范懂理

（開灤（集團）蔚州礦業(yè)有限公司興源礦，河北 張家口075700）

1 工程概況

興源礦現(xiàn)有 FBCDZ－6－NO．19／2×160kW 型礦用對旋軸流通風機（淄博金河風機有限公司）2臺，1臺使用，1臺備用，電機功率為2×160kW，額定電壓380V，靜壓1 800Pa左右，全壓2 000Pa左右，風量3 600m3／min。電控形式采用變頻調(diào)速。安裝有AKYJC型微機在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在線測量與處理風機運行參數(shù)，包括風機入口靜壓、風速、流量、電機軸承溫度、定子繞組溫度、電機功率、風機效率等，不能監(jiān)測風機振動狀況，目前操作人員通過變頻柜上的啟、停按鈕來實現(xiàn)風機的啟停操作，通過調(diào)節(jié)變頻柜上的調(diào)速旋轉鈕來實現(xiàn)風機的調(diào)速，不能實現(xiàn)遠程監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)以及無人值守。

針對以上情況，興源礦決定對主通風機控制系統(tǒng)進行升級改造，為其引入全新的控制模式。改造內(nèi)容如下：保留現(xiàn)有的1臺電源進線開關柜、2臺聯(lián)絡柜及4臺變頻控制柜，風機房內(nèi)增加1臺礦用主扇風機控制柜（PLC控制柜），控制4臺變頻啟動器；礦調(diào)度室安裝2臺（套）上位機，實現(xiàn)遠程控制和相關數(shù)據(jù)的顯示、打印、存儲，增加1套視頻監(jiān)控系統(tǒng)，最終改造成1套智能化風機變頻控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合應用了先進的自動控制、通訊、計算機、信息和現(xiàn)代管理技術，能夠完成風機現(xiàn)場管理、風機運轉狀態(tài)以及風速、風量、振動等參數(shù)集中監(jiān)控等各種任務，實現(xiàn)風機風量的自動調(diào)節(jié)和風門的自動控制，在調(diào)度室進行遠程監(jiān)控，實現(xiàn)了無人值守，為保障安全生產(chǎn)奠定了堅實的基礎。

2 設備主要技術參數(shù)

（1）通風機主要參數(shù)：1）規(guī)格型號：FBCDZ－6－NO．19型對旋軸流通風機；2）額定風壓：989～3 737Pa；3）額定風量：2 838～6 300m3／s；4）額定轉速980r／min。

（2）電動機主要參數(shù)：1）型號：YBF2－355S－6；2）額定電壓：380／660V；3）額定電流：296／34．3A；4）額定功率：2×160kW；5）額定轉速：992r／min。

（3）電氣控制設備：采用SVFB－FAEV型變頻控制系統(tǒng)（深川電氣科技有限公司）。

（4）主要運行參數(shù)：1）風壓：1 796Pa；2）風量：3 600m3／s；3）運行頻率：45Hz；4）自動化水平：風機在線監(jiān)測。

3 系統(tǒng)構成

系統(tǒng)主要由原有變頻器及傳感器、新增加的PLC控制部分、上位機部分、視頻監(jiān)控部分以及振動傳感器等構成。

3．1 上位機部分

興源礦現(xiàn)有AKYJC型微機在線監(jiān)測系統(tǒng)放置在現(xiàn)場操作室，上位機只有1臺，且不能操作，一旦出現(xiàn)問題，所有數(shù)據(jù)將不能監(jiān)測及記錄，存在安全隱患。本次改造把監(jiān)控上位機放在現(xiàn)在的調(diào)度室，采用2臺研華IPC－610MB－L型高可靠性工業(yè)控制計算機，不僅實現(xiàn)風機變頻控制系統(tǒng)的在線監(jiān)測，還負責對現(xiàn)場設備進行遠程控制，同時采集、存儲、查詢和統(tǒng)計分析現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)、曲線、事件信息、操作記錄、故障報警，遠程監(jiān)視設備運行情況。配置山特C3KS1H（松下電池）型UPS電源，以防突然掉電造成數(shù)據(jù)丟失。配置A4激光打印機，打印相關報表。

3．2 視頻監(jiān)控部分

（1）在風機現(xiàn)場、操作室和配電室各安裝1臺彩色高清紅外補光攝像機，實現(xiàn)對整個風機系統(tǒng)的監(jiān)控，采用光纖數(shù)字通訊，與自動化控制采用同一網(wǎng)絡傳輸?shù)降V調(diào)度室。

（2）調(diào)度室中設置視頻服務器，系統(tǒng)可以同時顯示全部畫面，也可以單獨放大任意一個畫面進行細節(jié)觀察，還有存儲回放等功能。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)無人值守、自動運行、自動攝錄。

