煤矿风机在线监测系统ejrc.docx

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1、煤矿风机机在线监监测系统统说明书煤矿风机机在线监监测系统统说明书书一 系统设计计参照标标准本系统设设计依据据煤矿风井井主扇风风机现场场实际情情况制定定；振动状态态监测部部分参照照GB/T 1198773.11-20005/ISOO 1333733-1:20002机机器状态态监测与与诊断 振动状状态监测测；有关电气气装置的的实施参参照GBB502255-96电电气装置置安装工工程施工工及验收收规范；有关自动动化仪表表实施参参照GBB500093-20002自自动化仪仪表工程程施工及及验收规规范及及DLJJ 2779-990电力建建设施工工及验收收技术规规范（热工工仪表及及控制装装置篇）；风机性能

2、能测试满满足GBB/T112366-20000工工业通风风机用标标准化风风道进行行性能试试验和和MT4421(煤炭行行业标准准)“煤矿用用主通风风机现场场性能参参数测定定方法“。其余部分分参照中中国华电电南京农农网城网网工程有有限公司司企业标标准。二 系统设计计的主要要内容21系系统概况况根据煤矿矿企业的的生产特特点，风井两台台主扇风风机是全全矿生产产中的特特大型重重要负荷荷关键设设备。它的正正常运行行是矿井井得以连连续安全全生产的的最根本本保证。主主通风机机经常由由于超负负荷运转转、设备备累计运运行时间间过长和和安装质质量等问问题而发发生很多多故障，风机系统在运行中存在着多种故障,它们是隐性

3、的,不可预测的，对生产存在严重的威胁。这些存在的故障隐患,严重影响到全矿运行的经济性和安全性。华电南京京农网城城网公司司的风风机在线线故障监监控系统统充分分利用传传感器检检测,信信号处理理,计算算机技术术,数据据通讯技技术和风风机的有有关技术术, 全全面地对对矿井总总回风中中的风压压（负压压、静压压、动压压、全压压及其效效率）、风风速、风风量、瓦瓦斯浓度度、出口口气体温温度、主主通风机机前后轴轴承温度度、运行行状态、正正反转状状态、电电机定子子温度和和轴承温温度等通通风机性性能参数数，主通通风机设设备振动动位移、速速度、加加速度、振振动主频频、频率率分量及及其烈度度等振动动参数，电电机三相相电

4、压、电电流、有有功无功功电度、有有功无功功功率、总总有功功功率、总总无功功功率视在在功率、功功率因数数、频率率等电量量参数进进行实时时在线监监测，在在机组的的运行过过程中,判别机机组性能能劣化趋趋势,使使运行,维护,管理人人员心中中有数。系统具具有数据据窗口显显示和存存储报表表打印、趋趋势曲线线显示、越越限声光光报警和和历史报报警摘要要显示查查询、工工况点合合理范围围分析、风风产分析析、设备备故障诊诊断和手手自动控控制、报报警阀值值设定、用用户及权权限管理理、操作作记录、日日志查询询、在线线联机帮帮助、风风机房视视频监控控和数据据远距离离传输等等丰富功功能。通通过本系系统的实实施,使使煤矿风风

5、井主扇扇风机的的状态监监测诊断断的水平平达到国国内领先先水平。实施本项项目的意意义在于于:1）避免免风机机组组在运行行过程中中发生重重大事故故而造成成的重大大生产安安全事故故,并避避免以此此而产生生的巨大大经济损损失,保保证设备备在规定定的时间间内无故故障安全全可靠的的运行。22）向运运行人员员提供及及时的信信息,有有效地支支援运行行,提高高设备使使用的合合理性,运行的的安全性性和经济济性,充充分挖掘掘设备的的潜力,延长设设备的使使用寿命命3）通过过本项目目的实施施达到设设备的有有效维修修,降低低设备的的维修成成本,提提高设备备的使用用效率,改善产产品的质质量,增增加产量量,减少少同类事事故的

