煤矿风机在线监测系统(上)doc-南京康尼科技实业有限公

1、煤矿风机在线监测系统 说明书煤矿风机在线监测系统说明书 南京康尼科技实业有限公司2008 年 01月 08日9 南京康尼科技实业有限公司 南京市经济开发区内恒达路19号 邮政编码：210038 电话传真矿风机在线监测系统说明书一 系统设计参照标准：本系统设计依据煤矿风井主扇风机现场实际情况制定；振动状态监测部分参照GB/T 19873.1-2005/ISO 13373-1:2002机器状态监测与诊断 振动状态监测；有关电气装置的实施参照GB50255-96电气装置安装工程施工及验收规范；有关自动化仪表实施参照GB50093-2002自动化

2、仪表工程施工及验收规范及DLJ 279-90电力建设施工及验收技术规范（热工仪表及控制装置篇）；风机性能测试满足GB/T1236-2000工业通风机用标准化风道进行性能试验和MT421(煤炭行业标准)“煤矿用主通风机现场性能参数测定方法“。其余部分参照南京康尼科技实业有限公司企业标准。二 系统设计的主要内容：21系统概况：根据煤矿企业的生产特点，风井两台主扇风机是全矿生产中的特大型重要负荷关键设备。它的正常运行是矿井得以连续安全生产的最根本保证。主通风机经常由于超负荷运转、设备累计运行时间过长和安装质量等问题而发生很多故障，风机系统在运行中存在着多种故障,它们是隐性的,不可预测的，对生产存在严

3、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。本公司的"风机在线故障监控系统"充分利用传感器检测,信号处理,计算机技术,数据通讯技术和风机的有关技术, 全面地对矿井总回风中的风压（负压、静压、动压、全压及其效率）、风速、风量、瓦斯浓度、出口气体温度、主通风机前后轴承温度、运行状态、正反转状态、电机定子温度和轴承温度等通风机性能参数，主通风机设备振动位移、速度、加速度、振动主频、频率分量及其烈度等振动参数，电机三相电压、电流、有功无功电度、有功无功功率、总有功功率、总无功功率视在功率、功率因数、频率等电量参数进行实时在线监测，在机组的运行过程中,判别机组性

4、能劣化趋势,使运行,维护,管理人员心中有数。系统具有数据窗口显示和存储报表打印、趋势曲线显示、越限声光报警和历史报警摘要显示查询、工况点合理范围分析、风产分析、设备故障诊断和手自动控制、报警阀值设定、用户及权限管理、操作记录、日志查询、在线联机帮助、风机房视频监控和数据远距离传输等丰富功能。通过本系统的实施,使煤矿风井主扇风机的状态监测诊断的水平达到国内领先水平。 实施本项目的意义在于:1）避免风机机组在运行过程中发生重大事故而造成的重大生产安全事故,并避免以此而产生的巨大经济损失,保证设备在规定的时间内无故障安全可靠的运行。2）向运行人员提供及时的信息,有效地支援运行,提高设备使用的合理性,

5、运行的安全性和经济性,充分挖掘设备的潜力,延长设备的使用寿命3）通过本项目的实施达到设备的有效维修,降低设备的维修成本,提高设备的使用效率,改善产品的质量,增加产量,减少同类事故的发生.22系统测点统计：根据煤矿企业现场的实际情况以及风机在线监测系统所必需测量物理量的要求，必须监测以下各量（两台风机）：序号测点名称测点数量备注1负压22静压23动压24风速25全压2全压=静压+动压6风量2通过风压和风速换算7瓦斯浓度28有功功率2功率因数根据有功功率和总功率计算9电机轴承温度810定子绕组温度811风机振幅4通过振动专用数据采集器采集12I、II段母线电压213I、II回路电流214风机1、2

6、级电机电流、反转电流615正反转、停止信号6开关量16电机转速417电机功率、风机耗电量8通过电压、电流、运行时间换算表1 测点统计表23振动监测和风机在线监测融合为一体的新型风机在线监测系统本公司是从事风机在线监测和振动监测的专业厂家，将风机振动监测和工艺参数监测相互融合是公司新型风机在线监测系统的典型特点。从煤矿风机监测的实际情况来看，除了需要监测风机的工艺参量如风量、风压、电机电流等外，还需要监测风机的振动情况。也就是说要从风机的振动和工艺参量的复合角度来判断风机的运行性能好坏。振动参量的采集一般要求同步整周期采集和自动跟踪滤波。所谓同步整周期采集是指以键相位信号为基准实现多通道的同步采