（4）系統(tǒng)具備安全管理功能，能實現(xiàn)分級權限控制和分級密碼設置。

（5）網(wǎng)絡中獲得控制中心授權的計算機（客戶端）可以對任意監(jiān)控點圖像進行實時瀏覽。

（6）監(jiān)控圖像和傳輸視頻信號傳送穩(wěn)定、清晰，動態(tài)性能良好。

（7）各種錄像資料至少保存1個月。

（8）所有設備滿足實現(xiàn)系統(tǒng)功能的全部要求，并保證日后系統(tǒng)擴展的方便性、可操作性。

3．3 PLC控制部分

目前風機的控制通過變頻柜上的啟停按鈕直接控制變頻器，風速通過變頻柜上的旋鈕人工調(diào)節(jié)，系統(tǒng)并不采集和處理風機運行的各種參數(shù)，不能根據(jù)實際風量進行自動調(diào)節(jié)。考慮到主扇風機在煤礦安全生產(chǎn)中所起的至關重要的作用，本次改造本著系統(tǒng)安全及穩(wěn)定的原則，新的控制系統(tǒng)考慮把風機的各種運行參數(shù)采集到PLC，通過運算，根據(jù)實際需要自動調(diào)節(jié)風機的運行頻率，對井下風量的變化反應更加及時。

PLC柜內(nèi)部放置防雷模塊，防止電源電壓突然增高導致PLC內(nèi)部模塊損壞。

PLC柜內(nèi)部放置UPS電源，防止突然掉電造成控制系統(tǒng)不能正常工作，影響井下安全。

PLC柜內(nèi)部安裝聲光報警器，系統(tǒng)出現(xiàn)故障后發(fā)出聲光報警，提示現(xiàn)場附近人員注意安全，及時處理故障。

3．4 傳感器部分

從煤礦風機監(jiān)測的實際情況來看，除了需要監(jiān)測風機的工藝參量如風量、風壓、電機電流等外，還需要監(jiān)測風機的振動情況。也就是說，要從風機振動和工藝參量的復合角度來判斷風機運行性能的好壞。

現(xiàn)有系統(tǒng)不能檢測風機振動，故增加4臺振動傳感器，用來檢測4臺風機電機的振動情況。

4 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)融入了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有全新的監(jiān)測畫面和特點，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控、無人值守。

（1）工作方式：遠程控制、就地控制、檢修方式。

（2）控制風機啟停，具有常規(guī)故障分析和提醒功能。

（3）通過信息化工業(yè)以太網(wǎng)或專用光纜，實時將有關運行數(shù)據(jù)傳送至礦生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)。

（4）檢測風機的軸承溫度、定子溫度、風筒內(nèi)氣體溫度等相關的溫度信號，并由PLC進行處理，超出正常范圍則發(fā)出報警，并運行停機等相關預先設計好的動作程序。

（5）檢測風機軸承的振動位移并處理，振動過大則發(fā)出報警等。

（6）檢測風機負壓、全壓、風量、瓦斯和CO濃度等重要的參數(shù)數(shù)據(jù)，超出正常值時報警和作出相關的緊急處理。

（7）將相關的參數(shù)信號傳輸至上位機，使上位機組態(tài)軟件將接收到的信號以圖形、實時曲線、歷史曲線、報表等形式顯示出來，便于日后查詢。

（8）數(shù)據(jù)儲存和管理。風壓、風量、風速、電量、風機及電機的各種溫度、風機的振動等監(jiān)測參數(shù)實現(xiàn)定時存儲，數(shù)據(jù)能保存1～2年甚至更長時間。

5 系統(tǒng)特點

（1）高可靠性。采用低功耗、散熱好的硬件設備，散熱系統(tǒng)設計合理；現(xiàn)場設備都經(jīng)過防塵試驗。

（2）實用、易操作性。功能設計全面實用，讓用戶終端能夠全面了解各種監(jiān)測信息，以簡捷流程實現(xiàn)復雜功能，最大限度地減短了操作者學習的時間。

（3）監(jiān)測信息全面。監(jiān)測指標包括各類開關量、振動量、性能參數(shù)，如電量、負壓、風量、瓦斯?jié)舛?、溫度、風機效率等，還可根據(jù)需求增加監(jiān)測內(nèi)容。

（4）可擴充、易維護性。硬件采用模塊化設計，可在不影響已有系統(tǒng)結構的條件下，擴展新的采集通道；系統(tǒng)具備自診斷功能，能識別傳感器、數(shù)據(jù)庫等的異常，便于進行維護。

6 結語

該主扇風機無人值守系統(tǒng)能夠隨時對運行參數(shù)進行監(jiān)測，確保安全運行。更重要的是，其減少了現(xiàn)場操作人員，在當前煤炭行業(yè)蕭條，大力提倡減員提效的背景下，意義尤為重要。