煤矿风机论文

煤矿风机论文（精选10篇）

煤矿风机论文 篇1

在煤矿生产中风机源源不断的向矿井输送新鲜空气, 及时排除瓦斯、粉尘等污浊气体, 保障矿井的安全生产, 而一旦煤矿风机出现运行故障, 会严重威胁工作人员的生命安全。随着现代化煤矿风机的快速发展, 其内部结构越来越复杂, 加上运行环境的多变性, 造成煤矿风机故障率不断提高。通过采用多种现代化的智能诊断方法, 快速、准确地诊断煤矿风机故障程度、故障类型和故障位置, 有针对性采取有效的维修措施, 提高煤矿风机运行的安全性和可靠性。

1 煤矿风机运行的常见故障

煤矿风机运行环境恶劣、运行参数多变和内部结构复杂, 在长时间的运行中煤矿风机的故障部位和故障形式往往不同, 因此煤矿工作人员应注意及时总结和归纳煤矿风机运行的常见故障, 找出风机故障部位和故障类型之间存在的联系, 建立煤矿风机故障类型和故障征兆之间的定性关系, 当煤矿风机发生运行故障时, 能够快速地判别故障类型, 为煤矿风机的故障诊断、故障识别和故障排除奠定良好的基础。

在煤矿风机运行中, 经常出现以下常见故障:其一, 由于风管连接口漏气、叶轮上粘黏大量油污、输送带松弛等, 风机送风量逐渐减弱;其二, 由于轴承故障、润滑油劣化、轴承安装错误等, 导致风机轴承释放大量热量;其三, 由于供电线不合理、输入电压较高、电机超负荷运转等, 风机电机温度过高;其四, 螺栓松动、轴承碰擦、不平衡或叶轮变形[1], 导致整个风机剧烈震动;其五, 输送带不对称或者由于长时间磨损输送带松弛, 使得风机输送和跳动。虽然根据煤矿风机运行故障可以初步识别故障类型, 但是不能准确的定位风机故障程度和故障位置, 无法为煤矿风机故障维修提供全面的资料, 有时煤矿风机故障表现不明显, 很容易淹没在环境噪声中, 难以快速有效地识别风机故障, 造成严重的安全事故。

为了更加准确地确定煤矿风机的故障程度和故障部位, 应在煤矿风机的合适位置安装油液、声发射、振动等监测传感器, 采集煤矿风机的实时运行信号, 再利用现代化的智能诊断方法对煤矿风机进行多层次、多角度的故障诊断。

2 煤矿风机故障的智能诊断

煤矿风机结构具有耦合性和复杂性的特点, 其运行故障呈现出模糊性、相关性和非线性, 煤矿风机故障诊断存在很大难度。模糊理论、专家系统和人工神经网络等人工智能方法可实现自推理、自适应和自学习等优点, 能够很好地解决煤矿风机故障诊断的模糊性、时变性和非线性等问题, 故障诊断结果更加可靠和精确。另外, 煤矿风机故障的智能诊断可不断提高煤矿企业的智能化和自动化管理水平, 为煤矿风机故障维护管理奠定良好的基础。

2.1 基于专家系统的故障诊断

专家系统是一种将多个领域专家的经验和知识组合起来的模仿人类大脑的推理系统, 包括人机交互界面、推理系统和数据库等, 专家系统具有很强的推理性和解释性, 在煤矿风机故障诊断中应用专家系统, 可有效判别故障类型和部位。基于专家系统的煤矿风机故障智能诊断, 首先要建立风机故障模型, 对常见的煤矿风机故障类型和故障敏感特征, 根据树形结构和生成式规则等知识表示方法, 建立煤矿风机故障的案例规则库[2]。在诊断煤矿风机故障时, 将故障敏感特征和故障类型输入风机故障规则库。通过案列推理、规则推理、模糊逻辑等推理方式, 专家系统可找出最相似的故障类型和故障敏感特征, 输出准确的故障诊断结果。煤矿风机故障的专家系统智能诊断方法模拟了人类的推理逻辑和思维逻辑, 符合人们正常的思维逻辑习惯, 其综合利用多个领域的知识, 相关故障诊断结果比较合理, 但是也由于在线实用性差、推理组合过多和知识获取困难等问题, 限制了专家系统在煤矿风机故障诊断中的广泛应用, 在未来发展过程中应加大研究力度。

