科达自控- 煤矿主通风机无人值守技术方案一、 目前现状及存在的问题：1、现有矿用通风设备陈旧，系统的配置各有不同， （变频拖动，软起拖动，高压直起等等） 系统自动化程度较低，很多设备不具备远程控制功能。2、现有煤矿风机系统设备新旧差异较大。旧产品设备落后陈旧，新产品升级换代较快，新型控制方案，控制理念层出不穷，新旧设备差异较大，彻底改造成本较大，难度较大。3、煤矿风机在线监测系统一般为电控厂家配套设计，系统集成度较低，没有形成产品化。市场上缺少独立的煤矿风机在线监测设备。4、现有风机在线监测控制软件都是依靠上位机组态软件制作画面设计， 系统必须依赖第三方组态软件，缺少独立的专用风机在线监测软件，局限性比较高。5、现有煤矿在线监测控制系统全部采用 PLC控制及信号采集， 之后通过上位机组态软件进行状态及数据显示。数据处理完全依靠 PLC，缺乏对数据的分析处理能力。技术水平任然停留在自动化的层次上，而不是智能化。6、现有煤矿风机在线监测控制系统缺乏故障预警，幅度报警等报警功能 , 或者报警功能不全面， 很多时候只有故障发生后才能报警， 对设备保护失去了意义。7、现有风机操作人员水平参差不齐，任然保持在原有工作习惯，对新型控制方式的认知度不够，比较排斥自动控制及无人值守等新概念的控制方式，心里总感觉不放心。8、现有新型在线监测系统设备维护技术难度高， 对日常维护人员的技术水平要求高。系统缺乏冗余设计，监测监控设备一旦出现故障就会是系统瘫痪。二、现有煤矿风机在线监控系统控制方案介绍：1、传统的高压直启和简单的在线监测组合的控制方式；这种控制模式是最原始的，最简单的，设备启动只有就地操作，直接用配电柜来控制设备的启停，辅助设备只有简单的蝶阀或风门组成，设备润滑多采用甘油人工注油。系统的在线监测也只有简单的几个传感器组成。这种系统在小型煤矿通风设备上应用较多。2、传统的高压直启加上上在线监测和后台 PLC控制组合的方式；1这种控制模式比第一种方式较为先进，系统增加了设备的远程控制，可以通过 PLC控制实现计算机远程操作，系统在线监测采集的数据也很全面包括设备启停开关量及在线运行模拟量数据，设备数据也可以实现调度上传等，此种系统在中型风机设备应用较多，在现有煤矿通风设备上占用的比率较大。3、新型的变频拖动加上高级的 PLC控制系统和在线监测组合方式。这种控制方式属于现有煤矿自动化最为先进的控制方式。系统采用变频或者软起拖动，以专用通讯方式与 PLC和控制部分上位机相连，实现统一监测和控制。控制部分采用 PLC与上位机相结合的监测控制方式。 PLC采用西门子的S7 高级系列冗余方案，上位机选用工控机和触摸屏，软件采用西门子 WINCC,可靠地实现了控制、拖动、监测的无缝连接控制、传动、在线监测一体化，使整个系统有机融合，无缝链接。在线监测部分通过采集模块采集现场数据，包括供电系统数据、设备运行监测数据、通风工艺数据，将所有数据送控制部分PLC 和上位机，统一实现监测与控制。此种系统应用于大型高瓦斯矿井的通风设备，一般风机功率较大或者超大。系统的自动化程度高，辅助设备多，控制量与在线监测量都很多。2、科达风机在线监测系统功能；（1）可以实现短时间内主用风机与备用风机一键切换倒机功能。（2）可以实现自动检测故障报警，在故障情况下实现自动切换风机功能，确保矿井不停风，使煤矿生产不受损失。（3）可以做到风机风量自动调节功能，根据实时监测数据分析自动调节井下所需风量。（4）实现风机起动、停机及 2 台风机切换过程中，风门及其它辅助设备的自动联锁控制。