金属矿智能通风设计方案

1、金金属属矿矿智智能能通通风风系系统统 设设 计计 方方 案案 书书 全矿井智能通风系统设计方案 1 二二零零一一三三年年六六月月 目目 录录 设计总纲设计总纲 . 第一章第一章. .金川三矿基本概况金川三矿基本概况 . 第二章第二章. .金川三矿通风系统智能化方案金川三矿通风系统智能化方案-通风系统优化通风系统优化 . 2.1 金川三矿通风系统优化的步骤 . 2.2 阻力测定的有关规定、内容及目的 . 2.3 测点的布置原则 . 第三章第三章. .金川三矿通风系统智能化方案金川三矿通风系统智能化方案-安装智能通风构筑物安装智能通风构筑物 . 3.1 智能风门的安装方案 . 3.2 智能风窗的安

2、装方案 . 3.3 智能局扇和主扇安装方案 . 第四章第四章. .金川三矿通风系统智能化方案金川三矿通风系统智能化方案-安装传感器及基站安装传感器及基站 . 4.1 风速传感器布置 . 4.2 温度传感器布置 . 4.3 一氧化碳传感器布置 . 4.4 风门开关传感器布置 . 4.5 粉尘传感器布置 . 4.6 其他传感器布置 . 4.7 基站的布置 . 第五章第五章. .金川三矿通风系统智能化方案金川三矿通风系统智能化方案-安装控制中心安装控制中心 . 5.1 软件特点 . 5.2 主要功能菜单 . 5.3 主要功能 . 5.4 软件与硬件的连接 . 5.5 监控中心组成 . 第六章第六章.

3、 .金川三矿通风系统智能化方案金川三矿通风系统智能化方案-程序调试程序调试 . 全矿井智能通风系统设计方案 2 第七章第七章. .金川三矿通风系统智能化方案金川三矿通风系统智能化方案-人员培训人员培训 . 第八章第八章. .金川三矿通风系统智能化改造注意事项金川三矿通风系统智能化改造注意事项 . 设计总纲 金川三矿实现全矿井统智能化通风是为了解决矿井各个盘区的风量分配不 均匀的目的，通过实现全矿井通风系统的智能化，风机采用可智能化调节的变 频技术，可以大大节约通风成本，可以实现矿井的通风即不会出现通风不足， 也不会出现通风过量的问题；在解决了满足矿井通风要求的前提下，通过智能 调节，利用变频技

4、术，可以大大节约风机的用电量，从而节约电费。 三矿位于甘肃金昌市，年产镍矿石 130 多万吨。该矿的井下污风主要是采 矿爆破时产生的炮烟、柴油设备排出的废气等，还有井下有些地方的温度较高， 故该矿的智能化设计，是以用风地点的需风量参数为主要依据，温度、粉尘等 参数作为辅助依据。通风系统智能化是将风量传感器等传感器布置在井下的通 风巷道中，实时监测各用风地点参数，并将数据传输到地面的监控中心，再通 过全矿井通风系统智能软件解算得出各地点的风量大小是否合理。 全矿井通风系统智能软件将命令下达给转换器和信号发生器，并通过监控 中心的转换器下达调节智能化的风机、风门、风窗等通风构筑物的命令，实现 各用

5、风地点的合理配风。 整个全矿井通风系统智能软件的智能通风操作过程是通过在电脑前简单的 “鼠标”操作完成，通风系统调节在 10 分钟左右就能完成，极大的降低了人力 和物力的投入，提高了劳动生产效率，全矿井的智能化通风系统将会成为未来 矿井通风的主要发展方向。 节能效果：节能效果： 我厂生产的智能通风机，经过国家权威部门的鉴定，总体节能效果可以达 到 30%，三矿井下的辅扇全部安装后，总的装机容量达到 2500kw 左右；在满足 井下通风的前提下，风机配备变频器，利用智能调节，设计工况工频运行时的 电机输出功率 p=1350kw，电机效率为 1=0.92；风机效率为 2=0.83，转速 全矿井智能

6、通风系统设计方案 3 比 n=0.8 时风机效率为 3=0.8，变频后的电机效率为 4=0.875. 变频前电机的输入功率 p1。 p1=p/1=2250/0.92=2445.6 kw 计算变频后电机实际输出功率 p2。 p2=p2n/34=22500.830.8/0.80.875=1365.94 kw 风机节约功率：p= p1- p2=2445.6-1365.94 =1079.66kw 每度电费按 0.7 元/kwh 计算，则一年节约电费： 1079.66kw/h24h/天365 天/年1 年0.7 元/kwh=662.04 万元。节能 效果显著。 3 年可以节约电费：662.043 年=1