2.2 基于神经网络的故障诊断

神经网络是一种自适应、非线性由多个处理单元组成的信息处理系统, 基于神经网络的煤矿风机故障诊断, 可有效解决风机故障的非线性问题, 实现智能化和自动化的煤矿风机故障。将煤矿风机常见故障振动信号的倍频、基频、分频作为煤矿风机故障神经网络诊断的输入, 将煤矿风机叶片故障、主轴不对中、不平衡等故障类型作为风机故障神经网络诊断的输出, 进行故障诊断监督学习。神经网络通过合理设置各个神经单元的偏置阈值和连接权重, 使风机故障的敏感特征和风机故障类型相对应, 进行煤矿风机故障诊断。神经网络具有自学习、自适应、记忆、推测、联想等功能, 可并行处理煤矿风机故障模式的识别问题。当前, 基于神经网络的煤矿风机故障诊断方法主要包括LVQ神经网络、概率神经网络、BP神经网络等[3], 以风机故障振动的敏感特征作为神经网络的输入, 并且利用监督学习分析风机故障类型, 从而精确诊断煤矿风机运行故障。当前, 神经网络在煤矿风机故障诊断中的应用非常广泛, 但是也存在着难以确定网络结构、陷入局部优化等问题, 在未来发展过程中, 可将神经网络和模糊逻辑、专家系统进行有效结合, 不断提高煤矿风机故障诊断效率。

2.3 基于混合智能的故障诊断

专家系统主要是借助于人的逻辑思维和经验思维, 人工神经网络是通过模拟人的创造思维和形象思维, 将专家系统和人工神经网络结合起来用于煤矿风机故障诊断可取得更好的效果。专家系统可利用神经网络的自学习能力来解决知识获取难的问题, 而神经网络可利用专家系统较强的解释能力来解决其黑箱特性, 在煤矿风机故障诊断过程中, 优化某些参数, 如专家系统的自适应参数和隶属度函数、神经网络的神经元数目和隐层数, 可利用蚁群算法、遗传算法等人工智能方法来求解这些问题。基于混合智能的煤矿风机故障诊断通过综合利用多个人工智能方法来准确诊断风机故障, 可充分发挥不同诊断方法的优点, 弥补不足, 混合智能的故障诊断方法是未来煤矿风机故障智能诊断的主要方向。

3 结束语

煤矿风机长时间处于恶劣的运行环境中很容易出现各种运行故障, 专家系统和神经网络等人工智能方法具有自推理、自适应、自学习等能力, 可用于煤矿风机设备强耦合、非线性的故障诊断中, 从而提升煤矿企业的智能化和自动化故障维护和管理水平。当前, 很多人工智能方法在煤矿风机故障诊断中展示出优越的特性, 在未来发展过程中, 应对综合利用多种人工智能方法实现高效率、高精度、低成本的煤矿风机故障诊断加大研究力度。

摘要：煤矿风机作为一种重要机械设备, 其运行状态直接关系着煤矿的生产运营, 由于煤矿风机的工作环境恶劣、运行时间长, 不可避免会发生各种故障, 为了提高煤矿风机运行的安全性和稳定性, 必须做好煤矿风机故障的智能诊断, 采用先进的智能诊断技术, 快速识别风机故障, 做好煤矿风机故障排除, 不断提高煤矿企业的经济效益。本文分析了煤矿风机运行的常见故障, 阐述了煤矿风机故障的智能诊断。

关键词：煤矿,风机故障,智能诊断

参考文献

[1]李晶, 刘国华.基于人工智能的煤矿风机故障诊断方法[J].煤矿机械, 2013, 12:262-264.

[2]高兵兵, 蒋占四, 张应红, 胡志鹏, 韩晋栋.煤矿风机小波神经网络故障诊断系统研究[J].煤矿机械, 2014, 03:227-229.

[3]臧红岩.矿井风机故障智能诊断研究[D].山东轻工业学院, 2011.

