矿用主通风机综合在线监测系统应用研究.pdf
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1、第4 6 卷第7 期2023年7 月机电与自动化矿用主通风机综合在线监测系统应用研究煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.46 No.7Jul.2023郝跃飞(山西汾西矿业(集团)有限责任公司贺西煤矿,山西柳林0 3 3 3 0 0)摘要:为确保矿井通风机安全牢靠运行,保证矿井安全生产,针对汾西矿业矿井主通风机所处复杂生产环境和条件的限制,无法及时有效采集主要参数的实时运行状态的情况,通过以PLC控制器为硬件核心、以DIP8011系统为软件核心的模块化程序设计,辅助以温度传感器、风压传感器、振动传感器、电信号检测器等装置的硬件检测设计,实现对各指令参数的采集、分
2、析与处理,确保通风机运行状态的持续稳定。实践表明,设计的汾西矿业主通风机在线监测系统可超前预防事故发生,降低设备维护成本费用3 0%以上,每年降低6 4.8 万元人工成本,应用效果显著。关键词:PLC;主通风机;在线监测系统;通风安全中图分类号:TD76文献标识码:B文章编号:2 0 9 5-59 7 9(2 0 2 3)0 7-0 0 8 7-0 4Application research on comprehensive on-linemonitoring system of mine main ventilatorHao Yuefei(Hexi Coal Mine,Shanai Fenx
3、i Mining(Group)Co.,Ltd.,Liulin 033300,China)Abstract:In order to ensure the safe and reliable operation of the mine ventilator and ensure the safe production of themine,in view of the limitation of the complex production environment and conditions of the main ventilator in Fenxi MiningMine,it is imp
4、ossible to collect the real-time operation state of the main parameters in time and effectively.The modularprogramming design with PLC controller as the hardware core and DIP8011 system as the software core is used to assist thehardware detection design of temperature sensor,wind pressure sensor,vib
5、ration sensor,electrical signal detector and otherdevices,so as to realize the collection,analysis and processing of each command parameter and ensure the continuous andstable operation state of the ventilator.The practice shows that the designed on-line monitoring system of main ventilator inFenxi
6、mining industry can prevent accidents in advance,reduce the cost of equipment maintenance by more than 30%,andreduce the labor cost of 648 thousand yuan per year.The application effect is remarkable.Key words:PLC;main fan;on-line monitoring system;ventilation safety1140V,电机功率3 15kW,正常运行工况状态下1概况转速可达到
7、7 3 0 r/min,供风量可达到9 0 m/s,全汾西矿业矿井产能为18 0 万t/a,井田范围长风压状态达到12 0 0 4 2 0 0 Pa,基本满足正常生产约为8 km,宽约为2 km,井田面积15.6 km。根的需要。但为了保证煤矿生产安全,对汾西矿业主据前期勘探钻孔探查和钻孔取样解析,测得的相对通风机进行智能化在线监测设计。瓦斯涌出量和绝对瓦斯涌出量分别为13 m3/t和2通风机在线监测系统方案设计46.8m/min,属于高瓦斯矿井。为满足矿并安全生产和通风需要,汾西矿业主要通风机选用了2 台型号为G4-73-11.25D的离心式通风机,额定电压为责任编辑:张彤D0I;10.19
8、2 8 6/j.c n k i.c c i.2 0 2 3.0 7.0 2 3作者简介:郝跃飞(198 6 一),男,山西柳林人,工程师。引用格式:郝跃飞.矿用主通风机综合在线监测系统应用研究 J.煤炭与化工,2 0 2 3,4 6(7):8 7-90.2.1整体方案设计通风机在线监测系统主要是在监测线路中设872023年第7 期置检测装置模块,采集设备的关键信息,并经过通信系统上传至主机,由主机研判是否存在风险点和故障源,实现对风机运行期间的主要工况参数进行实时监测。在线监测系统一旦检测回传信号出现异常,可迅速判断出是哪一个故障点和事故原因引起的事故,并发出预警警报,采取应急抢险措施,避免引
9、起更大的灾变事故,确保设备的稳定可靠运行。2.2模块化程序设计通过对汾西矿业G4-73-11.25D主通风机多种运行状态下不同运行参数的分析采集,并考虑现场实际运行的情况,确定以PLC控制器为硬件核心、以DIP8011系统为软件核心的模块化程序系统设计方案,采用本安型矿用隔爆传感器,以及防爆计算机等设备,共同组成综合在线监测系统。各类传感器采集各分站模拟量信号,经过信号输入、输出模块回传到计算机,主机研判异常与否,再通过PLC处理后将数据指令传达到各点位,实现指定动作。处理后的数据可以传输至LED显示器进行显示,并存储在计算机中;若有异常情况,将进行声光报警,提醒相关人员注意,及时排除故障。为
10、提升综合在线监测系统在突发停电状况下的应急能力,延长电源续航时间,此次设计配备多组备用电源。综合在线监测系统的软硬件模块化程序设计流程如图1所示。通温度传感器模拟量十输人模块输人模块模拟量风风压传感器机振动传感器(AI)电量变送器电控开关量柜变频器限位开关碟阀控制电机图1监控系统软硬件模块化程序设计Fig.1 Modular software and hardware programdesign of monitoring system汾西矿业主通风机的机械部分主要由通风机、电控柜和蝶阀等部分组成,是主要的监测对象,而温度传感器、风压传感器、振动传感器,以及限位开关、变频器、控制电机等辅助设备
11、是主要的监测装置。利用传感器和各类变频器将采集信号转换成420mA的电流信号,或者15V的电压信号进行传输,再经过A/D转换器实现数字转换,回传88煤炭与化工至PLC进行受理分析。37在线监测系统硬件设计3.1检测单元设计综合在线监测系统的硬件设计主要涵盖温度传感器、风压传感器、振动传感器、电信号检测器等装置。(1)温度传感器。采用型号为WTP-270、测温范围-2 0 0 4 2 0 区间的铂热电阻传感器进行监测,数字模拟信号量为0 5V的电压信号,对通风机电机轴承和定子绕组的运行温度进行监测。根据实际工作需要,每台通风机安装3 组定子绕组传感器和2 组轴承温度传感器,汾西矿业共有2 台主通
12、风机,每台配备2 部电机,因此共需安装2 0 组温度传感器。(2)风压传感器。汾西矿业矿井通风系统回路中存在巷道失修、断面大小不一等情况,导致各地点的通风阻力不尽相同,存在风流风压不稳定的现象,对在线监测造成一定的困难。因此,为得到准确数据,将传感器布置在存在局部风压压差的区域进行监测。将SMP2088型压差变送器置于配电柜中,测量风压范围为510 kPa,适用范围较广,检测精度和灵敏度满足要求,工作流程如图2 所示。(AO)LED显示器工业控制计算机开关量输人模块(DI)中间开关量断电辅输人模块器(DO)第4 6 卷电源引压装置滤配装置+压差变送器打印机图2 风压传感器工作流程Fig.2 W
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