7、986.121986.12 万元。万元。 即是说，即是说，3 3 年后，整个智能通风系统相当于是免费给矿方使用。年后，整个智能通风系统相当于是免费给矿方使用。 全矿井智能通风系统设计方案 4 第一章、第一章、金川三矿基本概况 金川三矿位于金昌市，年产量 130 多万吨，该矿井开采坑内空气污染的主 要原因是柴油设备排出的废气和爆破炮烟造成的污染。三矿井下的现在的通风 方式是采用中央抽出式通风方式，主扇布置在地表 44 行；46 行副井、36 行措 施井、主斜坡道三个巷道进风，44 行东主井回风；f17 以东采场以 1200 水平位 主回风水平，f17 以西以 1350 水平为主回风水平。 1.主

8、要的通风路线有条： 第一条：f17 以东：46 行副井进风，新鲜风流一部分通过 1150 水平石门、 1150 沿脉运输巷道进入采场，另一部分新鲜风流经 1050 水平石门和东侧人行 通风小井、管缆井达到 1150 分段后进入采场。设计有 10 m/s 新鲜风流进入粉 矿回收系统。 第二条：f17 以西：36 行措施井、主斜坡道进风，新鲜风流经斜坡道进入 采场。污风由才场的回风井进入 1350 水平主回风道，从东主井排出地表。 f17 以东和 f17 以西形成并联通风网络。 风量分配：矿井总通风量 163 m/s，其中 46 行副井进风 125 m/s,36 行措 施井进风 30 m/s，斜坡

9、道进风 8 m/s. 2.井下的用风地点及所需风量： 井下共有 2 个大的用风区域： （1）f17 以东，需风 132 m/s；又分为 5 个盘区，每个盘区需风为 25 m/s；有 10 m/s 新鲜风流进入粉矿回收系统。 （2）f17 以西，需风 30 m/s. 3.井下的通风构筑物： 三矿井下的通风构筑物包括风门、风窗、局部风机等。很多通风构筑物为 工程施工完成，不需要智能化改造。需要改造的通风构筑物必须由专业人员安 装，并且测试通风构筑物的性能。 全矿井智能通风系统设计方案 5 第二章、通风系统智能化方案-通风系统优化 通风系统优化是三矿通风系统智能化的第一步，主要是保证三矿通风系统 的

10、正确性、稳定性和节能要求。同时为通风系统实现智能化控风提供必要的条 件。 2.1 金川三矿通风系统优化的步骤 1、根据三矿准确的通风系统图，完成三矿通风系统的测量工作。 主要的测量工作包括：通风系统中的巷道类型、长度、摩擦系数、断面、 岩性等。 2、在通风系统图中，编写节点、通风路线、通风构筑物等。 3、根据通风系统图中的节点和通风路线，测量每个节点之间的阻力差，找 出通风系统中可能存在的问题。 4、把通风理论与实际相结合，对三矿的通风系统进行优化，计算出三矿的 最大阻力路线，根据各条线路的实际需风量，计算出每条通风线路的阻力，编 写通风系统优化施工方案书。 5、按照三矿通风系统优化方案书的施

11、工内容和注意事项，对井下的通风系 统进行整改，调节主要通风机的参数，满足优化后的通风需要。 6、通风系统优化完成后，对新的矿井通风系统进行安全验证，测量用风地 点的风量是否全部满足要求，主要通风机是否运行正常，通风构筑物安装是否 正确等。 2.2 阻力测定的有关规定、内容及目的 1、阻力测定的有关规定及要求 矿山安全规程规定：“新井投产前必须进行 1 次矿井通风阻力测定， 以后每三年至少进行 1 次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须 重新进行矿井通风阻力测定。 ” 2、系统测定的内容 1）结合三矿目前的实际情况，对矿井现有通风系统中的主要通风路线进行 细测； 2）对所有测点进行全面

12、测定，以便掌握矿井通风系统中主要通风井巷的通 风阻力、典型巷道摩擦阻力系数、实际风量、风速和有效通风断面积等参数； 3）对测定原始资料及数据进行详细计算和分析，了解矿井现有通风系统状 全矿井智能通风系统设计方案 6 况，分析当前矿井通风系统中存在的技术问题，对其实际状况进行总体评价， 并对矿井通风系统测定工作进行评述。 3、阻力测定的目的 矿井通风阻力大小及其分布是否合理，直接影响矿井主要通风机的工况点 和井下各个盘区工作面的风量分配，也是评价矿井通风系统和通风管理优劣的 主要指标之一，为了及时掌握矿井通风系统阻力变化情况，有必要进行矿井通 风阻力测定。 通过对三矿矿井通风阻力全面的测定，有利

