煤礦主通風機在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的應用研究

蘇龍++胥鵬++李宗保

摘 要：介紹了煤礦主通風機的特點，然后介紹了主通風機在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的系統(tǒng)構架、仿真系統(tǒng)模擬和功能設計方案，運用仿真系統(tǒng)可以對煤礦主通風機通風系統(tǒng)進行仿真模擬，以此分析和論證通風系統(tǒng)改造技術方案，同時可以得出改造后的通風效果。

關鍵詞：主通風機 通風 仿真系統(tǒng) 簡述

中圖分類號：TD67 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0032-01

煤礦通風方式有串聯(lián)通風和并連通風兩種。近年來，中國礦業(yè)大學、遼寧工程大學、北京科技大學等高等院校進行了礦井通風仿真系統(tǒng)的研究，并開發(fā)了MVSS3.0、VentGIS、Ventsim等仿真軟件，準確、快速地模擬風流分布，分析礦井通風現(xiàn)狀和自然風壓對礦井的作用規(guī)律，確定不同時期井下保持良好通風效果的最優(yōu)通風系統(tǒng)方案，使礦井通風系統(tǒng)與產(chǎn)量匹配，從根本上確保礦山通風系統(tǒng)的可靠性，對于改善礦井通風，增強通風系統(tǒng)管理能力，提高安全保障水平非常必要。

煤礦主通風機是煤礦向井下送風的重要設備，也是大型耗能設備，對其實現(xiàn)在線監(jiān)測與故障診斷，使之始終運行在良好狀態(tài)，對于保障煤礦安全生產(chǎn)，保護礦工生命和企業(yè)財產(chǎn)安全，保證企業(yè)節(jié)能提效具有重要意義。同時，對于煤礦安全避險六大系統(tǒng)的建設，起著重要支撐作用，是其重要有機組成部分。

1 主通風機在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)系統(tǒng)構架設計

主通風機在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)主要由PLC測控子系統(tǒng)、故障診斷子系統(tǒng)、上位機組態(tài)軟件子系統(tǒng)、視頻監(jiān)視子系統(tǒng)等組成，分礦、通風車間、現(xiàn)場三層結構?，F(xiàn)場完成數(shù)據(jù)采集與控制動作的執(zhí)行；風機現(xiàn)場信號通過千兆工業(yè)以太網(wǎng)傳至通風車間，完成主通風機在線監(jiān)測、監(jiān)控、監(jiān)視與故障診斷；礦級領導及調度人員可基于WWW瀏覽器通過個人PC或調度大屏瀏覽相關信息和進行遠程調度指揮。

2 主通風機在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)功能設計

2.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測、采集功能

（1）裝置具有對甲烷濃度、風機風壓（靜壓、全壓）、風速風量、軸承溫度、電網(wǎng)電流、電壓、功率、定子溫度、電機與風機效率、風峒大氣參數(shù)（溫度、濕度、大氣壓力）等風機運行參數(shù)實時監(jiān)測功能；實時監(jiān)測風門位置、風機開停狀態(tài)、電機編號等風機運行多種狀態(tài)信息。

（2）實時地采集由各傳感器傳送來的數(shù)據(jù)，進行實施處理并顯示現(xiàn)場數(shù)據(jù)至觸摸屏。

2.2 多種控制方式

BLA-FJⅠ型主通風機在線監(jiān)控裝置必須具有現(xiàn)場控制、遠程控制、手動控制等多種控制方式。

2.3 故障診斷功能

主通風機在線監(jiān)控裝置基于VentGIS仿真系統(tǒng)平臺，采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡算法進行數(shù)據(jù)分析與故障診斷。

2.4 存儲、顯示、打印功能

主通風機在線監(jiān)控裝置實時顯示及存儲現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)、各類報警值、各類報表、實時及歷史曲線、故障診斷報告；打印各類報表。

2.5 人機對話功能

主通風機在線監(jiān)控裝置采用菜單式人機對話施工完成各種功能操作。包括登錄用戶、修改密碼、用戶管理、風機監(jiān)測界面等。

2.6 網(wǎng)絡功能

主通風機在線監(jiān)控裝置具有網(wǎng)絡通信功能，實現(xiàn)網(wǎng)絡化、WEB化與可視化。

2.7 實時多任務功能

能實時傳輸、處理、存儲和顯示信息，根據(jù)要求實時控制，能周期地循環(huán)而不中斷。

3 主通風機在線監(jiān)控VentGIS仿真系統(tǒng)簡述

3.1 功能

VentGIS是中國礦業(yè)大學2008年推出的礦井通風可視化仿真系統(tǒng)，界面友好，易學易用，是強有力的通風系統(tǒng)設計分析工具。VentGIS是基于微軟最新的開發(fā)平臺Visual Studio 2010和GDI+，借鑒軟件工程的思想和GIS理論，綜合運用相關基礎理論，從底層進行研發(fā)的，其主要特點是：（1）拓撲自動建立和維持關系，風流分配的模擬，任何節(jié)點之間的電阻快速分析；（2）各種類型的數(shù)據(jù)可視化的通風網(wǎng)絡分析，通風系統(tǒng)自動生成專題地圖；（3）流行的圖形編輯和操作，雙通風系統(tǒng)圖，三維圖，網(wǎng)絡圖，三維地圖，風機特性曲線圖等圖件的自動繪制；（4）與AutoCAD的DXF圖形文件兼容，可以最大限度地利用現(xiàn)有通風圖形數(shù)據(jù)，也可以盡可能的圖形AutoCAD的DXF格式導出的。

3.2 仿真模型的建立

每個分支可通過許多直線或弧線在一起，這些直線或圓弧稱為一個分支連接相結合。連接的每個分支是由起點，中間點（弧時間）和終點坐標來確定。目前，自動生成算法通風網(wǎng)絡圖，通風系統(tǒng)將出生在一個彎曲的網(wǎng)絡圖，復雜的算法最長路徑的方法，其主要思路是找到各風機系統(tǒng)中的最長通路，以通路長的布置在兩側、通路短的布置在中間為原則，形成曲線網(wǎng)絡.

4 結語

VentGIS仿真系統(tǒng)為主通風機監(jiān)測系統(tǒng)提供了基礎，為監(jiān)測主通風機的故障監(jiān)測提供了技術方案，煤礦通風仿真系統(tǒng)需要與主通風機在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的功能設計和系統(tǒng)結構保持一致，這樣進行故障監(jiān)測和系統(tǒng)設計方案才具有真實性與實用性。

參考文獻

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