煤矿风机论文 篇2

一 通 三 防 责 任 管 理 制 度

煤矿通风科编制

主要通风机房管理规定

一、根据《煤矿安全规程》第121条、122条、123条、124条相关内容规定，主要通风机房和主要通风机必须有各种管理制度、运行记录、图纸资料、图牌板等。

二、主要通风机房内必须配备以下制度：

1、主要通风机司机安全岗位责任制；

2、主要通风机操作规程；

3、主要通风机运行、维修、保养制度；

4、管理人员上岗查岗制；

5、要害场所管理制；

6、司机交接班制；

7、巡回检查制。

三、主要通风机房内必须配备以下挂图：

1、主要通风机供电系统图；

2、电气控制图；

3、设备布置图；

4、润滑系统图。

四、主要通风机房内必须有以下记录：

1、设备运行记录；

2、交接班记录；

3、管理人员上岗查岗、检查记录；

4、设备检查、检修、保养记录；

5、外来人员参观（检查）记录。

五、主要通风机房内必须配备以下设施：

1、有照明，并配备应急照明，和巡回检查用移动照明；

2、有直通矿调度室专用电话，并保证畅通无阻；

3、有干粉灭火器，数量不得少于4个；

4、有灭火用的干河沙，数量不得0.5m3；

5、有一般检修用的工具（试电笔、改刀、搬手等）。

六、主要通风机房内严禁发生下列事件：

1、机房内使用电炉、明火取暖；

2、机房存放各种油脂、易燃材料和工作无关的物件；

3、机房内吸烟；

4、机房内干与值班无关的事；

5、无关人员进入机房内。

金鸡山煤矿订

主通风机司机岗位责任制

１、熟悉抽风机的技术特征、构造和性能，严格执行安全操作规程和有关的安全制度，保证设备安全运转。

２、风机开动前应同所属配电房取得联系。倒风机前应请示矿调度室，得到允许后方准操作。没有矿调度室的命令，不准随意倒换风机。３、了解反风操作顺序，会独立反风。

４、运转中的风机如发生危害人身或设备安全的重大事故时，应立刻停机，并在十分钟内启动备用风机，然后向矿调度室和机电科汇报情况。

５、运转中的风机，每半小时检查一次电流表、电压表、功率因数表、负压表的指示是否正常，电机及轴承的各部温度是否正常，风机运行有无异响、震动情况，每小时认真填写一次运转日志，发现问题及时处理或汇报。

６、认真执行交接班制度，严守工作岗位，不得擅离职守，不准睡觉或干与本职工作无关的事情。

７、保管好各种材料、配件和工具，搞好设备和环境卫生。８、认真执行保卫制度，做好要害部门的保卫工作，非工作人员不准入内。

金鸡山煤矿订

主要通风机司机操作规程

一、开车前的准备工作。

1、检查电气设备、设施、启动装置及接地装置是否正常、可靠。

2、检查风机外机械部分，检查内容：扩散塔、变接头、扩散器、主机、集流器、风筒、闸门、观察孔、防爆门、风门。

3．检查各部分连接螺栓是否松动。

4．检查三相电压是否正常，电气设备是否灵活可靠。

5、确认各部正常后，向矿调度室汇报，并听从调度室指挥。

二、启动

1、启动风机的基本原则：

⑴启动1#风机必须使用一回路电源。⑵启动2#风机必须使用二回路电源。⑶倒换风机时联络开关必须断开。⑷接矿调度室开车指令后，方可启动风机。

2、启动1#风机的操作程序

⑴合上一回路电源总开关，观察电压表，三相电压必须平衡。⑵合上1#风机启动柜空气开关。⑶按正转按钮（风机正转）。⑷按正转按钮→观察电流表。⑸打开电动闸门，1#风机启动结束。