13、于弄清矿井通风系统阻力分布 状况，为改善矿井通风管理提供了依据。 三矿通风系统测定的最终目的在于：综合矿井主要通风机实际运转情况， 了解矿井现有通风系统中相关通风巷道的风量和阻力分布情况，找出合理风量 与高风阻区段，优化生产区域配风状况，提高矿井通风工作质量和经济效益， 并为矿井通风系统智能化改造提供技术资料和依据。 2.3 测点的布置原则 依据阻力测定的目的和要求，布置测点时考虑了以下基本原则： 1、测点布置应根据所测矿井通风系统的特点，尽可能避开靠近井筒、杂物 堆积、矿车堵塞巷道的通风断面处或安设有主要风窗、风门的地方； 2、测点前后 3m 内巷道支护情况良好； 3、设定测点时尽量使两相邻

14、测点间的压差不小于 20pa，又不大于仪器的 量程； 4、测点布置在井巷的分叉、汇流、转弯等风量及过风断面变化显著的位置 时，选在前方不得小于巷道宽度的 3 倍，选在后方不得小于巷道宽度的 8 倍； 5、测点的布置密度应能控制住井巷主要通风路线的阻力分布及风量变化情 况、并尽可能将测点布置在巷道内顶扳或底板标高已知的导线点上或其附近位 置。 第三章 通风系统智能化方案-安装智能通风构筑物 三矿主要的通风构筑物包括：智能风门、智能风窗、智能局扇、智能主扇。 通风构筑物的安装位置主要和通风系统中的位置一致。智能化的通风构筑物控 制线路为专线，这样有利于通风构筑物的调节及时和准确。 3.1 智能风门

15、的安装方案（根据矿井实际情况，决定在哪些地方需要安装） 调节风量的风门：此种风门是智能化通风系统中的主要调节设施，是调节 全矿井智能通风系统设计方案 7 系统的基本支持设施。三矿涉及到的此种风门主要布置在盘区的总回巷道中， 根据三矿通风系统，可以得出此种风门大约 12 对。主要在 1020 水平破碎硐室、 1000 水平皮带道、951 水平粉矿回收道与 1350 总回风道中使用。 此种风门的特点是既要行人或行车，还要起到调节风量的作用，两端的压 差不大，因为两端的压力大，对主要风机的能源消耗大，造成能源的浪费和经 济的损失。是全矿井智能化设计的基础技术之一。 对于此种风门的安装主要要求可以起到

16、调节风量的作用，同时，使用寿命 较长。在现场安装的过程中也应注意密封的要求。 此种风门提供通风系统的安全性和可靠性。特别注意在风门上的调节设施 打不开的情况下，有必要的补助措施。 3.2 智能风窗的安装方案 智能风窗主要是调节不行人的巷道中的风量，根据三矿的实际情况，在 1050 水平的破碎机房的巷道中可以布置智能化的风窗。智能风窗的安装位置根 据全矿井通风系统优化方案与现场实际来确定。 风窗的作用就是调节风量，增加通风阻力，有效地调节矿井的需风量的大 小，其两端的压力比较大，要求在两端布置测压装置，并与智能系统的线路连 接。在施工过程中还应主要密封性。 风窗主要通过的风量较小，需要阻力大。

17、3.3 智能局扇和主扇安装 智能局扇和主扇的安装，主要按照三矿通风系统优化的方案进行。再将两 者的控制部分与通风智能系统连接，就可以了。 智能局扇智能局扇 为实现矿井局部通风智能化，使用我厂生产的局部智能通风系统，具体如 下： 在下一步 1150 水平副中段开通以后，在 1150 水平副中段安装 10 台我厂 生产的智局扇，实现对五个盘区的均匀供风，每台风机的风量与风压，在 1150 水平副中段的巷道完成后，对每台风机需要的风量与阻力做测量后才能确定， 还要对接力回风井的风机进行智能化改造： 1）智能风机 风机型号 fbdyno7.1/255(注：单机，不需要备机) 全矿井智能通风系统设计方案

18、 8 电压等级： ； 叶轮直径：710mm ； 风量：12.5 m3/s ； 全压： pa； 最高全压效率：80% ； 比 a 声级db(a)：25 db； 数量：10 台 2）配套变频器主要技术参数 型号： 额定功率：255kw ； 额定电压：？伏 数量：10 台/套 3）矿用风机用隔爆兼本质型真空电磁启动器（智能开关）主要技术参数 型号： 额定电压： (根据矿方客户实际情况选择默认等级) 额定电流： 数量：10 台/套 2 2、功能要求、实现功能、功能要求、实现功能 1）以风量传感器信号为控制依据，实现按需供风，初始参数（风量）可以 设定； 2）闭环控制系统，它的主要功能是通过井下传感器、

