通風(fēng)子系統(tǒng)

一.1 主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)

一. 系統(tǒng)現(xiàn)狀

通風(fēng)子系統(tǒng)包含主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)和井下局部通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng).兩個(gè)系統(tǒng)均為本次新建控制系統(tǒng),系統(tǒng)采用西門(mén)子PLC作為控制核心,并配備RJ45通訊接口.

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和實(shí)際硬件配置條件,經(jīng)過(guò)分析,可以構(gòu)建自動(dòng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守.

一. 系統(tǒng)概述

礦井通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)的必要配套設(shè)備,它對(duì)主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并對(duì)其運(yùn)行中出現(xiàn)的各種情況做出迅速合理的處理,為煤礦礦井安全生產(chǎn),、經(jīng)濟(jì)合理通風(fēng)和火災(zāi)救災(zāi)通風(fēng)提供信息依據(jù)和有力措施保障.

本方案設(shè)計(jì)的主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供豐富的數(shù)據(jù),、圖形、信息,讓用戶迅速了解風(fēng)機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異?；驇Р∵\(yùn)行時(shí),系統(tǒng)給出可靠的報(bào)警信號(hào)以及相應(yīng)的邏輯控制;為操作人員提供技術(shù)參考,有力保障礦井安全,成倍提高煤礦的生產(chǎn)效率.

一. 系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)象

風(fēng)機(jī)在線系統(tǒng)主要監(jiān)控的對(duì)象為:通風(fēng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī),、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置(需要預(yù)留PLC通訊接口),、風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)、通風(fēng)機(jī)的配電設(shè)備以及配套管路等的狀態(tài)及參數(shù).

一. 系統(tǒng)組成

風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)為三層架構(gòu):信息層(后臺(tái)與觸摸屏),控制層(PLC),設(shè)備層(現(xiàn)場(chǎng)傳感器、智能監(jiān)控儀表,、綜合保護(hù)裝置等).系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示.

通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

控制后臺(tái)

在控制箱上配置觸摸屏,就地顯示與控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù).觸摸屏為10寸顯示屏,TPC 1062KS觸摸屏支持包括中文在內(nèi)的32種語(yǔ)言組態(tài),適用于多種安裝環(huán)境.屏體鑲嵌于控制機(jī)柜前端,安裝觸摸屏之前,需要根據(jù)屏體大小預(yù)留窗口.

控制機(jī)柜

系統(tǒng)配置西門(mén)子S7-300系列PLC作為控制核心,通過(guò)配置開(kāi)關(guān)量輸入模塊完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的采集;配置開(kāi)關(guān)量輸出模塊完成控制器對(duì)風(fēng)機(jī)的邏輯控制,通過(guò)配置模擬量輸入模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬量傳感器的值進(jìn)行采集,通過(guò)配置profibus/RS485通訊模塊,實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)智能綜合保護(hù)裝置,、智能電量采集模塊,、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元等的通訊.

一. 傳感設(shè)備

負(fù)壓傳感器

負(fù)壓傳感器用于檢測(cè)主扇風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)氣體壓力,選用DPT系列壓力變送器,芬蘭HK儀表單位的DPT系列微差壓變送器體積小巧,性能非常穩(wěn)定,可跳線對(duì)量程進(jìn)行選擇.

差壓傳感器

差壓傳感器和取壓裝置配合使用,用于檢測(cè)主扇風(fēng)機(jī)風(fēng)筒內(nèi)氣體壓力,以便計(jì)算風(fēng)筒風(fēng)量,差壓傳感器選用DPT系列壓力變送器,芬蘭HK儀表單位的DPT系列微差壓變送器體積小巧,性能非常穩(wěn)定,可跳線對(duì)量程進(jìn)行選擇.

風(fēng)速傳感器 

GFW15煤礦用風(fēng)量傳感器是采用超聲波測(cè)量原理.主要用于連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井通風(fēng)總回風(fēng)巷,、井下主要測(cè)風(fēng)站、扇風(fēng)機(jī)等處的風(fēng)速,是礦井通風(fēng)安全參數(shù)測(cè)量的重要儀表.具有紅外遙控調(diào)校功能和調(diào)校簡(jiǎn)單的特點(diǎn).

