towing device and the elastic coil of the adjusting jack are serious. Through the improvement, it is found that the coal mining machine not only meets the demand of underground production, but also the failure rate is significantly reduced, and the safety and reliability are greatly enhanced. Key words electric traction shearer; problems; fault analysis; improvement measures （上接第 172 页） 王晓兰 液压支架压力监测系统的研究与设计189