6、发发生.22系系统测点点统计根据煤矿矿企业现场场的实际际情况以以及风机机在线监监测系统统所必需需测量物物理量的的要求，必必须监测测以下各各量（两两台风机机）：序号测点名称称测点数量量备注1负压22静压23动压24风速25全压2全压=静静压+动动压6风量2通过风压压和风速速换算7瓦斯浓度度28有功功率率2功率因数数根据有有功功率率和总功功率计算算9电机轴承承温度810定子绕组组温度811风机振幅幅4通过振动动专用数数据采集集器采集集12I、III段母线线电压213I、III回路电电流214风机1、22级电机机电流、反反转电流流615正反转、停停止信号号6开关量16电机转速速417电机功率率、风机

7、机耗电量量8通过电压压、电流流、运行行时间换换算表1 测测点统计计表23振振动监测测和风机机在线监监测融合合为一体体的新型型风机在在线监测测系统中国华电电南京农农网城网网工程有有限公司司是从事事风机在在线监测测和振动动监测的的专业厂厂家，将将风机振振动监测测和工艺艺参数监监测相互互融合是是中国华华电南京京农网城城网工程程有限公公司新型型风机在在线监测测系统的的典型特特点。从煤矿风风机监测测的实际际情况来来看，除除了需要要监测风风机的工工艺参量量如风量量、风压压、电机机电流等等外，还还需要监监测风机机的振动动情况。也也就是说说要从风风机的振振动和工工艺参量量的复合合角度来来判断风风机的运运行性能

8、能好坏。振动参量量的采集集一般要要求同步步整周期期采集和和自动跟跟踪滤波波。所谓谓同步整整周期采采集是指指以键相相位信号号为基准准实现多多通道的的同步采采样，采采样速率率受控于于机组转转速，每每周期（转转）采集集的数据据样本长长度相同同，每次次采集的的周期数数相同，瞬瞬态与非非稳态数数据自动动采集。自自动跟踪踪滤波包包括跟踪踪抗混滤滤波和跟跟踪数字字矢量滤滤波，前前者采用用特殊设设计的八八阶椭圆圆低通滤滤波器，后后者以数数字处理理技术为为核心，实实现以机机组转速速为中心心频率的的带通滤滤波功能能。另外，振振动参量量包括三三个要素素：振幅幅、频率率和相位位，三者者缺一不不可。综综合上述述振动参参

9、量的特特点，一一般不用用PLCC直接采采集振动动快变量量，而是是采用专专业的振振动数据据高速采采集器采采集。由由专业的的振动采采集器（如如MF1100）采集到到的数据据不仅有有当前的的振动pp-p值值而且有有相应时时刻的波波形数据据和频率率特征，而而这正是是煤矿风风机在线线监测所所必需的的数据。华电南京农网城网公司的新型煤矿风机在线监测系统从风机振动的专业角度结合PLC采集到的工艺参量来组合分析风机的工作状况，从而使得我们对于风机工作状况的把握更加准确和可靠。振动数据据采集器器采集到到的数据据和西门门子s77-3000PLLC采集集到的数数据采用用ODBBC(OOpenn Daatabbase

10、e Coonneectiivitty，开放数数据库互互连)方方式相互互共享。通过ODBC，在线监测系统的数据服务器与上位机可以互换数据，并由上位机实时动态写入PLC中。下面是风风机在线线监测系系统的拓拓补图。上位机11#风机振动数据采集器Bently35002#风机S7-300双PLC交换机服务器上位机2各种工艺信号振动信号 图1 风机在在线监测测系统拓拓补图24煤煤矿风机机在线监监测系统统硬件配配置根据以上上测点分分析和系系统拓补补图情况况，给出出以下的的系统硬硬件配置置清单。下面的配置清单没有列出系统施工所用的屏蔽电缆线、配柜所用的铜塑线以及操作座椅等内容。序号名称型号数量备注1导轨6ES

