煤矿风机在线监测系统

煤矿风机在线监测系统 说 明 书 煤矿风机在线监测系统说明书煤矿风机在线监测系统说明书 一．系统设计参照标准 本系统设计依据煤矿风井主扇风机现场实际情况制定； 振动状态监测部分参照 GB/T 19873.1-2005/ISO 13373-12002机器状态 监测与诊断 振动状态监测 ； 1 有关电气装置的实施参照GB50255-96电气装置安装工程施工及验收规 范 ； 有关自动化仪表实施参照 GB50093-2002自动化仪表工程施工及验收规范 及 DLJ 279-90电力建设施工及验收技术规范 （热工仪表及控制装置篇） ； 风机性能测试满足 GB/T1236-2000工业通风机用标准化风道进行性能试 验和 MT421煤炭行业标准“煤矿用主通风机现场性能参数测定方法“。 其余部分参照中国华电南京农网城网工程有限公司企业标准。 二．系统设计的主要内容 2．1 系统概况 根据煤矿企业的生产特点， 风井两台主扇风机是全矿生产中的特大型重要负 荷关键设备。 它的正常运行是矿井得以连续安全生产的最根本保证。主通风机经 常由于超负荷运转、设备累计运行时间过长和安装质量等问题而发生很多故障， 风机系统在运行中存在着多种故障,它们是隐性的,不可预测的， 对生产存在严重 的威胁。这些存在的故障隐患,严重影响到全矿运行的经济性和安全性。 华电南京农网城网公司的“风机在线故障监控系统“充分利用传感器检测,信 号处理,计算机技术,数据通讯技术和风机的有关技术, 全面地对矿井总回风中 的风压（负压、静压、动压、全压及其效率） 、风速、风量、瓦斯浓度、出口气 体温度、主通风机前后轴承温度、运行状态、正反转状态、电机定子温度和轴承 温度等通风机性能参数风机性能参数，主通风机设备振动位移、速度、加速度、振动主频、频 率分量及其烈度等振动参数振动参数，电机三相电压、电流、有功无功电度、有功无功功 率、总有功功率、总无功功率视在功率、功率因数、频率等 电量参数电量参数进行实时在 线监测， 在机组的运行过程中,判别机组性能劣化趋势,使运行,维护,管理人员心 中有数。系统具有数据窗口显示和存储报表打印、趋势曲线显示、越限声光报警 和历史报警摘要显示查询、工况点合理范围分析、风产分析、设备故障诊断和手 自动控制、报警阀值设定、用户及权限管理、操作记录、日志查询、在线联机帮 助、风机房视频监控和数据远距离传输等丰富功能。通过本系统的实施,使煤矿 风井主扇风机的状态监测诊断的水平达到国内领先水平。 2 实施本项目的意义在于1）避免风机机组在运行过程中发生重大事故而造 成的重大生产安全事故,并避免以此而产生的巨大经济损失,保证设备在规定的 时间内无故障安全可靠的运行。 2） 向运行人员提供及时的信息,有效地支援运行, 提高设备使用的合理性,运行的安全性和经济性,充分挖掘设备的潜力,延长设备 的使用寿命 3）通过本项目的实施达到设备的有效维修,降低设备的维修成本,提 高设备的使用效率,改善产品的质量,增加产量,减少同类事故的发生. 2．2 系统测点统计 根据煤矿企业现场的实际情况以及风机在线监测系统所必需测量物理量的 要求，必须监测以下各量（两台风机） 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 测点名称 负压 静压 动压 风速 全压 风量 瓦斯浓度 有功功率 电机轴承温度 定子绕组温度 风机振幅 I、II 段母线电压 I、II 回路电流 测点数量 2 2 2 2 2 2 2 2 8 8 4 2 2 备注 全压静压动压 通过风压和风速换算 功率因数根据有功功率和总功 率计算 通过振动专用数据采集器采集 开关量 通过电压、电流、运行时间换算 风机 1、 2 级电机电流、 6 反转电流 正反转、停止信号6 电机转速4 电机功率、 风机耗电量8 3 表 1 测点统计表 2．3 振动监测和风机在线监测融合为一体的新型风机在线监测系统 中国华电南京农网城网工程有限公司是从事风机在线监测和振动监测的专 业厂家， 将风机振动监测和工艺参数监测相互融合是中国华电南京农网城网工程 有限公司新型风机在线监测系统的典型特点。 从煤矿风机监测的实际情况来看，除了需要监测风机的工艺参量如风量、风 压、电机电流等外，还需要监测风机的振动情况。也就是说要从风机的振动和工 艺参量的复合角度来判断风机的运行性能好坏。 振动参量的采集一般要求同步整周期采集和自动跟踪滤波。 所谓同步整周期 采集是指以键相位信号为基准实现多通道的同步采样，采样速率受控于机组转 速，每周期（转）采集的数据样本长度相同，每次采集的周期数相同，瞬态与非 稳态数据自动采集。 自动跟踪滤波包括跟踪抗混滤波和跟踪数字矢量滤波，前者 采用特殊设计的八阶椭圆低通滤波器，后者以数字处理技术为核心，实现以机组 转速为中心频率的带通滤波功能。 另外，振动参量包括三个要素振幅、频率和相位，三者缺一不可。综合上 述振动参量的特点，一般不用 PLC 直接采集振动快变量，而是采用专业的振动数 据高速采集器采集。由专业的振动采集器（如MF100）采集到的数据不仅有当前 的振动 p-p 值而且有相应时刻的波形数据和频率特征， 而这正是煤矿风机在线监 测所必需的数据。 华电南京农网城网公司的新型煤矿风机在线监测系统从风机振 动的专业角度结合 PLC 采集到的工艺参量来组合分析风机的工作状况， 从而使得 我们对于风机工作状况的把握更加准确和可靠。 振动数据采集器采集到的数据和西门子s7-300PLC 采集到的数据采用 ODBCOpen Database Connectivity， 开放数据库互连方式相互共享。 通过 ODBC， 在线监测系统的数据服务器与上位机可以互换数据，并由上位机实时动态写入 PLC 中。 下面是风机在线监测系统的拓补图。 上位机上位机 1 1 4 上位机上位机 2 2 服务器 图 1 风机在线监测系统拓补图 2．4 煤矿风机在线监测系统硬件配置 根据以上测点分析和系统拓补图情况， 给出以下的系统硬件配置清单。下面 的配置清单没有列出系统施工所用的屏蔽电缆线、 配柜所用的铜塑线以及操作座 椅等内容。 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称 导轨 2A 电源 CPU315-2DP 存储卡 CP343-1 以太网 有源导轨 有源背板总线 有源背板总线 IM153-2 通讯模块 SM3238DI/8DO SM3318AI 高速计数模块 型号 6ES7390-1AE80-0AA0 6ES7307-1BA00-0AA0 6ES7315-2AG10-0AB0 6ES7953-8LG11-0AA0 6ES7343-1CX10-0XE0 6ES7195-1CF30-0AA0 6ES7195-7HD10-0AA0 6ES7195-7HB00-0XA0 6ES7153-2BA02-0XB0 6ES7321-1BH01-0AA0 6ES7331-7KF02-0AB0 FM350-2 5 数量 2 2 2 1 2 1 1 4 2 1 7 1 备注 PLC 系统， 冗余配置 13 14 15 16 17 18 19 20