19、井下分站采集的参数 来确定供风量的多少，采用 plc 与变频器组成的控制系统，对风机转速实时调 控，避免了局部通风机供风的“一风吹”现象，从而解决矿井 5 个盘区按需供 风的问题； 3）正常通风状态下，利用巷道平均布置的 2 个风量传感器监测到的风量的 平均值为主控制依据，根据矿井风量要求，自动控制局扇转速，从而实现安全、 可靠的矿井供风要求。 4）可通过变频器显示面板和智能控制开关的显示面板的人机界面设置变频 器输出频率，以控制局扇的转速来调节风量。 全矿井智能通风系统设计方案 9 5）系统的通过上位机软件监控系统，能够实时监测系统的运行状况； 6）智能控制开关采用 plc 的控制方式，和变

20、频器配套，组成闭环控制系 统； 7）系统预留了以太网口，方便并接井下环网实现地面监控。 3 3、系统监控功能、系统监控功能 1）在上位机显示变频器运行电流、电压、功率、故障信息、矿井风量、 风机等实时状态；并能够在上位机进行风机的启动、停止、增频、减频、参数 设置等人机操作。 2）上位机具有报警功能及数据查询功能。 4 4 设备安装要求设备安装要求 根据现场的实际情况及条件确定智能局部通风成套装置安装位置和安装方 式，系统调试由我公司派技术人员负责指导调试。根据金川三矿的通风系统图， 需要安装 10 套局部智能局扇。注意要改变现在局扇的安装方式，不能出现在局 扇区域形成循环风流。 主扇智能化主

21、扇智能化 主风机智能化是指使用我厂设计生产的主风机在线监测与控制系统，jkz 系列矿用主通风机在线监控与故障诊断控制 系统 ，利用监测到的风量 及矿井各个用风地点的需风量的变化，智能调节主风机的转速，来实现 主风机的通风智能调节。 主风机的风量智能调节是根据矿井的总风量的变化来调节的。 一一、设计方案、设计方案 1、概述 由于矿山作业对通风的特殊要求，通风系统、设施的可靠性承担着巨大的 全矿井智能通风系统设计方案 10 责任，一个良好的通风系统就是一个矿的巨大财富。我公司在线监控系统以标 准 mt 421-1996煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法 、gb/t 10178- 2006工业通风

22、机现场性能试验为依据，应用工业计算机监测技术对矿用大 型通风机的运行状态进行连续在线测量与处理，以多种方式提供通风机运行状 态的各种数据，保障通风机的安全运行和方便风机的性能测试。 本系统采用国际先进的研华工业控制计算机及国际名牌的西门子 300 系列 plc，防尘、抗震、抗干扰能力强，性能稳定，功能强大，扩展方便；测量传感 器、变送器均选用国际国内名牌产品，误差小于 0.5；输入通道板的分辨率 为 1/27648，系统采用一系列抗干扰措施，保证测量误差小于 2。 jkz 系列矿用主通风机在线监控及故障诊断系统，该系列分为： 风机性能参数电机参数 功能 型号 静 压 全 压 效 率 风 速 流

23、 量 电 压 电 流 功 率 振 动 温 度 显示风机起、 停信号；正、 反风信号； 阀门开、关 信号；电控 输出的故障 信号 信 息 联 网 故 障 报 警 控制功 能（远 程控制 风机起、 停；远 程变频 调节等） 故 障 诊 断 jkz2有有有有有有有有有有有有 有 jkz3有有有有有有有有有有有有 有有 jkz4有有有有有有有有有有有有 有有有 2、结构组成及特点 在线监控统主要由现场的传感器元件，监测柜，上位机（研华原装工控机， 19 英寸宽屏显示器，组态软件）三大部分组成；以西门子 s7-300 系列 plc 做 为核心控制元件。通过 plc 编程能力实现对风机运行的各项参数进行快

24、速采集、 逻辑控制和存储；通过 profibus（现场总线技术）通讯和以太网通讯的有机结 合实现计算机远程监控。 型号规格如下： 全矿井智能通风系统设计方案 11 j k z 2：表示 2 型系统；3：表示 3 型系统 主通风机 矿用 监测（控）系统 系统结构方框图： 风流温度温湿度变送 器 风机振动振动变送器 电机绕组温度 （pt100） 电机轴承温度 （pt100） 电控柜控制信号 电控柜电压电流 s7-300plc 电量参数仪 交换机 显示器 工控机 矿井安全 监测中心 风门信号 打印机 风压信号 系统结构特点： 在线监控系统以 plc 做为核心控制元件，选用国际名牌西门子 300 系列

25、 plc，温度、风压、振动等信号都通过西门子 plc 模块进行逻辑控制，防尘、抗 振、抗干扰能力强，性能稳定，功能强大，扩展方便。电流、电压、功率、功 率因数等电量参数，通过一款西门子多功能电量参数仪表，可以全部准确测量 就地显示，并能通过 profibus 总线传输到监测显示界面。风压的测量采用国际 差压变送器 全矿井智能通风系统设计方案 12 品牌数字智能化电容式差压变送器，具有稳定、可靠、抗振等特定，通过设定 的数学模型计算出体积流量、出口风速、风机全压、风机静压、全压效率、静 压效率。振动传感元件采用国内名牌测振仪器产品。该系统的软硬件配置都优 于同类监控系统。 3、主要性能参数 1）