3、启动2#风机的操作程序：

⑴合上二回路电源总开关，观察电压表，三相电压必须平衡。

⑵合上2#风机启动柜空气开关。⑶按正转按钮（风机正转）。⑷按正转按钮→观察电流表。⑸打开电动闸门，2#风机启动结束。

三、倒换风机操作：

1、当运行风机出现故障或计划性倒换风机时，必须经矿调度室同意。倒机操作应在10分钟之内完成。

2、停风状态下的倒机操作：

⑴按启动步骤启动备用风机，正常运转后再进行风门倒换。⑵操作完毕后，立即向调度室汇报。

3、不停风倒机操作： ⑴按启动步骤启动备用风机。

⑵正常运转后，由值班司机完成风门倒换操作。注意运行中的风机电动闸门调到需要的角度，停止运行的风机电动闸门应关闭严密。

⑶操作完毕后，应立即向调度室汇报，并作好记录。

⑷原运行风机空运20分钟后，按正常停机步骤停机。并向调度室汇报。

四、反风操作：

1、接到矿调度室反风指令后，按程序停车。

2、把防爆门的门杠住。3、1#风机反风操作时的程序是： ⑴按停止按钮停机。

⑵正转停止，刹车停车后,起动反转按钮（风机反转）。⑶按反转按钮→观察电流表。⑷1#风机反风操作结束。4、2#风机反风操作程序是： ⑴按停止按钮停机。

⑵正转停止，刹车停车后,起动反转按钮（风机反转）。⑶按反转按钮→观察电流表。⑷2#风机反风操作结束。5、1#或2#风反风操作应5分钟之内完成。

6、反风操作应在10分钟之内改变巷道中的风流方向。

7、接到停止反风命令后，按程序停机，并按正转操作程序启动风机。

五、停机

1、正常情况下停机：

风机在运行中，司机接到调度室停机通知后，按控制柜上的“停止”按钮，断开正转开关至“0”位。让风机自然停止运转，并打开防爆门，以便充分利用自然通风。

⑴停1#风机的操作顺序是：按停止按钮停机→切断空气开关。⑵停2#风机的操作顺序是：按2#停止按钮→切断空气开关

2、事故停机：

风机在运行中，如因突然停电、雷击等造成突然停机，应及时报告矿调度室，并查明原因，迅速处理。在10分钟内恢复正常通风。如问题较大，一时处理不了，应马上报告矿调度室。

运行风机出现叶片折断、断轴、轴承损坏等和电气故障等严重情况，危及设备安全时值班司机可以先停机，后向调度室汇报，并立即启动备用风机。

六、运行中的注意事项：

1．经常注意电压表、电流表、电机定子温度、轴承温度、压差计、设备各部分的温度要正常，轴承温度不超过750C，电机温升不得超过600C。三相电压，三相电流应平衡，风机运行应平稳，无异常振动。

2、定时检查人行道风门是否关闭好、防爆门是否关闭好、有无漏风、漏风是否严重。

3、巡视时注意听运行中的风机有无异常声音和气味。

4、观察“U”型水柱器的水柱有无异常。

5、注意风机各部有无异响，有无剧烈振动和放电打火现象；风机基础有无裂纹和变形；机座有无振动和位移；并将检查及处理情况填入运行记录中。

6、每班必须认真填写好运行记录，每小时记录一次设备的运行参数（电压、电流、轴承温度、压差计等）。

金鸡山煤矿订

主要通风机交接班制

一、接班司机按规定时间提前10分钟到达机房，与交班司机做好交接班工作。

二、交班时必须按操作规程所规定的内容进行检查和交接。检查工作由交接班司机共同进行，做到交班人交待清楚，接班人明确无误。交班出现的未解决的隐患，同交班司机负责处理，不能处理时向机电队和调度室汇报，听候处理。按班后出现的问题交班司机概不负责。