震動(dòng)監(jiān)測(cè)儀及輔件

震動(dòng)監(jiān)測(cè)儀用于檢測(cè)風(fēng)機(jī)風(fēng)筒的軸向震動(dòng)和徑向震動(dòng)幅度,選擇江陰中泰科技單位生產(chǎn)的ZT6305型振動(dòng)烈度監(jiān)控儀和配套速度傳感器選擇CD-6型.

主要功能:

1. 顯示功能:振動(dòng)測(cè)量值、Ⅰ值報(bào)警,、Ⅱ值報(bào)警設(shè)定值,可分別在LED數(shù)碼管上顯示;

2. 報(bào)警功能:當(dāng)振動(dòng)幅度超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí),報(bào)警指示燈亮,同時(shí)在后面輸出開(kāi)關(guān)信號(hào),保護(hù)被監(jiān)控設(shè)備;

3. 報(bào)警延時(shí)時(shí)間設(shè)定功能:報(bào)警延時(shí)時(shí)間調(diào)整范圍0～3秒,以防止現(xiàn)場(chǎng)干擾引起誤報(bào)警;

4. 自診斷功能:具備上電,、掉電檢測(cè)功能,同時(shí)斷開(kāi)報(bào)警輸出回路,能有效地抑制儀表的誤報(bào)警.

一. 系統(tǒng)原理

1．采用壓力法測(cè)定風(fēng)量原理,在1號(hào)和2號(hào)通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)巷或擴(kuò)散器上安裝有取壓管,通過(guò)差壓變送器測(cè)定擴(kuò)散筒變異截面壓力差,計(jì)算風(fēng)量;

在礦井風(fēng)硐中裝有靜壓取壓管,利用壓力變送器可以連續(xù)監(jiān)測(cè)礦井總負(fù)壓;

3．在1號(hào)和2號(hào)通風(fēng)機(jī)軸承上和電動(dòng)機(jī)定子繞組上應(yīng)該預(yù)埋有溫度檢測(cè)元件,通過(guò)安裝在PLC柜中的熱電阻輸入模塊采集溫度信號(hào),當(dāng)任一個(gè)溫度超過(guò)設(shè)定的溫度報(bào)警值時(shí),能夠進(jìn)行聲光報(bào)警;

4．利用設(shè)備開(kāi)停傳感器監(jiān)測(cè)礦井1號(hào)和2號(hào)通風(fēng)機(jī)的開(kāi)停狀態(tài);

5．通過(guò)監(jiān)測(cè)礦井總負(fù)壓的變化,利用計(jì)算機(jī)軟件可以判斷礦井反風(fēng),、或電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)狀態(tài);

6．由安裝在通風(fēng)機(jī)軸承上的振動(dòng)速度傳感器測(cè)定振幅,由振動(dòng)烈度監(jiān)測(cè)儀器轉(zhuǎn)換為振動(dòng)速度,并以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出給PLC.

一. 測(cè)量方法

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬量以及數(shù)字量的測(cè)量的精確度影響到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況,因此選擇正確的測(cè)量方法至關(guān)重要,以下簡(jiǎn)要的介紹系統(tǒng)中幾個(gè)參數(shù)的測(cè)量方法:

1．靜壓測(cè)量

對(duì)于抽出式通風(fēng)礦井的總負(fù)壓的測(cè)量就是測(cè)定其通風(fēng)機(jī)風(fēng)峒內(nèi)平均靜壓.測(cè)量風(fēng)峒某點(diǎn)的平均靜壓值,可使用皮托管和各種靜壓感受管.靜壓測(cè)量要注意兩個(gè)問(wèn)題:

由于靜壓為風(fēng)流作用于管壁上的法向壓力值,故測(cè)量靜壓值的關(guān)鍵在于選擇一個(gè)合適的測(cè)壓斷面,保證所安裝的測(cè)壓管的感受孔中心線和氣流方向垂直.

