煤礦用主通風(fēng)機(jī)性能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)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(dòng)的惡劣通風(fēng)環(huán)境下風(fēng)量的在線監(jiān)測(cè)的重大技術(shù)難題,并在推廣過程中完成由監(jiān)測(cè)到監(jiān)控的產(chǎn)品升級(jí)與系列化,為煤礦安全整改提供大型要害設(shè)備礦井主通風(fēng)機(jī)急需的安全保護(hù)裝置,為安全監(jiān)管搭建科學(xué)的信息平臺(tái)。

[關(guān)鍵詞]風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理故障分析

中圖分類號(hào):TK8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0920037-01

一、引言

隨著windows操作系統(tǒng)主流地位的確立,PC總線工控機(jī)在自動(dòng)化領(lǐng)域的普及,基于PC總線和windows平臺(tái)的工控軟件越來越多。國外開發(fā)的軟件功能較強(qiáng),但價(jià)格也貴;國內(nèi)軟件價(jià)格相對(duì)便宜,但功能有的不能滿足一些要求。KJZ-3型礦井主通風(fēng)機(jī)性能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)價(jià)格適中,功能較完善,在伯方煤礦實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效果。

該系統(tǒng)由引壓管路、壓力傳感器、溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、振動(dòng)變送器、電量變送器、數(shù)據(jù)采集、控制柜和微機(jī)終端組成。各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)充分考慮了煤礦通風(fēng)環(huán)境的特點(diǎn),引壓裝置將壓力信號(hào)分配至相應(yīng)的傳感器,傳感器將負(fù)壓、差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),控制柜將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并通過通訊線路傳送到微機(jī)終端,通過計(jì)算機(jī)采集、處理顯示和打印監(jiān)測(cè)結(jié)果。

二、系統(tǒng)的主要功能

1.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通風(fēng)數(shù)據(jù)的各種動(dòng)態(tài)圖形及數(shù)字顯示:主要以三維動(dòng)畫圖形顯示通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)和風(fēng)門切換狀態(tài),以具備報(bào)警指示的表格形式顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),X-Y軸平面顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。X-Y軸圖形可以觀察到各參數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢(shì),有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的故障。

2.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及查詢:各種監(jiān)測(cè)參數(shù)包括風(fēng)壓、風(fēng)量、軸承溫度、定子溫度、電流、電壓、功率、振動(dòng)等定時(shí)存儲(chǔ)在硬盤中,以便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表的整月打印,也為管理部門查看、分析有關(guān)數(shù)據(jù)、強(qiáng)化通風(fēng)機(jī)的管理。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可保存兩年,包括分鐘數(shù)據(jù)報(bào)表、小時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表,其中每小時(shí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的是一小時(shí)的平均值,從中可以看出風(fēng)機(jī)的動(dòng)行趨勢(shì)。

3.工況點(diǎn)顯示、事故報(bào)警及追憶功能:可在風(fēng)機(jī)的性能曲線上顯示通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況點(diǎn),風(fēng)機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)異時(shí)系統(tǒng)能在各相關(guān)界面給予報(bào)警提示并把距當(dāng)前時(shí)刻一小時(shí)內(nèi)和各種參數(shù)及日期、時(shí)間等進(jìn)行記錄以便事后分析。

4.數(shù)安濾波:由于工業(yè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控環(huán)境比較惡劣,干擾源比較多,如環(huán)境溫度、電場(chǎng)及磁場(chǎng)、振動(dòng)等,因此為了減少對(duì)采樣值的干擾,提高系統(tǒng)的性能,在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前,先對(duì)采樣值進(jìn)行數(shù)字濾波,即通過一定的計(jì)算程序?qū)Σ蓸有盘?hào)進(jìn)行平滑加工,增強(qiáng)其有用信號(hào),消除或減少各種干擾和噪音,以保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。在應(yīng)用程序中采用復(fù)合濾波算法,復(fù)合濾波是中值濾波和算術(shù)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(hào)的平滑加工。這類信號(hào)的特點(diǎn)是信號(hào)往往在某一數(shù)值范圍附近做一下波動(dòng),即干擾是周期性的。

5.完善的在線幫助系統(tǒng):作為windows操作系統(tǒng)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用程序強(qiáng)大的聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)使用戶收益匪淺。Windows通過windows API函數(shù)WinHelp調(diào)用此應(yīng)用程序,彈出一個(gè)關(guān)于相關(guān)主題的幫助窗口,將用戶所需的信息顯示出來,可隨時(shí)查詢幫助文件,解決操作中遇到的疑難問題。