11、773900-1AAE800-0AAA02PLC系系统，冗冗余配置置22A电源源6ES773077-1BBA000-0AAA023CPU3315-2DPP6ES773155-2AAG100-0AAB024存储卡6ES779533-8LLG111-0AAA015CP3443-11以太网网6ES773433-1CCX100-0XXE026有源导轨轨6ES771955-1CCF300-0AAA017有源背板板总线6ES771955-7HHD100-0AAA018有源背板板总线6ES771955-7HHB000-0XXA049IM1553-22通讯模模块6ES771533-2BBA022-0XXB02

12、10SM3223 8DII/8DDO6ES773211-1BBH011-0AAA0111SM3331 8AII6ES773311-7KKF022-0AAB0712高速计数数模块FM3550-2211320针连连接器6ES773922-1AAT000-0AAA0814总线连接接器6ES779722-0BBA122-0XXA0615总线电源源6XV118300-0EEH1001016冗余软件件6ES778622-0AAC011-0YYA0117上位软件件WinCCC VV6.00118温度变送送器DZ-4413111619电流变换换器WAZ11 CMMA820电压变换换器WAZ22 VMMA221

13、电压互感感器2甲方供22电流互感感器8甲方供23静压变送送器PTB77052防爆24动压变送送器PTB7705HH2防爆25风速传感感、变送送器KGF33-22防爆26负压变送送器PTB77052防爆27瓦斯浓度度变送器器PTB7705HH2防爆28光电传感感器YF-DD114防爆29有功功率率传感器器WBP4414AAs230直流电源源4NICC-244V-33A131振动速度度传感器器MF92200TT-B-01-084防爆32振动数据据采集器器MF1000133继电器MY2NNJ-224V1034报警器MS-1190135工控机研华P44/1220G/1G/DVDD236显示器PHLII

14、PS 17”液晶237交换机3COMM-8口口138服务器HP MML1550G33/1GG139打印机HP10010140操作台OPS-2141机柜JGY1表2 系系统硬件件配置清清单三系统统基本功功能由于本系系统集合合了华电电南京农网网城网公公司的振振动在线线监测和和风机工工艺参数数在线监监测的双双重优点点，因此此在系统统特点上上也融合合了二者者的特长长，具有有全新的的监测画画面和特特点。3.1监监测预报报风机在线线监测系系统中的的振动监监测系统统以获得得国家科科技进步步奖的矢矢谱技术术为核心心组成分分析系统统，功能能配置突突出实用用、有效效、强大大，系统统组合分分析方法法近300种，除除

15、具备完完善的稳稳态分析析、瞬态态分析外外，还增增加了非非稳态过过程分析析和振动动与工艺艺参数相相关分析析，以可可视化主主动数据据驱动技技术进行行数据快快速查询询，对所所有被监监测机组组在不同同时刻、不不同状态态下的动动态信号号快速、准准确地进进行各种种信号分分析和数数据处理理，以简简洁、直直观、信信息量丰丰富非图图谱表达达出来，并并将其数数据值信信号特征征传递至至故障诊诊断专家家系统。新的风机机在线监监测系统统除提供供常规的的信号分分析功能能外，还还将目前前独有的的双通道道数据融融合技术术应用到到工程实实际中，其其中包括括矢量谱谱分析、进进动谱分分析、二二维矢功功率谱分分析等，另另外，还还提供

16、短短时Foouriier分分析、小小波分析析、Wiigneer分布布等时频频分析方方法。振动模块块主要分分析方法法l 常规分析析方法类类时间波形形、轴心心轨迹、提提纯轴心心轨迹、频频谱图、振振动矢量量区域分分析、统统计特性性分析、倒倒频谱分分析、细细化谱分分析、相相位谱分分析、特特征谱分分析、自自相关、互互相关分分析、相相干分析析等l 数据融合合分析矢谱分析析、矢功功率谱分分析、进进动谱分分析、全全信息分分析、轴轴心位置置（稳态态）l 瞬态过程程分析波德图、极极坐标图图、三维维频谱图图、轴心心位置（瞬瞬态）、坎坎贝尔图图l 非平稳过过程分析析小波分析析、短时时FFTT分析、WWignner分分

