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備,用該系統(tǒng)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。