主通风机状态在线监测安装设计方案

通风机状态在线监测安装设计第1页共11页通风机状态在线监测安装设计西安快通科技有限公司2008-6-23通风机状态在线监测安装设计第2页共11页一系统简介随着传感技术和计算机技术的不断发展，在线监测与故障诊断这一以传感技术和计算机技术为基础的研究课题，取得了新的发展。为使这一技术成功地转化成生产力，以进一步提高煤炭企业自动化、智能化水平，我公司成功地将在线监测技术应用在主通风机上，为煤炭企业全面实施信息化和提高企业管理水平创造了条件。矿井主要通风机性能在线监测系统（以下简称系统）是一套适于中小型煤矿使用的新型矿井通风安全监测及信息管理系统，该系统通过实时监测矿井风压、风量、通风机功率、轴承温度、电机绕组温度以及通风机开停、反风等状态信号及时发现矿井通风异常情况，发出报警信息，传送至信息管理中心，按相关预案使隐患得到及时有效处理。系统可以根据实时监测到的风量不足或风机停止运转信号，通过煤矿端监测系统给出报警信息。系统软件具有矿井需求风量核定计算功能，便于煤矿对矿井通风风量实施动态管理。该系统为贯彻“以风定产”安全生产方针，防止煤矿超通风能力生产提供了有效地监管、监测手段。该系统通过对通风机进行在线实时监测，并及时调整工况而达到节电的目的。该系统使用后，可以预防风机运行事故的发生，降低设备的维护成本，延长风机的使用寿命。二通风机在线监测系统组成2.1系统结构风机在线监测系统主要由中心站主机、无线网桥、参数采集设备、各类传感器组成，另外包含一套专控软件。中心站主机通过无线网桥与采集设备进行远程通讯。中心站主机可以是独立运行的风机在线监测专用计算机，可以原离现场放置在合适的位置；也可以公用目前现有的监测系统主机，并将风机监测系统软件接入到整体系统中去。下图是系统简易框图：通风机状态在线监测安装设计第3页共11页2.2前端传感器组成1电机温度测量部分：配置温度传感器以及变送器，匹配传感器为Pt100，测量温度范围0度---+100度，每台电机需要5只温度传感器，用以测量A、B、C绕相以及前后轴承的温度。2风机温度测量部分：配置温度传感器以及变送器，匹配传感器为Pt100，测量温度范围0度---+100度，每台风机需要4只温度传感器，测量范围0度—100度。3风压测量部分：负压传感器2路，用于动压、风速以及风量的测量。5风机设备运行参数的测量部分：电量采集模块，用于采集电机的电压、电流、功率等数值。2.3系统软件功能通风机性能在线监测系统，通过本系统可以实现矿井通风机风压、风量及其它安全参数的实时在线监测，并能定期核定计算矿井实际需求风量，对矿井风量和产量进行定期动态分析，为监管矿井超通风能力生产提供了新的技术手段。具体功能如下：（1）实时监测矿井通风机总风压、风量数据；（2）实时监测通风机电流、电压、有功功率；（3）根据各矿井风机提供的电机绕组温度传感器及轴承温度传感器实时监测温度数值，当风机故障时，给出预警信号；通风机状态在线监测安装设计第4页共11页（4）上述监测数据的存储、查询功能；（5）主通风机停止运转或矿井风量不足，超通风能力生产时，给出预警信号。（6）向上一级网络系统信息中心传送全部监测参数。三系统设计3.1前端数据采集部分考虑到风机距离本地房子的距离比较近，大约10-20米，传感器供电使用传输电缆供电，并将采集数据接入风井监测机房的采集设备。因为距离比较近，无线和有线传输方式均可以实现。考虑到传输信号数量很多，如果用有线方式布线将增加布线工程量、地线出故障频率，而成本方面将增加近万元的布线成本；而采用无线则减少系统的出故障频率，同时对故障检测、排除提供了方便。该设备属于专用设备，为本公司专用研发设备。传感器组成在[3.2]已有阐述，具体传感器数量如下：A温度传感器18路；B风压传感器2路；C电量传感器2路；D瓦斯传感器1路；共计23路传感器信号需要传送回来，其中模拟量31路，控制信号4路，以进行风机状态监测以及进行进一步的数据分析、故障诊断。