三、在交接班时间内，若接班司机末到机房，交班司机不得离开机房，并向机电队反应具体情况，并听从连队安排。

四、交班司机应做到“五交”和“五不交”。“五交”：

1、交设备和机房的清洁卫生；

2、交工具配件齐全；

3、交运行记录；

4、交运行注意事项；

5、交共同检查所属设备、设施； “五不交”：

1、不交班给喝了酒的司机；

2、不交班给有病的司机；

3、处理事故时，末经领导同意不交班；

4、接班司机末到不交给其他人；

5、设备和环境卫生末做好不交班；

五、交班司机和接班司机双方必须认真履行好交接工作，并作好交接班记录。金鸡山煤矿订

主要通风机运行、维修、保养规定

一、主要通风机运行规定：

1、严格执行《煤矿安全规程》第123条规定：即运行中的风机每小时必须抄录运行记录，其内容是：电流、电压、电机温度、轴承温度、负压、风速等等。

2、运行中的风机每两小时巡回检查一次，检查内容：扩散塔、变接头、扩散器、主机、集流器、风筒、闸门、观察孔、防爆门、风门、控制柜外观、接地线、接地极、防雷装置等。

3、运行中的风机还必须检查各连接件和坚固件等。

二、主要通风机检查、检修规定：

1、必须坚持日检查、周检查、月检修、年检修。

2、日检查（日常检查）由司机负责，检查内容如下： ⑴机械部分： ① 机械设备外壳螺栓、连接螺栓、支承轮子及螺栓； ② 防爆门的密封。⑵电气部分 ①接地螺栓，接地线； ②防爆电动机接线盒、电动闸门接线盒； ③配电柜外接地线，电动闸门控制箱接地线等。⑶润滑部分： ①支承轮轴承的润滑； ②主电机轴承的润滑。

3、周检查：由机电班的电钳工每周对使用和备用的风机进行一次机械、电气、润滑的全面检查。每次检查必须作好原始记录。

4、月维修：由机电班电钳班长参加，对使用和备用的风机进行一次机械、电气、润滑的全面检查。每次检查必须作好原始记录。

5、年检修：由机电科制定检修计划，并由机运队队长、机电科长参加，对主要通风机进行一次机械、电气、润滑的全面检修，确保主要通风机安全、可靠、经济合理地运行。年检修要作好原始记录，记录交机电科保存。

三、主要通风机保养规定：

1、保养内容：（1）机械部分；扩散塔、变接头、扩散器、主机、集流器、风筒、闸门、观察孔、防爆门、风门等；（2）电气部分；电动机、控制柜、电动闸门、接地装置等；（3）润滑部分：支承轮轴承的润滑、主电机轴承的润滑。

2、保养时间： 每周一级保养一次；每月二级保养一次；每年三级保养一次。

3、保养方式：（1）一级保养以操作工为主，维修工为辅；（2）二级保养以维修工为主，操作工为辅；（3）三级保养（包含设备中修）以机电电钳工为主，班队长参加；（4）对运行的设备实行一级保养，对备用的设备实行二、三级保养。

4、主要通风机的日常检查、检修时进行定期保养，定期保养必须作好相应的原始记录。金鸡山煤矿订

主要通风机巡回检查制

一、主要通风机必须实行巡回检查制。

二、巡回检查制的内容：

1、值班司机巡回检查内容： ⑴巡视电气开关柜、电压、电流、电机温度、轴承温度、压差计等。⑵机械部分、扩散塔、变接头、扩散器、主机、集流器、风筒、闸门、观察孔、防爆门、风门等； ⑶每两个小时必须巡视一次。

2、电钳维修工巡回检查内容： ⑴巡视电气开关柜、接地线、避雷装置、电机温度、轴承温度； ⑵机械部分、扩散塔、变接头、扩散器、主机、集流器、风筒、闸门、观察孔、防爆门、风门等； ⑶风机的润滑情况、托轮的润滑； ⑷电钳工每周必须巡回检查一次。

3、机电电科长、机运科长、机电矿长、机电工程技术人员巡视检查内容： ⑴设备运行情况、设备完好状态； ⑵安全保护设施使用情况； ⑶运行记录、执行制度情况； ⑷机运队长、机运副队长每旬必须巡视检查一次。⑸机电矿长、机运科长、机电工程技术员、设备管理员每月必须巡视检查一次。

