煤礦用主通風機性能在線監測系統原理及故障分析

朱建江　李　晉

[摘要]解決礦井含塵、潮濕、氣流脈動的惡劣通風環境下風量的在線監測的重大技術難題,并在推廣過程中完成由監測到監控的產品升級與系列化,為煤礦安全整改提供大型要害設備礦井主通風機急需的安全保護裝置,為安全監管搭建科學的信息平臺。

[關鍵詞]風機在線監測系統原理故障分析

中圖分類號:TK8文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920037-01

一、引言

隨著windows操作系統主流地位的確立,PC總線工控機在自動化領域的普及,基于PC總線和windows平臺的工控軟件越來越多。國外開發的軟件功能較強,但價格也貴;國內軟件價格相對便宜,但功能有的不能滿足一些要求。KJZ-3型礦井主通風機性能在線監測系統價格適中,功能較完善,在伯方煤礦實際應用中取得了較好的經濟和技術效果。

該系統由引壓管路、壓力傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、振動變送器、電量變送器、數據采集、控制柜和微機終端組成。各環節的設計充分考慮了煤礦通風環境的特點,引壓裝置將壓力信號分配至相應的傳感器,傳感器將負壓、差壓信號轉換成電信號,控制柜將電信號轉換為數字信號并通過通訊線路傳送到微機終端,通過計算機采集、處理顯示和打印監測結果。

二、系統的主要功能

1.現場實時監測通風數據的各種動態圖形及數字顯示:主要以三維動畫圖形顯示通風機運行的狀態和風門切換狀態,以具備報警指示的表格形式顯示實時監測數據,X-Y軸平面顯示監測數據。X-Y軸圖形可以觀察到各參數隨時間的變化趨勢,有利于及時發現通風系統的故障。

2.監測數據的存儲及查詢:各種監測參數包括風壓、風量、軸承溫度、定子溫度、電流、電壓、功率、振動等定時存儲在硬盤中,以便用戶進行數據報表的整月打印,也為管理部門查看、分析有關數據、強化通風機的管理。監測數據可保存兩年,包括分鐘數據報表、小時數據報表,其中每小時的數據存儲的是一小時的平均值,從中可以看出風機的動行趨勢。

3.工況點顯示、事故報警及追憶功能:可在風機的性能曲線上顯示通風機運行的工況點,風機運行出現異時系統能在各相關界面給予報警提示并把距當前時刻一小時內和各種參數及日期、時間等進行記錄以便事后分析。

4.數安濾波:由于工業監測監控環境比較惡劣,干擾源比較多,如環境溫度、電場及磁場、振動等,因此為了減少對采樣值的干擾,提高系統的性能,在進行數據處理之前,先對采樣值進行數字濾波,即通過一定的計算程序對采樣信號進行平滑加工,增強其有用信號,消除或減少各種干擾和噪音,以保證計算機系統的可靠性。在應用程序中采用復合濾波算法,復合濾波是中值濾波和算術平均濾波的綜合,這種濾波算法主要適用于壓力、流量等信號的平滑加工。這類信號的特點是信號往往在某一數值范圍附近做一下波動,即干擾是周期性的。

5.完善的在線幫助系統:作為windows操作系統的一個突出優點,其應用程序強大的聯機幫助系統使用戶收益匪淺。Windows通過windows API函數WinHelp調用此應用程序,彈出一個關于相關主題的幫助窗口,將用戶所需的信息顯示出來,可隨時查詢幫助文件,解決操作中遇到的疑難問題。

6.系統可通過D/F轉換器將監測系統的全部監測數據并入用戶的礦井安全監測監控系統,用戶需在通風機房臨時設礦井安全監測監控系統的監測分站。

三、系統運行維護與故障維修

運行近兩年來的實際運行觀察,系統的故障主要集中在信號采集、變換系統和引壓系統,信號采集系統共由14個集成塊組成,端子信號是最重要的信息,每個監測數據都要通過“傳感器-變送器-采集模塊-通訊模塊-計算機終端”,這種分段串聯關系是通過接線端子實現的,因此,每個環節的輸入輸出關系,端子序號的一致性是機柜接線和事故排查的主線。每個環節都將改變被測信號的輸出信號類型和大小,這種變化比例是確定的,傳感器的輸出不成比例,說明傳感器損壞。每一個環節都需要系統提供工作電源,工作電源不正確或沒有送達,也是不能正常工作的,因此對每一環節的輸入輸出比例和工作電源要清楚了解。

(一)電流電壓振動溫度顯示錯誤。1.用萬用表確認相應模塊工作電壓是否為24V;2.每個環節有無虛接現象;3.更換相應模塊。

(二)風量或靜壓顯示錯誤。1.如果用戶倒機或調整風機葉片角度后出現風量不正確,風壓正確,可能的原因是進入監測系統時選擇的角度與實際運行角度不一致,只需重新選擇角度再進入,系統即正常;2.放引壓管路中的積水,檢查引壓管路各連接部位無脫落、漏氣;3.用萬用表查工作電源,應為24V;4.差壓變送器可能損壞。

(三)數據采集錯誤。1.當數據顯示都不正確時,應考慮通訊線路或通訊模塊損壞;2.模塊與電腦通訊接口之間的線路有無損壞,線路的內斷點最容易被忽略;3.重啟電腦;4.換不同串口或替換轉換器。

(四)數據聯網錯誤。1.風機監測系統通過D/F分站與煤礦瓦斯安全監控系統相連,當上位機數據顯示不正常時,應考慮上下位機數據通訊是否正常;2.更換計算機通訊接口,確認接口是否完好。

(五)反風時風量、壓力錯誤的處理。反風時應將機柜中隔板上垂直放置的四個關壓傳感器的塑料接入管從上端換到下端,否則風量、壓力出錯。并且容易造成差壓傳感器的損壞。

(六)引壓系統故障。1.環、管線及變送器本身都不能漏氣,否則風壓、風量的測量都將是不準確的。一條管線接好后,應用U型水柱計進行氣密性試驗。在運行中應注意參數變化,檢查管線是嚴緊存在漏氣的地方,北方地區的用戶,為避免管內結冰造成信號不通,引壓管應盡量布置在地下或室內。當風量風壓參數異常時,應確認引壓管線是否漏氣或結冰封堵。2.在塑料壓力管接到差壓變送器前應檢查管環和管線中是否有積水和污垢,并在使用一段時間后每3個月放水清洗一次。3.通風系統反風試驗前,應將塑料壓力管從機柜的中隔板壓力傳感器的下端拔下,改接在壓力傳感器的上端,以防止風流反向后負壓信號變成正壓信號造成壓力傳感器的損壞。

上述工作做完并無誤后,通過觀察計屏幕上的顯示,判斷系統工作是否正常。

四、結語

通風機作為煤礦安全要害設備,用該系統實施管理可增加煤礦通風安全性,提高設備管理水平,促進煤礦管理的自動化、科學化和信息化。

作者簡介:

朱建江,男,專科學歷,注冊安全工程師;李晉,男,本科學歷,信息工程師。