17、布通过对新新风井主主扇风机机振动信信号和工工艺信号号的在线线监测，使使您的设设备历史史运行状状态全掌掌握；丰丰富的波波形和频频谱棒图图等显示示方式，使使您能够够清晰地地判断设设备的运运行状态态。不但但可以在在设备失失效前及及时检测测捕捉到到故障信信息对设设备进行行保护而而且对设设备运行行趋势进进行管理理，为设设备的维维修提供供依据。最最大限度度地保证证风机的的安全有有效经济济运行从从而保证证各种工工艺目的的参数达达到安全全要求。3.2调调度室监监测显示示1) 主主界面图2 调度度室主控控界面振动监测 本界面面中按照照现场分分布实际际情况设设置，上上部为22#风机机，下部部为1#风机。正正在运行

18、行的风机机显示为为绿色，停停止的风风机显示示灰色，显显示切换换不需要要人为干干预。但但在风机机切换过过程中，可可能存在在切换状状态，切切换完成成后，显显示即刻刻正常。系系统在主主界面中中显示各各个测点点的实时时参数，包包括1电机的的温度、11#电机机的连轴轴温度、11电机机的压力力、1电机的的风量、11#电机机的振动动值等；2电电机的温温度、22#电机机的连轴轴温度、22电机机的压力力、2电机的的风量、22#电机机的振动动值等；如有温温度超出出安全值值或压力力低于安安全值，都都会有报报警信息息在监控控界面出出现，并并且界面面中有闪闪烁红灯灯出现。故故障消除除后，报报警信息息消失。当点击 按钮时

19、弹出振动监测分析的界面，如下所示：图3 振动动监测界界面 2）趋势势分析 系统能能按年、月月、日、小小时等方方式显示示一个或或多个测测点的历历史数据据趋势曲曲线，根根据标准准值的限限定范围围实现趋趋势分析析，并结结合标准准信息提提供设备备检修指指导。 在图4中可以以看到变变量参数数的曲线线走向，每每分钟记记录归档档一次，并并且可以以自由选选择日期期时间查查看归档档信息，根根据需要要打印报报表。在在工具栏栏中有下下列功能能菜单：第一条条数据记记录，前前一条数数据记录录，后一一条数据据记录，最最后一条条数据记记录，启启动停止止，标尺尺，缩放放，趋势势开关，时时间范围围选择等等。图4 参数数变化趋趋

20、势图11按下 曲曲线开关关按钮，显显示如下下图5，可以以自由选选择不同同的变量量，并选选择某个个变量的的曲线是是可见还还是不可可见的。按按下 标标尺按钮钮，在曲曲线图下下面会出出现一个个表格，表表格里面面是变量量和日期期等。图5 参数变变化趋势势图2 按下 时间范范围选择择按钮，显显示如下下图6，可以以对不同同的变量量选择不不同的时时间，就就会出现现它对应应的历史史曲线。 图图6 参参数变化化趋势图图3 1#温温度历史史曲线，11压力力历史曲曲线，22#温度度历史曲曲线，22压力力历史曲曲线，这这4个界界面操作作是类似似的，仅仅数据内内容不同同。33）数据据储存和和管理风压、风风量、风风速、电

21、电量、风风机及电电机的各各种温度度、风机机的振动动等各种种监测参参数实现现定时存存储，数数据能保保存一至至两年甚甚至更长长时间。风风机性能能参数每每小时记记录一次次；故障障参数每每分钟记记录一次次，可以以很方便便地进行行查询。同同时，也也便于管管理部门门（如通通风科、调调度室等等）分析析有关数数据，强强化通风风机的管管理。实实时趋势势显示：系统能能按年、月月、日、时时、分、秒秒等时间间格式实实时显示示本系统统中温度度、瓦斯斯浓度、压压力、风风速、风风量、振振动位移移等参数数的趋势势曲线，并并可以无无级放大大缩小显显示，自自定义参参数范围围、打印印曲线等等；历史史趋势显显示：系系统能按按年、月月