三、巡回检查制度必须长期坚持，各级、各部门不得以任何理由、任何借口取消巡回检查。

四、设备巡回检查在时间安排上可与安全检查同步进行。金鸡山煤矿订

事故处理规程

1、处理事故的要求：

（1）、发生事故时，值班员必须沉着、迅速、准确地进行处理，不应慌乱匆忙或未经慎重考虑即进行处理，以免事故扩大。

（2）、尽力限制事故的发展，找出事故的根源，并消除对人身及设备安全的威胁。

（3）、改变运行方式，使供气尽快恢复正常。

2、对事故现场人员的要求：

在处理事故时，除有关领导和有关人员外，其它外来或无关人员应退出事故现场。

3、处理事故的组织领导：

发生事故时，值班人员应将事故情况简单明了、准确及时地汇报给队（科）负责人，听从他们关于处理事故的指挥。

4、事故处理过程中的分工：

在事故处理过程中，值班员既要积极处理，又要有明确分工，并将事故发生的原因及处理过程做好详细记录。如在交接班时发生事故，应由交班人员处理，接班人做助手。

金鸡山煤矿订

干部上岗检查制度

为维护设备的正常运转，检查设备的运行情况，督促各工种及操作值班人员严格执行操作规程，矿、科、队各级领导、技术人员必须严格履行干部上岗检查制度。

矿机电部门的领导，主管机电的矿长、机电总工、机运队及有关机电技术人员，每月必须进行一次上岗检查，检查内容如下：

1、检查设备运转情况，是否带病运转；

2、检查操作人员是否严格执行安全操作规程，有无违章违纪现象；

3、检查运转设备有无跑、冒、滴、漏现象；

4、检查设备维修保养情况，定期检修情况。

5、检查各种记录填写和文明生产情况。

煤矿风机论文 篇3

【关键词】原因分析；提高途径；检修

0.引言

煤矿通风机承担着重要的责任感，它需要将有害气体以及一些微小的颗粒及时地排出，还需要及时地引入新鲜的空气。所以提高通风机的工作效率是具有重大意义的。煤矿井下的环境是很复杂多变的，通风机很容易收到影响，进而降低工作效率，本文对主要影响因素进行了分析，从而得出解决影响因素的主要措施。

1.煤矿主通风机效率低的原因分析

1.1风机本身性能不好

据统计，目前我国在用的通风机中80%以上都是70B2、2BY等|轴流式通风机和9-57、4-62等离心通风机。这些通风机普遍存在着性能差、效率低的问题，已被国家列为淘汰产品。其中，9-57型风机的最高效率低于65%，而70B2风机的最高静压效率也仅为70%。性能不好主要表现在以下几点：一是风机进风口部件不齐全或结构不合理；二是风机间隙过大；三是整流器导叶不齐全或被锈蚀。

1.2通风机附属装置的影响

通风机由风机主体和附属装置组成，两个部分协调工作才能保证风机的工作效率，所以降低通风机工作效率的因素中还有附属设备性能不良的因素。散热器是通风机附属设备之一，电机在工作过程必然会产生热量，通过散热装置将热量从电机内部散出，如果散热器性能不良就会使得通风机内积存过多的热量，影响其工作效率；引风道是产生风的通道，空气从引风道进入通风机内部，引风口与大气压是存在很大差值的，空气受压强差作用以一定速递进入引风道内，如果引风道结构不合理，会使空气产生涡流，降低通风效率。另外，引风口直径如果不合理，还会产生漏风现象。通风机所需的起动电流是很大的，实际工作中采用起动设备来降低起动电流，还需要电磁继电器来对通风机进行控制，如果这些设备不良，也会降低通风机的工作性能。

2.提高煤矿主通风机效率的途径

2.1提高风机本体的工作性能

（1）将不扭曲叶片变为扭曲叶片。当矿井风阻较小时，可用扭曲叶片代替70B2系列风机的直叶片，并相应调整动叶和导叶数量及导叶角度，以提高风机的效率。

（2）采用新型高效率低耗风机替换老式风机。对于长期处于低效运转及国家公布为淘汰产品的风机，应及时采取果断措施，将其换为新型节能产品。因为矿井主要通风装置是昼夜不停运转的，耗电量相当惊人，虽然更换风机要花费一笔费用，但维持老式风机运转的费用将相当巨大，在经济上可谓是得不偿失。

（3）采用合理的进风结构。改进进风口的结构，可使进风口处漏风和涡流通渠道损失降低，提高了风机效率。

（4）提高导叶角度。70B2、BY等老式轴流通风机和2K60新型通风机的高效区都在高压区。如矿井的通风网络受阻力小，就会使风机长期在低效区运行。通过调节导叶角度的方法来改善风机的性能，提高风机效率，但风机动叶与导叶之间，必须有一个最佳的匹配角度。