6.系統(tǒng)可通過D/F轉(zhuǎn)換器將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的全部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并入用戶的礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng),用戶需在通風(fēng)機(jī)房臨時(shí)設(shè)礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)分站。

三、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)與故障維修

運(yùn)行近兩年來的實(shí)際運(yùn)行觀察,系統(tǒng)的故障主要集中在信號(hào)采集、變換系統(tǒng)和引壓系統(tǒng),信號(hào)采集系統(tǒng)共由14個(gè)集成塊組成,端子信號(hào)是最重要的信息,每個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都要通過“傳感器-變送器-采集模塊-通訊模塊-計(jì)算機(jī)終端”,這種分段串聯(lián)關(guān)系是通過接線端子實(shí)現(xiàn)的,因此,每個(gè)環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系,端子序號(hào)的一致性是機(jī)柜接線和事故排查的主線。每個(gè)環(huán)節(jié)都將改變被測(cè)信號(hào)的輸出信號(hào)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(gè)環(huán)節(jié)都需要系統(tǒng)提供工作電源,工作電源不正確或沒有送達(dá),也是不能正常工作的,因此對(duì)每一環(huán)節(jié)的輸入輸出比例和工作電源要清楚了解。

(一)電流電壓振動(dòng)溫度顯示錯(cuò)誤。1.用萬用表確認(rèn)相應(yīng)模塊工作電壓是否為24V;2.每個(gè)環(huán)節(jié)有無虛接現(xiàn)象;3.更換相應(yīng)模塊。

(二)風(fēng)量或靜壓顯示錯(cuò)誤。1.如果用戶倒機(jī)或調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片角度后出現(xiàn)風(fēng)量不正確,風(fēng)壓正確,可能的原因是進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)選擇的角度與實(shí)際運(yùn)行角度不一致,只需重新選擇角度再進(jìn)入,系統(tǒng)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(yīng)為24V;4.差壓變送器可能損壞。

(三)數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤。1.當(dāng)數(shù)據(jù)顯示都不正確時(shí),應(yīng)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(nèi)斷點(diǎn)最容易被忽略;3.重啟電腦;4.換不同串口或替換轉(zhuǎn)換器。

(四)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)錯(cuò)誤。1.風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過D/F分站與煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)相連,當(dāng)上位機(jī)數(shù)據(jù)顯示不正常時(shí),應(yīng)考慮上下位機(jī)數(shù)據(jù)通訊是否正常;2.更換計(jì)算機(jī)通訊接口,確認(rèn)接口是否完好。

(五)反風(fēng)時(shí)風(fēng)量、壓力錯(cuò)誤的處理。反風(fēng)時(shí)應(yīng)將機(jī)柜中隔板上垂直放置的四個(gè)關(guān)壓傳感器的塑料接入管從上端換到下端,否則風(fēng)量、壓力出錯(cuò)。并且容易造成差壓傳感器的損壞。

(六)引壓系統(tǒng)故障。1.環(huán)、管線及變送器本身都不能漏氣,否則風(fēng)壓、風(fēng)量的測(cè)量都將是不準(zhǔn)確的。一條管線接好后,應(yīng)用U型水柱計(jì)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。在運(yùn)行中應(yīng)注意參數(shù)變化,檢查管線是嚴(yán)緊存在漏氣的地方,北方地區(qū)的用戶,為避免管內(nèi)結(jié)冰造成信號(hào)不通,引壓管應(yīng)盡量布置在地下或室內(nèi)。當(dāng)風(fēng)量風(fēng)壓參數(shù)異常時(shí),應(yīng)確認(rèn)引壓管線是否漏氣或結(jié)冰封堵。2.在塑料壓力管接到差壓變送器前應(yīng)檢查管環(huán)和管線中是否有積水和污垢,并在使用一段時(shí)間后每3個(gè)月放水清洗一次。3.通風(fēng)系統(tǒng)反風(fēng)試驗(yàn)前,應(yīng)將塑料壓力管從機(jī)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(fēng)流反向后負(fù)壓信號(hào)變成正壓信號(hào)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(jì)屏幕上的顯示,判斷系統(tǒng)工作是否正常。

四、結(jié)語

通風(fēng)機(jī)作為煤礦安全要害設(shè)備,用該系統(tǒng)實(shí)施管理可增加煤礦通風(fēng)安全性,提高設(shè)備管理水平,促進(jìn)煤礦管理的自動(dòng)化、科學(xué)化和信息化。

作者簡(jiǎn)介:

朱建江,男,?？茖W(xué)歷,注冊(cè)安全工程師;李晉,男,本科學(xué)歷,信息工程師。