22、、日、时时、分、秒秒等时间间格式显显示本系系统中温温度、瓦瓦斯浓度度、压力力、风速速、风量量、振动动位移等等参数的的历史存存档数据据并绘制制趋势曲曲线，同同时可以以无级放放大缩小小显示，自自定义参参数范围围、打印印曲线等等。 在温度度变量记记录界面面下显示示电机的的温度参参数，如如图7。每分分钟记录录归档一一次，并并且可以以自由选选择日期期时间查查看归档档信息，根根据需要要打印不不同格式式的报表表。工具具栏中的的功能如如下（从从左至右右），FFirsst DDataa Reecorrd(第第一条数数据记录录)，PPrevviouus ddataa reecorrd(前前一条数数据记录录)，NN

23、extt daata reccordd(下一一条记录录)，LLastt daata reccordd（最后后一条数数据记录录）， Staart/Stoop(开开始/停停止更新新)。选选择列，选选择时间间范围等等。图7 温度记记录界面面 用鼠鼠标的左左键单击击时钟的的图标 ，将会会出现如如下的界界面图88，对变变量归档档进行时时间范围围的选择择。图8 时间选选择界面面 温度变变量记录录的界面面和压力力变量记记录的界界面是一一样的，只只是显示示的数据据内容不不同而已已。44）报警警记录和和用户管管理 报警记记录界面面中显示示报警的的信息，有有长期报报警，短短期报警警，打印印，排序序，激活活等。报报

24、警列表表中包含含有日期期、时间间、编号号、持续续时间和和报警消消息等。报报警消息息进入为为红色，离离开为绿绿色，确确认为蓝蓝色，如如图9。对系统中中重要过过程参数数如风速速、风量量、温度度、瓦斯斯浓度、振振动位移移等实现现在线设设定其报报警阀值值（高高高限、高高限、低低限、低低低限），并并立即生生效。对于使用用本系统统的用户户进行分分级管理理，按照照权限由由小到大大依次分分为监视视员、操操作员和和系统工工程师三三种级别别。每种种级别的的用户分分别赋予予不同的的权限，具具有最高高权限的的工程师师级别的的用户还还可以添添加、删删除和修修改系统统中的用用户。操作日志志及查询询:对于于用户在在使用本本

25、系统中中的一些些重要操操作如修修改报警警现值、添添加和修修改用户户、报警警确认和和关闭系系统等，都都生成操操作记录录并保存存，用户户可以随随时查阅阅操作记记录并打打印。图9 报报警记录录界面四、系统统特点4.1高高可靠性性 设计上充充分考虑虑系统的的电磁抗抗干扰能能力，既既要保证证系统本本身不受受现有系系统和电电源的干干扰，也也要保证证本项目目不会干干扰已有有系统的的运行，系系统外的的信号接接入系统统时，都都采用信信号隔离离模块进进行隔离离。 采用低功功耗、散散热好的的硬件设设备，散散热系统统设计合合理。 严格的器器件选型型：系统统的所有有硬件器器件都选选用国内内外知名名品牌。 严格的系系统测

26、试试，数据据采集站站要经过过高低温温试验、湿湿度试验验、电磁磁兼容性性试验；系统软软件要经经过功能能测试、容容量测试试、异常常测试等等。 4.2实实用、易易操作性性 功能设计计全面实实用，界界面设计计专业、友友好，让让用户全全面了解解各种监监测信息息。 以专业设设计的简简捷流程程实现复复杂的功功能，最最大限度度地减少少用户学学习操作作的时间间。 4.3监监测信息息全面 监测指标标包括：各类开开关量，振振动量，性性能参数数，如电电量、负负压、风风量、瓦瓦斯浓度度、温度度量、风风机效率率等。 可根据用用户需求求增加监监测内容容。 4.4传传输方式式灵活可采用光光缆、同同轴电缆缆、双绞绞线等多多种传

27、输输介质。采采用光缆缆、同轴轴电缆传传输距离离不限，采采用双绞绞线传输输距离约约 100 公里里。4.5可可扩充性性 硬件采用用模块化化设计，用用户可在在不影响响已有系系统结构构的条件件下，扩扩展新的的采集通通道。 软件采用用多层结结构设计计，极大大减少了了模块之之间的耦耦合性，提提高了系系统的可可扩充性性。4.6可可维护性性 系统具备备自诊断断功能，能能识别传传感器、数数据库等等的异常常，便于于用户进进行维护护。 完善的在在线帮助助系统和和用户使使用手册册，指导导用户更更好地使使用和操操作系统统。五 系统统技术指指标 采用国际际先进的的工业控控制计算算机及其其隔离型型输入输输出通道道，防尘尘