（5）通过各种传感器进行现场数据采集与数据分析，对风机实时运行状况显示与保护实现一体化的控制与在线监测功能。（6）上位机系统具有风机动画动态显示、数据储存、表格列表、曲线分析、故障报警、信号远程检测、报表打印、画面调度上传等功能。（7）可实现三种控制功能：手动控制、自动控制和就地控制。三、 无人值守风机在线监测系统的功能介绍：2无人值守风机在线监测监控系统必须具有全方位，多元化的监控与控制功能。要实现真正意义上的无人值守系统本身必须是可靠的，系统的软硬件组成必须是可靠的。应该具备以下功能：1、新型的控制工艺，科学合理的控制逻辑。2、系统化、 模块化设计。 系统抗干扰能力强， 运行精度高， 使用维护方便。针对现场各类传感器研发出新型的数据采集监测单元模块， （振动监测模块， 温度监测模块，压力、风量等监测模块，电压电流监测模块，设备启停监测模块等）最后通过通讯汇总到系统里面进行数据处理分析。3、在线测量与处理的风机运行参数包括风机入口静压、风速、流量， 电机的轴承温度、定子绕组温度、电机功率、 风机效率等，根据需要还可以扩充监测风机的环境参数、电机振动幅度等性能参数。4、增加设备的定期自动巡检功能， 自动监测备用风机及其辅助设备的完好状态，并且记录相关数据，系统具有设备生命周期管理功能。5、能够智能的检测出设备可能存在的潜在故障的发生， 发展和转移， 智能的诊断出设备故障原因与故障的严重程度，为应急控制和维护管理提供准确、可靠的依据，避免重大事故的发生。6、增加故障预报警功能， 幅度（数据增幅、 降幅等） 报警，趋势分析功能。为无人值守提供可靠的数据依据。7、独立开发上位机监控软件，显示画面简洁、统一、全面，各设备开关状态及数据显示明确。操作简单快捷、维护方便。8、具有语音及声光预警报警功能， 增加关键地方视频图像监控， 设备异常画面捕捉功能。9、数据传输模式兼容满足国际标准的多种数交换形式， FTP、局域网 IE数据服务与广域网 IE 数据服务功能。通过煤矿专用 4G 网络实现数据高速上传，可与全矿井自动化系统实现灵活便捷的数据联网，将风机的实时运行参数传输到矿总调度室，满足自动管理无人值守的需求。10、系统具有 WEB发布功能，实时远程管理调度。手机 APP终端画面数据同步显示，报警提示，故障及预报警短信提示等功能。11 、无人值守系统主要采集参数及具体功能，详述如下：3（1）实时监测通风系统入口静压、动压、入口温度、风机风速、风量、瓦斯、一氧化碳等。（2）实时监测风机配用电机的电气参数：电机电流、电压、功率、功率因素等。（3）实时监测风机轴承温度、电机绕组温度及超限报警、幅值报警等功能。（4）实时监测电机轴承振动参数、电机振动参数及超限报警、幅值报警等功能。（5）数据实时显示、曲线、报表自动生成，存储、查询、打印。（6）兼容多种国际计算机通讯协议（ DDE、OPC、FTP）。（7）局域网 IE 浏览功能， WEB画面发布功能。（8）风机不停风自动切换，故障自动切换（9）GPRS远程信息服务（10）GPRS手机短信功能基于可编程序控制器与触摸屏为核心的煤矿主扇风机无人值守监控系统。该通风机性能监测系统可以实现对通风机性能参数、工况参数的在线实时监测和对于风机的远程控制。实现真正意义上的无人值守，可以根据用户需要绘制出通风机的性能曲线和打印数据报表，方便用户管理。监测系统界面友好、操作方便、功能齐全，既实现了对现场数据的实时监测、 控制, 又提高了矿井现代化管理水平，对于同类系统的设计具有一定的借鉴意义设备运行状态监测与故障诊断技术是目前保证大型机组安全运行，防止恶性事故的有效手段。