26、 输出显示有三到四位有效数字； 2） 测量传感器、变送器均选用国际国内名牌高精度产品，各数显通道误 差累计不超过 2%； 3） 模块自带隔离、抗干扰措施，保证测量误差小于 2%； 4） 输入通道板的分辨率为 1/27648，是其他厂家的 1/4095 的 6 倍； 5） 硬盘容量为 250g，历史数据在计算机库中的保留时间达两年以上。 6） 电量参数仪精度：电压 0.3%，电流 0.2%，功率 0.5%，频率 0.5%，功 率因数 0.5%； 7） 适用环境：温度-2550；相对湿度-5%95%。 8） 工作电源：ac170265v，50hz。 二、方案可靠性和安全性二、方案可靠性和安全性 1

27、、设备的可靠性及安全性 我们的 jkz 型系统硬件采用国内外知名品牌，采用模块化设计，便于扩展 功能，便于维护检修。 1）国内矿用监测系统首次应用原装进口的西门子多功能电量参数仪表 （pac3200） ，测量电压、电流、功率、功率因数等电量参数。该仪表可以全部 准确测量就地显示，并能通过 profibus 总线传输到监测显示界面。它可以显 示三相电压、三相电流（或线电压、线电流） ，增加了仪表直接测量显示功率因 数的功能，它的信号传输方式不受外界干扰。精度、稳定性、抗干扰远强于国 产同类产品，更是远远强于（电压、电流、功率等）传感器+（电压、电流、功 率等）变送器这样一种传统的数据采集模式。

28、全矿井智能通风系统设计方案 13 2）系统采用的是的德国西门子 s7-300 plc 模块为核心控制元件，该模块 防尘、抗振、抗干扰能力强，性能稳定，功能强大，扩展方便。 3）系统风压的测量采用国际品牌汤姆斯（tms）数字智能化电容差压变送 器，性能稳定可靠，抗振。 tms-3051/3351 系列数字化智能压力/差压变送器采用十六位单片机，强 大的功能和高速的运算能力保证了变送器的质量，同时运用软件的数字信号处 理技术，提高了抗干扰能力和零点稳定性，具有零点自动跟踪能力和温度自动 补偿能力。 过程压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端，其差压使硅 片变形（位移很小，仅 m 级），硅

29、片上用半导体技术制成的全动态惠斯顿电 桥在外部电流源驱动下输出正比于压力的 mv 级信号。由于硅材料的极性极佳， 所以输出信号的线性度及变差指标均很高。工作时，将被测物理量转换成 mv 级 的电压信号，并送往放大倍数很高而又可以互相抵消温度漂移的差动式放大器。 放大后的信号经转换成相应的电流信号，再经过非线性校正，最后产生与输入 压力成线性关系的标准电流信号（4-20ma）。可通过符合 hart 协议的手操器相 互通讯，进行设定和监控。 精 度：线性输出：0.0750.1%(对量程比为 1:1)包括线性变差重复 性的综合误差。 4）使用国际品牌台湾研华原装工控机机，配备大容量机箱电源，使用年限

30、 远长于普通电脑。19 英寸宽屏液晶显示器,视觉效果好。 5） jkz-3、jkz-4 型系统配备大容量的 santak-c1k（s）线式 ups，为整 个监控系统（监测柜，工控机等）提供优质、可靠的电源，在供电系统断电后， 系统可持续工作 1 小时。 将计算机系统及外部设备连接到 ups 上，将 ups 与市电相连。在线式 ups 一直使逆变器处于工作状态，它首先使用电路把外部交流电转变为直流电， 再通过高质量的逆变器将直流电转变成稳定的高质量的交流电输出给监控系统。 在线式 ups 在供电状况下的主要功能是稳定及防止电波干扰；在停电时则使用 备用直流电源(蓄电池组)给逆变器供电。由于逆变器

31、一直处于工作状态，所以 不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。 全矿井智能通风系统设计方案 14 2、设计的可靠性及安全性 1）风机的入口风流温度、电机绕组温度、轴承温度、振动信号均从传感器 元件直接进入西门子 plc 模拟量模块（自带隔离措施）进行处理，通过液晶显 示器显示。测量数据精度高（输入通道板的分辨率为 1/27648，是其他厂家 1/4095 的 6 倍多），准确，抗干扰能力强，性能稳定。这样的设计模式强于用 一些专用仪表（如温度巡检仪，或有些厂家自制的温度处理模块）处理温度信 号。 2）控制功能的实现：对变频系统的通讯采用 profibus（建议变频器厂家 优先选用）