靜壓取壓管可以用靜壓取壓管,也可以用壁孔方式.

靜壓測(cè)量用差壓變送器測(cè)量,通風(fēng)機(jī)房現(xiàn)有一套測(cè)量礦井負(fù)壓的水柱壓力計(jì),如果取壓管安裝滿足使用要求,可以利用原來(lái)的引壓管,連接方法見(jiàn)下圖所示.用引壓橡膠管連接置于風(fēng)硐的靜壓取壓裝置,通過(guò)一個(gè)三通分為兩路,其中一路連接到通風(fēng)機(jī)房的水柱計(jì)上,另一路經(jīng)過(guò)過(guò)濾器連接到靜壓變送器的低壓端(L)上,變送器高端(H)通向大氣,變送器輸出4～20mA電信號(hào)對(duì)應(yīng)風(fēng)峒中的相對(duì)靜壓值.

2．差壓測(cè)量及通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量測(cè)量

軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測(cè)定選用落差法.通過(guò)測(cè)定逐漸收縮風(fēng)道兩近距離異徑斷面的靜壓差求算風(fēng)量,在流體力學(xué)中稱為落差法.

式中:

A1、A2:1,、2斷面的面積,m2;

P1,、P2:1,、2斷面的靜壓,Pa.

ξ兩斷面上的壓力損失系數(shù),由實(shí)驗(yàn)確定(可忽略).

輸入2--2斷面(小斷面)面積,即可計(jì)算出主通風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量.

采用落差法的取壓裝置示意圖見(jiàn)下圖所示.由于落差法是測(cè)定兩個(gè)截面的靜壓差只需要靜壓測(cè)頭,靜壓測(cè)頭的取壓孔軸線應(yīng)與風(fēng)流方向垂直,應(yīng)避免筒壁面不規(guī)整而形成的渦流區(qū)影響氣流穩(wěn)定.在A、B二個(gè)斷面上的三個(gè)靜壓取壓管均呈120度安裝.分別通過(guò)三通連接到引壓管上,二根引壓管分別連接在差壓變送器的兩個(gè)取壓口上,其中,A斷面引壓管連接在高端.

3．溫度監(jiān)測(cè)

通風(fēng)機(jī)出廠時(shí),一般都會(huì)在軸承與電機(jī)繞組上預(yù)埋入測(cè)溫元件—PT100,將溫度傳感器的輸出信號(hào)連接到PLC熱電阻輸入模塊即可以測(cè)量得到主通風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承與繞組的溫度.

4．風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)

運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括主通風(fēng)機(jī)設(shè)備開(kāi)停監(jiān)測(cè),、反風(fēng)狀態(tài)監(jiān)測(cè),、風(fēng)硐風(fēng)門(mén)狀態(tài)監(jiān)測(cè)等.

通風(fēng)機(jī)開(kāi)停監(jiān)測(cè):開(kāi)停傳感器選用KGT9-E煤礦用設(shè)備開(kāi)停狀態(tài)傳感器2臺(tái),分別非電接觸卡在主、備用通風(fēng)機(jī)的高壓電纜上,通過(guò)監(jiān)測(cè)電纜電流,確定設(shè)備開(kāi)停.

一. 系統(tǒng)功能

1．通訊與接口功能:系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的RJ45接口和軟件OPC接口,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制.監(jiān)控中心可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)檢查和查閱該該主扇的運(yùn)行狀態(tài).并提供WEB模式,供內(nèi)網(wǎng)用戶瀏覽.

2．數(shù)據(jù)采集功能:通過(guò)配置傳感器或通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備預(yù)配置的傳感器的接入,實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和記錄機(jī)房主扇運(yùn)行時(shí)的風(fēng)量,、負(fù)壓,、電機(jī)溫度、軸承溫度,、振動(dòng),、風(fēng)機(jī)開(kāi)停信號(hào)及風(fēng)門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)信號(hào)等參數(shù).

3．顯示功能:通過(guò)在后臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的觸摸屏做畫(huà)面,實(shí)時(shí)直觀地模擬顯示機(jī)房主扇的運(yùn)行狀態(tài)圖,畫(huà)面清晰、直觀.

