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(huán)境下風量的在線監(jiān)測的重大技術(shù)難題,并在推廣過程中完成由監(jiān)測到監(jiān)控的產(chǎn)品升級與系列化,為煤礦安全整改提供大型要害設(shè)備礦井主通風機急需的安全保護裝置,為安全監(jiān)管搭建科學的信息平臺。

[關(guān)鍵詞]風機在線監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)主流地位的確立,PC總線工控機在自動化領(lǐng)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(fā)的軟件功能較強,但價格也貴;國內(nèi)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(jiān)測系統(tǒng)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(jīng)濟和技術(shù)效果。

該系統(tǒng)由引壓管路、壓力傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、振動變送器、電量變送器、數(shù)據(jù)采集、控制柜和微機終端組成。各環(huán)節(jié)的設(shè)計充分考慮了煤礦通風環(huán)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(zhuǎn)換成電信號,控制柜將電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)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(jiān)測結(jié)果。

二、系統(tǒng)的主要功能

1.現(xiàn)場實時監(jiān)測通風數(shù)據(jù)的各種動態(tài)圖形及數(shù)字顯示:主要以三維動畫圖形顯示通風機運行的狀態(tài)和風門切換狀態(tài),以具備報警指示的表格形式顯示實時監(jiān)測數(shù)據(jù),X-Y軸平面顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。X-Y軸圖形可以觀察到各參數(shù)隨時間的變化趨勢,有利于及時發(fā)現(xiàn)通風系統(tǒng)的故障。

2.監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲及查詢:各種監(jiān)測參數(shù)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(shù)據(jù)報表的整月打印,也為管理部門查看、分析有關(guān)數(shù)據(jù)、強化通風機的管理。監(jiān)測數(shù)據(jù)可保存兩年,包括分鐘數(shù)據(jù)報表、小時數(shù)據(jù)報表,其中每小時的數(shù)據(jù)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(xiàn)異時系統(tǒng)能在各相關(guān)界面給予報警提示并把距當前時刻一小時內(nèi)和各種參數(shù)及日期、時間等進行記錄以便事后分析。

4.數(shù)安濾波:由于工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控環(huán)境比較惡劣,干擾源比較多,如環(huán)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(tǒng)的性能,在進行數(shù)據(jù)處理之前,先對采樣值進行數(shù)字濾波,即通過一定的計算程序?qū)Σ蓸有盘栠M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(tǒng)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(shù)平均濾波的綜合,這種濾波算法主要適用于壓力、流量等信號的平滑加工。這類信號的特點是信號往往在某一數(shù)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(tǒng):作為windows操作系統(tǒng)的一個突出優(yōu)點,其應用程序強大的聯(lián)機幫助系統(tǒng)使用戶收益匪淺。Windows通過windows API函數(shù)WinHelp調(diào)用此應用程序,彈出一個關(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)測系統(tǒng)的全部監(jiān)測數(shù)據(jù)并入用戶的礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng),用戶需在通風機房臨時設(shè)礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測分站。

三、系統(tǒng)運行維護與故障維修

運行近兩年來的實際運行觀察,系統(tǒng)的故障主要集中在信號采集、變換系統(tǒng)和引壓系統(tǒng),信號采集系統(tǒng)共由14個集成塊組成,端子信號是最重要的信息,每個監(jiān)測數(shù)據(jù)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(lián)關(guān)系是通過接線端子實現(xiàn)的,因此,每個環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)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(huán)節(jié)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(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,也是不能正常工作的,因此對每一環(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(huán)節(jié)有無虛接現(xiàn)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(diào)整風機葉片角度后出現(xiàn)風量不正確,風壓正確,可能的原因是進入監(jiān)測系統(tǒng)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(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,應為24V;4.差壓變送器可能損壞。

(三)數(shù)據(jù)采集錯誤。1.當數(shù)據(jù)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(nèi)斷點最容易被忽略;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)錯誤。1.風機監(jiān)測系統(tǒng)通過D/F分站與煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)相連,當上位機數(shù)據(jù)顯示不正常時,應考慮上下位機數(shù)據(jù)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(guān)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(tǒng)故障。1.環(huán)、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(shù)變化,檢查管線是嚴緊存在漏氣的地方,北方地區(qū)的用戶,為避免管內(nèi)結(jié)冰造成信號不通,引壓管應盡量布置在地下或室內(nèi)。當風量風壓參數(shù)異常時,應確認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檢查管環(huán)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(tǒng)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(tǒng)工作是否正常。

四、結(jié)語

通風機作為煤礦安全要害設(shè)備,用該系統(tǒng)實施管理可增加煤礦通風安全性,提高設(shè)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,?？茖W歷,注冊安全工程師;李晉,男,本科學歷,信息工程師。