32、或 modbus 协议，通过 s7-300plc 的 cpu 自带 dp 口或通过 cpu224xp 和 cp243-1 组合成通讯模块来实现风机远程启、停、正反转切换、调节转速。 该信号为数字量信号，准确不被干扰。明显优于通过模拟量输出模块输出模拟 量信号（4-20 ma）远程调的设计，模拟量信号易衰减，易被干扰。 3）权限设计：具有控制功能（设置权限密码） ，当需要控制风门开、闭或 风机启、停，调节转速时，在输入权限密码后，可以实现相应的控制功能，实 现远程控制。 4）配置大容量的在线式 ups 电源，为整个监控系统（监测柜，工控机等） 提供优质、可靠、安全的电源， 5）引压由集流器前端的

33、 s1 截面和一级主机叶轮前的 s2 截面上各分布的 4 个引压探头（如下图所示） ，取其平均压力经管道送至差压变送器， 取压管共 4 个沿圆周均布如图， a 伸入流道内距流道内壁约 5mm，管长 l15mm，采用钢管（不易堵塞） b 环横截面内径 d18.485mm，取 d1=12mm，采用铝塑管（不易老化） ； c 引压管内径 d214mm，取 d2=12mm,采用截面可以扩张的橡胶软管； 全矿井智能通风系统设计方案 15 d 全压计算中代入补偿值，减小测量误差。 风机性能参数的数学模型由公司流体力学专家编写，由已知量 面积 s1，s2，s3，温度 t（温湿度变送器提供） ，海拔高度 z，

34、（s1 截面压力）, 1s p （s2 截面压力）,电机总功率，计算出体积流量、出口风速、风机全压、风 2s p 机静压、全压效率、静压效率。还可以转化为标准状态下的参数。这种测压方 式才能真实的反映风机的压力、流量，是其他厂家只用传感元件直接测量某点 的风压和风量无法比拟的。 6）现场布线：现场传感元件与监测柜之间的信号连接全部采用截面不小于 1.52的屏蔽电缆，屏蔽层两端接地，防止干扰。 7）管理软件可靠性：在长期运行状态下不死机，具有抗干扰能力和自恢复 功能。 三、系统功能，编程软件的优越性三、系统功能，编程软件的优越性 1、监控系统功能 系统具有在线帮助、状态监控、故障报警、信息查寻、

35、数据远程传输在线帮助、状态监控、故障报警、信息查寻、数据远程传输五大 功能。 1） 监测电机电量参数：三相电压和线电压、三相电流，有功功率、无功功率、 视在功率、功率因数，频率等电量； 2） 监测电机定子每相绕组温度，轴承两端温度，共 20 个测点； 3） 监测风机的水平和垂直振动，共 8 个测点； 4） 监测风机静压、全压、静压效率、全压效率、风速、流量； 5） 监测风机开停信号、正反风信号、阀门信号； 6）控制主通风机正常状态下的开、停，控制矿井需返风时的倒转反风； 7）控制风门绞车，控制风门电动执行机构，实现风门的开闭，并监测到位信号； 8）控制转速调节（变频电控）：在监控界面手动输入频

36、率，或由压力传感器信 号反馈回来，系统根据该信号进行自动反馈调节变频频率来改变风机转速； 9）自动记录通风机运行时的监测参数值，并自动生成表格，有关信号的图谱、 全矿井智能通风系统设计方案 16 曲线图以及数据显示直观简明；提供历史数据的查询； 10）显示系统的实时报警信息，实时报警打印，并提供历史报警信息的查询； 11）主通风机监控系统与综合自动化控制网络连接，实现在矿调度中心在线监 控； 12）在线帮助功能，在接到用户请求帮助的消息后，弹出一个关于相关主题的 帮助窗口，将用户所需的帮助信息显示出来。操作人员可随时查询帮助文件， 解决操作中遇到的疑难问题。 2、fameview 组态软件主要

37、功能及特点： 简单易用,功能强大; 通讯稳定,速度快; 提供许多有特色的通讯驱动; excel 组态运行数据库 画面支持:大画面、子画面、子窗口、多窗口 支持 vbscript 脚本 数据库连接、批量数据库连接、数据库补发 crystal(水晶)和 excel 报表; 短信服务和短信报警 网络服务、串口服务、adsl 数据服务 远程连接服务 双机冗余 web 服务器 opc 服务器 四、系统达到的效果四、系统达到的效果 用户可在电脑桌前监测：风机入口静压、全压、风速、流量，电机的轴承 温度、定子绕组温度，电机功率和总功率，电机功率因数，三相电压（线电压） 和三相电流，风机效率，电机振动（或风机