28、、抗震震、抗干干扰能力力强，性性能稳定定，可扩扩充性好好； 多种抗干干扰措施施，最终终使测量量误差小小于2%;下面是主主要监测测参数量量程： 风速 0.3115m/s 风量 10000-5500000 mm3/mmin 差压 0110KPPa 静（全）压压 00100KPaa 温度 0-2000 电压 00-100kV 电流 根根据电流流互感器器定 瓦斯浓度度 04.000%CCH4(010.00%CH44)测量精度度： 电压、电电流、功功率因数数 0.5级 有功功率率、无功功功率 00.5级级 频率 0.11级 脉冲电度度量 0.11级 温度量 00.2级级 非电量 00.5级级 调用画面面

29、响应时时间 2s 实时数据据刷新时时间 2s 监控画面面分辨率率 112800*7668或112800*10024 通信传输输速率 根据通通讯介质质而定 系统平均均无故障障时间 MMTBFF300000hh 储藏温度度 -20070 工作温度度 0050 相对湿度度 00-955%，无无凝露 电 源 AAC2220V，550Hzz六 系统统安装、调调试、服服务6. 11安装调调试方案案原则煤矿风机机在线监监测系统统，由华电电南京农农网城网网公司负负责实施施，需要要煤矿有关关部门及及人员的的大力支支持和配配合。a） 由华电南南京农网网城网公公司负责责煤矿进行行本系统统的设计计工作，包包括本系系统

30、的总总体目标标、传感感器选择择，负责责系统安安装调试试及其他他技术服服务性工工作。b） 煤矿协助助华电南京京农网城城网公司司进行相相关技术术性工作作，包括括系统安安装、调调试、验验收、服服务等工工作的协协调工作作。62系系统接线线电缆敷设设与系统统接线工工作由双双方方共共同完成成。具体体内容如如下：l 操作控制制台及机机柜安装装就位后后，华电电南京农农网城网网公司负责责系统的接接线。l 接线时需需要煤矿矿仪表人人员有力力配合。l 电缆敷设设过程中中双方负负责监护护，确保保生产安安全、人人身安全全。63 信号提提取及传传感器安安装传感器的的安装由由华电南南京农网网城网公公司负责责实施，信信号由各

31、各传感器器直接提提取，具具体要双双方配合合。64系系统调试试本系统的的接线、联联机调试试工作由由华电南南京农网网城网公公司负责责完成，具具体内容容如下：a) 机机组大部部分电缆缆敷设完完成后，系系统开始始接线、联联机调试试工作。b) 系系统联机机调试前前，操作作台及机机柜内的的PLCC、采集集器、系系统服务务器等分分别安装装就位，系系统供电电安全可可靠。c)利用用现场安安装调试试的机会会，华电电南京农农网城网网公司由由专业人人员将对对相关技技术人员员进行培培训，使使技术人人员能够够操作使使用监测测系统。6.5系系统交工工验收系统安装装调试完完后，系系统连续续运行772小时时以上，双双方有关关技术人人员共同同确认系系统功能能满足合合同规定定的技术术要求，核核对交工工验收技技术资料料全面无无误后，便便可办理理交工验验收工作作。双方方有人员员在交工工验收资资料上共共同签字字后，系系统交付付使用。6.6技技术服务务免费为为用户培培训12名系系统使用用人员。产品质质保期11年，硬硬件免费费维修或或更换，软软件免费费升级。保修期期外，提提供产品品维护与与保养，硬硬件只收收取零部部件费用用，软件件优先、优优惠升级级。对于产产品问题题或用户户提出的的技术问问题，11小时内内给予回回应；如如需现场场解决，专专业人员员48小小时到达达现场。25