传感器安装在风机附近，通过无线方式或者有线方式传送到风井监控机房。下面简单阐述两种传输方式的优缺点以及施工方式。3.2有线传输电缆方式供电线路以及通讯线路均采用管线，通讯线路较多，因此为了减少信号串扰，采用屏蔽通讯电缆。因为距离比较近，这里不考虑信号衰减问题，依靠数据采集设备来提取信号，并使用基本的信号滤波处理技术过滤无用毛刺信号。仅仅需要一个低通滤波器便可解决信号毛刺问题。在数据采集设备端，使用多通道数据采集设备进行数据采集。通风机状态在线监测安装设计第5页共11页可以同时记录显示多通道数据。3.3中心机房数据访问系统在风井现场部分可以通过数据分析系统软件进行数据浏览和数据库存储，在现场架设无线网桥作为与监控中心主机的数据通讯链路，中心主机通过系统软件进行数据库访问，查询实时数据并上传至上级单位。3.4采集数据直接传送回监控中心设计方案在风井现场设置工业控制计算机，数据收集到风井监控机房时发送至无线网桥，并送回监控中心。四主要设备介绍4.12.4GHz54Mbps室外型一体化无线网桥WB2400G系列无线网桥工作在2.4GHz频段，符合IEEE802.11g标准，采用OFDM（正交频分复用）技术，具有速率高、距离远等特点，可采用点对点或点对多点的组网方式将分布于不同地点和不同建筑物之间的局域网连接起来。室外一体化设计更进一步简化了客户安装程序和降低花费及成本。产品采用防风、防雨、防雷、防晒、防尘、防震以及散热设计，基于以太网线供电技术，易于在室外安装使用；由于无需铺设专用馈缆，可减少传输损耗、缩短施工周期，降低施工成本。本产品分为带内置天线（WB2400G-I）和不带内置天线（WB2400G-E）两种类型，以适应传输距离的不同要求。通风机状态在线监测安装设计第6页共11页WB2400G系统性能参数4.2现场数据采集设备模拟输入接口卡适用于提供了PCI总线插槽的PC系列微机，具有即插即用（PnP）的功能。其操作系统可选用目前流行的Windows系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW等软件环境。在硬件的安装上也非常简单，使用时只需将接口卡插入机内任何一个PCI总线插槽中并用螺丝固定，信号电缆从机箱外部直接接入。模入接口卡允许采用32路单端输入方式或16路双端输入方式。用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。其输入的模拟信号由卡前端的37芯D型插头直接接入。输入通道数：单端32路；双端16路输入信号范围：0V～10V*；－5V～＋5V；-10V～＋10V输入阻抗：≥10MΩA／D转换分辨率：12位A／D转换速率：10μSA／D启动方式：程序启动A／D转换非线性误差：±1LSBA／D转换输出码制：单极性原码*／双极性偏移码系统综合误差：≤0.1％F.S技术规格WB2400G-IWB2400G-E射频频段和信道美国(FCC)11Channels:2.412GHz～2.462GHz中国&欧洲(ETSI)13Channel:2.412GHz～2.472GHz日本(TELEC)13channel:2.412GHz～2.472GHz调制方式OFDM/DSSS，PBCC，CCK、DQPSK，DBPSK数据和工作参数自动速率选择11g模式：Best/108/54/48/36/24/18/12/9/6Mbps数据链路自动复位支持标准IEEE802.11g，IEEE802.11bIEEE802.3uIEEE802.3af，IEEE802.3af以太网供电支持的协议CSMA/CA，TCP/IP，IPX/SPX，NetBEUI，DHCP，NDIS3，NDIS4，NDIS5安全性MAC地址控制支持WEP加密64/128/152bitsWPA支持802.1x支持通风机状态在线监测安装设计第7页共11页开关量部分输入路数：16路TTL电平输出路数：16路TTL电平电源功耗：＋5V(±10％)≤500mA环境要求：工作温度：10℃