38、振动），风机开停信号、正反风信 号、阀门信号、风机电控输出的故障信号等。 用户（具有权限密码）可以在显示界面上，通过点击相关按钮控制相关设 全矿井智能通风系统设计方案 17 备，如远程控制风机起动、停止、正反转、变频调速功能；远程控制风门绞车 开、闭、正反转功能，并监测到位信号。 系统接入矿井工业以态网后，远程用户可以浏览监测数据。 在应用层的上位机系统上实现通风设备的预测和故障诊断，使通风管理部 门在井上就能对井下通风网络中各设备进行故障诊断，提高生产安全性；通过 互联网的传输，平安电气股份有限公司能够了解公司产品信息，为客户提供远 程诊断同时可以为公司产品的优化提供大量的现场资料。 诊断技

39、术在矿井通风机中的应用，使得通风机的定期检修变成了状态维 修，通风机的故障很多，如不平衡、不对中、叶片裂纹、轴承温度过高、轴承 磨损失效、轴弯曲、润滑油缺少、通风性能欠优化及电源的欠压、过流及断路 器的等故障，而目前不少的风机故障诊断，多是一种完全基于检测数据处理的 传统诊断方法。这种传统的单独诊断技术往往仅考虑局部信息，再根据极简单 的因果推理来进行诊断，所得到的诊断结果难免具有片面性，这对于并发性故 障的诊断是十分不利的。近几年，我公司在知识库的建立、模式识别技术、人 工智能技术、计算机语言方面进行了大量研究并取得了很大进展，特别是基于 知识的专家系统和并行分布处理为特征的人工神经网络技术

40、在故障诊断中的应 用，使得故障诊断技术进入一个智能化发展阶段。这些新理论新技术的应用大 大地推进了风机故障诊断专家系统的开发。可以预见基于知识的信号智能分析 技术与智能化诊断是风机故障诊断的重要发展方向。 全矿井智能通风系统设计方案 18 第四章 通风系统智能化方案-安装传感器及基站 三矿通风系统智能化最主要的依据就是传感器的使用。三矿涉及到的传感 器主要包括：风速传感器、一氧化碳传感器、温度传感器、风门开关传感器、 压力传感器、烟雾传感器、粉尘传感器等。 4.1 风速传感器布置 风速传感器是矿井通风智能化的基础传感器，分布较广，需要的精度较高。 针对三矿的实际情况，风速传感器布置主要分布于所

41、有控制风量的位置。风速 传感器的布置主要包括：矿井测风点，主要控风部位。 在安装风速传感器时，要对所有安装的风速传感器进行准确性校正。 （校正 的方式是，在所有风速传感器的布置位置，采用基本的测风方式，测试完成。 在与风速传感器的测试数据进行比对，得到所有风速传感器的修正系数。在进 行修正系数测试点的过程中要进行不得少于 5 次的测试） 。 4.2 温度传感器布置 温度传感器的作用主要是测试进入井下的空气温度、进入盘区的空气温度、 流经工作面后回风顺槽中的空气温度、特殊硐室的温度。 根据作用就可以得到三矿温度传感器的布置位置和个数。三矿的温度传感 器主要布置位置：入口处、盘区进风巷道内、工作面

42、和回风巷道、特殊硐室。 在安装温度传感器的过程中，必须注意温度传感器的安装位置的合理性和 测量数据的准确性。同样采用修正系数的方法来满足测试数据的准确性。 4.3 一氧化碳传感器布置 根据一氧化碳产生的原理，结合三矿的实际情况，得出三矿的一氧化碳传 感器的布置主要集中于工作面和回风巷道、特殊硐室中。 在安装一氧化碳传感器的过程中严格按照规程的规定，为安全、高效生产 提供必要的支持。 4.4 风门开关传感器布置 风门开关传感器主要安装在风门上，用来监管风门的开关闭情况，保证三 矿通风系统智能化的实现。但是风门开关传感器分两种：一种只是监管风门的 开关情况，不需要对其调节；另外一种就需要对风门进行

43、调节。 在安装第一种风门开关传感器的过程中比较简单，只要将开关闭情况传到 智能系统就可以，不参加通风智能系统的监控数据的分析，要求的风门质量较 全矿井智能通风系统设计方案 19 随意。 但是安装第二种开关传感器时，必须考虑风门调节过程中，传感器的运行 平稳和控制风门的灵活度。 第一种风门开关传感器主要安装在行人封闭风门、行车封闭风门、防爆风 门上； 第二种风门开关传感器主要按安装在行人调节风门、行车调节风门、特殊 硐室的调风风门上。 4.5 粉尘传感器布置 粉尘传感器主要作用就是测试有员工工作的场所的粉尘浓度的大小，保证 矿工的安全，避免尘肺病的出现。 结合三矿的实际情况可以得出粉尘传感器的布