4．數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能:可存儲(chǔ)和查詢通風(fēng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),系統(tǒng)能保存兩年以上的數(shù)據(jù),以便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表打印.

5．數(shù)據(jù)處理功能:并能實(shí)現(xiàn)主要監(jiān)測(cè)參數(shù)實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線生成,如通風(fēng)機(jī)的負(fù)壓動(dòng)態(tài)曲線,、風(fēng)量動(dòng)態(tài)曲線,、電機(jī)和軸承溫度動(dòng)態(tài)曲線、電機(jī)電流動(dòng)態(tài)曲線,、功率動(dòng)態(tài)曲線、效率動(dòng)態(tài)曲線等實(shí)時(shí)曲線,有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)故障.同時(shí)對(duì)主要性能參數(shù)生成歷史趨勢(shì)曲線.

6,、報(bào)表功能:可以生成日?qǐng)?bào),、月報(bào)、年報(bào),為用戶提供數(shù)據(jù)依據(jù).

7．控制功能:系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)方式,、授權(quán)遙控,、現(xiàn)場(chǎng)集中、就地手動(dòng)等多種控制方式.

? 自動(dòng)方式:該控制方式下,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集的數(shù)據(jù),按照編制的邏輯程序,對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng),、停止,、定期輪換、定時(shí)反風(fēng),、故障報(bào)警等操作,無(wú)需人為干預(yù).

? 授權(quán)遙控:該控制方式下,可在監(jiān)控中心的組態(tài)畫(huà)面上,通過(guò)輸入用戶名(該用戶需有此遙控權(quán)限)和授權(quán)密碼,遠(yuǎn)程遙控通風(fēng)機(jī)及其相關(guān)設(shè)備的啟動(dòng),、停止、報(bào)警等工作.

? 現(xiàn)場(chǎng)集中:現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)監(jiān)控柜設(shè)有觸摸顯示屏,可在風(fēng)機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)觸摸顯示屏現(xiàn)場(chǎng)集中顯示風(fēng)機(jī)及其相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),并對(duì)通風(fēng)機(jī)及其相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制.

? 就地手動(dòng):當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者檢修時(shí),從機(jī)旁手動(dòng)控制通風(fēng)機(jī)及其相關(guān)設(shè)備的開(kāi)停等工作,屬于電氣回路.

8．自動(dòng)調(diào)節(jié)控制程序具有倒換風(fēng)機(jī)預(yù)警、定時(shí)反風(fēng)預(yù)告,、風(fēng)量調(diào)節(jié)預(yù)報(bào)三類程序.

9．幫助功能:具有完善的在線幫助系統(tǒng),操作人員可隨時(shí)查詢幫助文件,解決操作中遇到的疑難問(wèn)題.

一.2 局部通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)

一. 系統(tǒng)組成

局部通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)為三層架構(gòu):信息層(后臺(tái)),傳輸層,設(shè)備層(現(xiàn)場(chǎng)傳感器,、智能監(jiān)控儀表、綜合保護(hù)裝置等).系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示.

局部風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):

控制后臺(tái)

監(jiān)控后臺(tái)采用綜合智能化軟件平

一. 系統(tǒng)功能

1．通訊與接口功能:系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的RJ45接口和軟件OPC接口,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制.監(jiān)控中心可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)檢查和查閱該該主扇的運(yùn)行狀態(tài).并提供WEB模式,供內(nèi)網(wǎng)用戶瀏覽.

2．顯示功能:通過(guò)在后臺(tái)做畫(huà)面,實(shí)時(shí)直觀地模擬顯示局扇的運(yùn)行狀態(tài)圖,畫(huà)面清晰,、直觀.

3．控制功能:系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和就地手動(dòng)兩種控制方式.

? 遠(yuǎn)程控制:該控制方式下,可在調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)局扇的啟停. 

? 就地手動(dòng):當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者檢修時(shí),從機(jī)旁手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)及其相關(guān)設(shè)備的開(kāi)停等工作,屬于電氣回路.