～40℃相对湿度：40％～80％存贮温度：-55℃～＋85℃外型尺寸(不含档板)：长×高＝164.8mm×106.7mm(6.5英寸×4.2英寸)4.3电量采集模块■被测路数：三相电流、电压，1路DI，2路DO互感器位置内置■被测参数：电流电压的真有效值、功率因数、有功功率、无功功率、频率、功率因数、输入有功电度、输出有功电度、总电度、无功电度、视在功率、总的视在功率■输入频率：47～75Hz■电压量程：10～500V，可通过外加电压互感器及设定电压变比测量较高电压■电流量程：基本量程0～5A，可通过外加电流互感器及设电流变比测量较大电流■信号处理：16位A/D转换，6通道，每通道均以4KHz速率同步交流采样，模块实时数据为1秒的真有效值（每秒刷新1次）■过载能力：1.4倍量程输入可正确测量；瞬间（10周波）电流5倍，电压3倍量程不损坏■输出数据：三相电压Ua、Ub、Uc；三相电流Ia、Ib、Ic；有功功率P、无功功率Q、功率因数PF、频率f、各相有功功率Pa、Pb、Pc；各相无功功率Qa、Qb、Qc；正向有功电度、反向有功电度、正向无功电度、反向无功电度等电参数■输出接口：RS-485/RS-232，可跳线选择五系统配置5.1数据传输系统网络配置设备名称设备型号IP地址土型风井处工控机10.39.15.93土型风井处网桥WBG2400GE-2610.39.15.91中心网桥WBG2400GE-2610.39.15.92在该网段内，可直接输入IP地址登陆无线网桥设备配置菜单，但不要随意更改配置，以免影响配置参数，导致通信中断。通风机状态在线监测安装设计第8页共11页5.2接线端子板对应表管脚号管脚定义管脚号管脚定义12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637CH31(IN15-)CH29(IN13-)CH27(IN11-)CH25(IN09-)CH23(IN07-)CH21(IN05-)CH19(IN03-)CH17(IN01-)CH15(IN15+)CH13(IN13+)CH11(IN11+)CH09(IN09+)CH07(IN07+)CH05(IN5+)CH03(IN3+)CH01(IN1+)AGNDAGNDNCCH30(IN14-)CH28(IN12-)CH26(IN10-)CH24(IN8-)CH22(IN6-)CH20(IN4-)CH18(IN2-)CH16(IN0-)CH14(IN14+)CH12(IN12+)CH10(IN10+)CH08(IN8+)CH06(IN6+)CH04(IN4+)CH02(IN2+)CH00(IN0+)AGNDNC12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637DTROUTCLKAGNDIN14-IN12-IN10-IN08-IN06-IN04-IN02-IN00-IN14+IN12+IN10+IN08+IN06+IN04+IN02+IN00+INCLKDGNDIN15-IN13-IN11-IN09-IN07-IN05-IN03-IN01-IN15+IN13+IN11+IN09+IN07+IN05+IN03+IN01+通风机状态在线监测安装设计第9页共11页5.3风机在线监控联网协议实现功能：在KJ90系统上实现抽风机部分参数的实时显示功能解决方案：对于非煤炭科学研究总院重庆研究院的风机在线监控系统，若要实现联网在KJ90系统上显示，重庆煤科院只提供其在kj90系统上实时显示功能，且其风机监控系统厂家得按照煤科院提供的数据库以及表结构，将风机在线监控参数写入数据库（如：KJ2006）的表（FanRealdata）中，并实时更新参数实时值和记录时间，然后由煤科院负责解析该数据并将该数据在KJ90web上实时显示。下面为实现风机参数数据交换的表结构表名：FanRealdataName列名数据类型长度主键允许空风机参数名称FanName