44、置位置主要是有人员工作的 场所，即工作面内、特殊硐室内，主要是电力设备的硐室内。 4.6 其他传感器布置 其他传感器主要是负压传感器和烟雾传感器，这些传感器在全矿井通风系 统智能过程中，对通风系统的影响不大，主要是监视通风系统中的一些风门的 密封性和一些区域的安全性。 负压传感器主要应用于测试进风巷道和回风巷道的联巷中的风门两端的负 压，以保证关键联巷的安全，保证三矿通风系统智能化的安全性、平稳性。 烟雾传感器主要是测试火灾用的，主要是避免煤矿井下火灾的发生。因此 这些传感器的布置主要在硐室中，保证硐室的安全。 这些传感器的布置见三矿通风智能化监控系统。 4.7 基站的布置 基站是全矿井智能化

45、数据采集和控制的节点，是全系统的主要组成部分。 基站的选择原则： 1.基站的分布合理，便于线路的连接 2.经济价值高。 3.可以有效的控制基站范围内的所用传感器，并可以控制某些传感器动作。 根据三矿的实际情况和监控的需要，对三矿进行划分，主要划分为： 全矿井智能通风系统设计方案 20 表表 4-14-1 金川三矿基站布置表金川三矿基站布置表 基站编号基站编号位置位置控制传感器类型控制传感器类型备注备注 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 v-风速传感器、t-温度传感器、co-一氧化碳传感器、fc-粉尘传感

46、器、yw-烟雾传感器、p-负压传感器、fm-风门 开关传感器 全矿井智能通风系统设计方案 21 第五章 通风系统智能化方案-安装控制中心 5.1 软件特点 全矿井通风系统智能化软件是设计开发者在多年矿井通风系统优化和矿 井通风系统监控、调节的研究基础上开发而成的，具有技术含量高、智能化较 高和可视化效果较好的特点，集理论与经验于一体的专业化的矿井通风系统智 能化软件。 该软件具有较强的矿井通风系统网络图的绘制、编辑与查找定位功能；网 络解算、系统预测功能；通风系统分析、方案比较功能；控制井下通风状况； 灾害时期的通风系统仿真功能；报表输出与打印等功能；控制井下通风状况。 软件的应用可大大提高通

47、风设计水平和现代化通风管理水平。 5.2 主要功能菜单 软件主要功能菜单如图 5-1 所示，软件功能与操作流程如图 5-2 所示。 图图 5-15-1 软件功能菜单软件功能菜单 全矿井智能通风系统设计方案 22 图图 5-25-2 系统功能和操作流程系统功能和操作流程 5.3 主要功能 1.通风系统数据采集与分析： 2.监控矿井通风系统； 3.网络图自动生成、编辑功能； 4.通风网络可视化； 5.通风网络自然分风解算、按需分风解算与设计工况解算； 6.通风系统分析； 1）通风机工况点分析（工况点位置） ； 2）通风系统阻力分布分析（通风最困难路线及进风、用风和回风分布） ； 3）网络结构分析（

48、结构合理性、角联分析、通路分析） ； 4）风量、风速分析； 5）多风机相互影响分析； 6）方案比较； 全矿井智能通风系统设计方案 23 6.网络结构自查功能； 1）节点连续性：软件规定除进风井分支和风机分支外，其它的所有分 支的始点与末点都还有其它分支相连（抽出式） ； 2）短路检查：软件规定从地面的进风流必须经过用风地点才能到达回 风、地面，否则视为风流短路； 3）串联检查：软件规定从地面的进风流只能且必须经过 1 个用风地点 才能到达回风、地面，否则视为串联风路。 7.输出 1）与 autocad 进行数据交换； 2）与 word、excel 进行数据交换； 3）输出分析报告（word）,

49、以及手机短信通报通风系统改动； 3）网络图以图形文件（.net 格式）保存；解算结果保存到“xx 解算 结果数据表”中； 4）网络图、风机工况图、阻力分布图以图片（.jpg 格式）保存； 5）输出打印。 5.4 软件与硬件的连接 本全矿井智能化软件与井下硬件的连接，主要通过转换器完成。转换器的 作用就是连接软件和硬件，根据计算机软件下达的命令，对硬件进行控制，完 成全矿井通风系统的智能化。 转换器主要控制各个基站与软件的连接，接收矿井通风系统的测试数据和 下达通风系统智能化软件的命令。 因为转换器在矿井通风系统智能化中的作用，所有的转换器都采用“一用 一备”的方式，保证系统的平稳运行和安全运作。 软件还和信号发射装置连接，完成矿井通风系统改动或井下通风状况的通 报。主要是提供手机短信的形式完成。 5.5 监控中心组成 矿井通风系统智能化系统的监控中心设备主要由高级计算机（4 核）2 台、