它可以及时发现机组的运行故障先兆，诊断产生故障的原因，为生产和维修提供决策依据，同时也避免了定期检修引起的生产停顿。将计算机网络技术用于实时状态监测，实现关键设备运行状态的集中管理、集中分析，必将极大的提高设备维修人员的工作效率，减少人力投资，实现少人、无人值守。同时为企业的正常生产提供了可靠的保证并避免了一些不必要的损失。采取监测这种经济、简便的方法可以实现 “移动的是数据而不是人” ，通过计算机把现场数据及时送到专家手中，就可以像专家在现场一样准确、及时地做出判断，采取有效措施解决问题。建立风机在线监测系统，使我们可以通过现有的网络对该设备进行实4时监测和诊断，利用计算机诊断网络有利于数据积累、资源共享。并且对监测者和分析者的计算机无需安装分析软件，这便为实现多方专家对议论设备进行同时监测和会诊提供可能，从而使故障诊断更及时、更可可靠。四、方案的可行性国内现有煤矿主通风机在线监测系统主要有：徐州中测电子科技有限公司设计的 TFJ-型风机在线监测系统、安瑞风机厂与力创科技研发的 ARJC大型风机在线监测系统、天地自动化设计的煤矿大型机电设备在线监测与故障诊断系统等等。1 、矿井主通风机在线监测监控现状随着科学技术的发展 , 科技人员的不断努力 , 矿井主通风机在线监测监控取得了一定的成绩 , 但也明显存在一些不足：（1）矿井主通风机在线监测监控主要还处在监测水平 , 其控制功能很弱 ,对主通风机的控制和故障诊断基本上还处在研究阶段。（2）矿井主通风机在线监测监控的可靠性有待进一步提高。2 、矿井主通风机在线监测监控是一个较独立的系统 , 未与整个矿井通风系统、整个煤矿管理系统取得协调的联系。3、矿井主通风机在线监测监控的展望4 、特色及创新之处（1）采用先进的主从计算机监测结构， 各个部分相互独立，提高了系统的稳定性，安装、维护方便。（2）各功能模块用高性能单片机控制，功能强大、可扩充性好，系统抗干扰能力强，运行精度高，使用维护方便。（3）系统软件以图形界面显示工作状态，画面丰富，直观生动，操作简单快捷、使用方便，采用了先进的计算机技网络技术，可实现数据远程共享。（4）结合煤矿安全生产的实际情况而研制。 它利用高性能单片机构成前端数据采集和处理单元，以稳定、可靠、精确的方式将采集数据传送给主控制计算机，主控制计算机对采集数据进行分析计算并显示存储，从而对风机的运行状态进行连续的在线监测，为风机的安全、高效运行提供科学依据。（5）监控系统可对风机的运行状态自动进行监测。 监测的参数包括： 静压、5动压、风量、单台电机的电压、电流、功率、效率等电量参数，电机定子绕组、电机轴承等温度参数，电机振动烈度等性能参数，对所监测的运行状态参数实时集中显示；可形成电机的电流、电压、功率、功率因数各种参数的运行曲线和风机的静压、流量、输出功率及效率各种参数的运行曲线。（6）风机在线监测系统能够在生产过程中随时掌握通风设备的运行状态，改变了传统的设备管理方式，提高了通风设备的自动化管理水平，有力地保证了风机设备的经济、可靠运行，为煤矿通风安全管理提供了可靠的科学依据。（7）系统主要由 PLC测控系统、传感器技术、上位机冗余组态软件系统、视频监视系统四大部分组成。通过设备内置 PLC做到多种控制方式并存：本地控制、远程 I/O 控制、上位机控制、系统必须做到监测内容丰富，控制功能完善，具有实时性强、安全可靠、操作方便、易学易用的特点。技术部风机组2016 年 2 月6