7、样，采样速率受控于机组转速，每周期（转）采集的数据样本长度相同，每次采集的周期数相同，瞬态与非稳态数据自动采集。自动跟踪滤波包括跟踪抗混滤波和跟踪数字矢量滤波，前者采用特殊设计的八阶椭圆低通滤波器，后者以数字处理技术为核心，实现以机组转速为中心频率的带通滤波功能。另外，振动参量包括三个要素：振幅、频率和相位，三者缺一不可。综合上述振动参量的特点，一般不用PLC直接采集振动快变量，而是采用专业的振动数据高速采集器采集。由专业的振动采集器（如MF100）采集到的数据不仅有当前的振动p-p值而且有相应时刻的波形数据和频率特征，而这正是煤矿风机在线监测所必需的数据。公司的新型煤矿风机在线监测系统从风机

8、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。振动数据采集器采集到的数据和西门子s7-300PLC采集到的数据采用ODBC(Open Database Connectivity，开放数据库互连)方式相互共享。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。下面是风机在线监测系统的拓补图。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 风机在线监测系统拓补图24煤矿风机在线监测系统硬件配置根据以上测点分析和

9、系统拓补图情况，给出以下的系统硬件配置清单。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6ES7390-1AE80-0AA02PLC系统，冗余配置22A电源6ES7307-1BA00-0AA023CPU315-2DP6ES7315-2AG10-0AB024存储卡6ES7953-8LG11-0AA015CP343-1以太网6ES7343-1CX10-0XE026有源导轨6ES7195-1CF30-0AA017有源背板总线6ES7195-7HD10-0AA018有源背板总线6ES7195-7HB00-0XA049IM153-2通讯模

10、块6ES7153-2BA02-0XB0210SM323 8DI/8DO6ES7321-1BH01-0AA0111SM331 8AI6ES7331-7KF02-0AB0712高速计数模块FM350-211320针连接器6ES7392-1AT00-0AA0814总线连接器6ES7972-0BA12-0XA0615总线电源6XV1830-0EH101016冗余软件6ES7862-0AC01-0YA0117上位软件WinCC V6.0118温度变送器DZ-41311619电流变换器WAZ1 CMA820电压变换器WAZ2 VMA221电压互感器2甲方供22电流互感器8甲方供23静压变送器PTB7052

11、防爆24动压变送器PTB705H2防爆25风速传感、变送器KGF3-22防爆26负压变送器PTB7052防爆27瓦斯浓度变送器PTB705H2防爆28光电传感器YF-D114防爆29有功功率传感器WBP414As230直流电源4NIC-24V-3A131振动速度传感器MF9200T-B-01-084防爆32振动数据采集器MF100133继电器MY2NJ-24V1034报警器MS-190135工控机研华P4/120G/1G/DVD236显示器PHLIPS 17”液晶237交换机3COM-8口138服务器HP ML150G3/1G139打印机HP1010140操作台OPS-2141机柜JGY1表2

12、 系统硬件配置清单三系统基本功能:由于本系统集合了公司的振动在线监测和风机工艺参数在线监测的双重优点，因此在系统特点上也融合了二者的特长，具有全新的监测画面和特点。3.1监测预报风机在线监测系统中的振动监测系统以获得国家科技进步奖的矢谱技术为核心组成分析系统，功能配置突出实用、有效、强大，系统组合分析方法近30种，除具备完善的稳态分析、瞬态分析外，还增加了非稳态过程分析和振动与工艺参数相关分析，以可视化主动数据驱动技术进行数据快速查询，对所有被监测机组在不同时刻、不同状态下的动态信号快速、准确地进行各种信号分析和数据处理，以简洁、直观、信息量丰富非图谱表达出来，并将其数据值信号特征传递至故障诊

13、断专家系统。新的风机在线监测系统除提供常规的信号分析功能外，还将目前独有的双通道数据融合技术应用到工程实际中，其中包括矢量谱分析、进动谱分析、二维矢功率谱分析等，另外，还提供短时Fourier分析、小波分析、Wigner分布等时频分析方法。振动模块主要分析方法l 常规分析方法类时间波形、轴心轨迹、提纯轴心轨迹、频谱图、振动矢量区域分析、统计特性分析、倒频谱分析、细化谱分析、相位谱分析、特征谱分析、自相关、互相关分析、相干分析等l 数据融合分析矢谱分析、矢功率谱分析、进动谱分析、全信息分析、轴心位置（稳态）l 瞬态过程分析波德图、极坐标图、三维频谱图、轴心位置（瞬态）、坎贝尔图l 非平稳过程分析

14、小波分析、短时FFT分析、Wigner分布通过对新风井主扇风机振动信号和工艺信号的在线监测，使您的设备历史运行状态全掌握；丰富的波形和频谱棒图等显示方式，使您能够清晰地判断设备的运行状态。不但可以在设备失效前及时检测捕捉到故障信息对设备进行保护而且对设备运行趋势进行管理，为设备的维修提供依据。最大限度地保证风机的安全有效经济运行从而保证各种工艺目的参数达到安全要求。3.2调度室监测显示：1) 主界面 图2   调度室主控界面    本界面中按照现场分布实际情况设置，上部为2#风机，下部为1#风机。正在运行的风机显示为绿色，停止的风机显示灰色，显示切换不需要人为