（5）提高风机转速。改变风机转速，也是一种改变通风机本身特性的调节方法，具体做法是，如果通风机和电动机之间是见接传动的，可改变皮带轮直径的大小来增加转速，如果通风机和电动机之间是直接传动的，则改变电动机的转速或更换电动机的转速或更换电动机。

2.2改造附属设备，提高风机效率

（1）提高散热性能。改造散热器的结构，使用科学合理的散热结构可以提高通风机散热性能，减少内部热能的积累，同时也可保证风机的工作效率。提高散热器性能的主要方式就是增大散热表面积，使用热导率大的材料，但是同时也要考虑到散热孔的直径，盲目地增大散热直径会使得散热器内部吸附过多的灰尘，阻塞散热孔，反而会降低散热效率。

（2）改造引风道结构。改造引风道应注意以下几点：一是引风道要是流线形二是其曲率半径和坡度要适合；三是内部不能有障碍物；四是此风道断面最好是圆形，但其长、宽及直径应和风机入口直径相匹配。

（3）合理选择机型，提高电机负荷率。对于新上马或改造项目，要注意风机型号的选择。风机要与矿井风网相匹配。选择匹配的风机，电机负荷率提高后可提高电机效率和功率因数，减少电能损耗。

（4）对防爆门的要求。装有主要通风机得出风井口，应安装防爆门。无论是斜井还是立井口所安置的防爆门都不得小于出风井口的断面积，并应正对出风井口的风流方向，当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气囊将防爆门掀起，可保护主要通风机免受损坏。

2.3提高安装质量，及时检修

（1）减小风机径向间隙。在安装风机时，应注意不能使径向间隙过大，不少矿井将径向间隙减小后，取得了较好的效果。

（2）调整叶片安装角度差。安装叶片时，如各叶片的安装角度不能保持一致，就会引起翼栅间距不等，增大叶片间的气流阻力，增大冲击和涡流损失，降低风机效率。因此必须调整叶片安装角的偏差，以提高风机效率。

（3）加大检修力度。通风机长时间处于工作状态，而且煤矿外部环境复杂，很容易造成通风机的损坏。所以，需要加大对于通风机的检修力度才能切实地提高其工作效率。检修工作需要做到位，对于通风机的各个部件都需要进行仔细地检查，不能只顾主要部分而忽略必要部分，各个部分协调地配合才能保证通风机正常工作。检修工作的频率要增加，因矿内变化程度高，所以需要定期地对通风机进行检修。相关部门要加强对于检修技术的研发与检修设备的引进工作，提高检修工作的效果。

（4）设置通风机管理员。在煤矿的开采过程中使用通风机来加强矿内空气的流通，由于矿内情况比较复杂，具有多变性，有害气体可能随时出现，所以必须保持通风机的工作状态。有些开矿部门忽视了对通风机的管理，这很容易造成安全事故。矿内的机械设备比较多，用电量也非常多，各个机电设备之间很可能会发生电磁干扰，影响彼此的工作效率，设置专门人员来管理通风机可以保持通风机的工作效率，当发现其受到干扰时，可以适当关闭一些不在使用状态的机电设备，这样可以提高通风机工作效率。煤矿内的微小颗粒是很多的，悬浮在空气中，随着空气流动，颗粒进入通风机不及时清理就会产生通风管道阻塞的现象，严重影响通风效率，设置通风机管理员可以及时地对杂质进行清理，解决上述问题。另外，通风机在工作过程中，由于摩擦力的作用，会使通风机外部带上电荷，通过静电作用吸附空气中的颗粒物质，这些物质粘在通风机表面会影响通风机的散热，进而影响工作效率。设置通风机管理员，让管理员及时地擦掉外部灰尘可以保证通风机的工作性能。

3.结语

煤是重要的自然资源，利用煤我们可以生产出所需的物品，利用煤我们可以获得所需的能源。煤矿开采是保证经济发展顺利进行的重要工作，，然而煤矿开采是具有一定危险性的，需要开采人员进入到地表以下很深的位置，地表下空气流动速度是很低的，需要使用通风机来引入新鲜的空气，通风机对于煤矿开采工作是非常重要的，本文结合影响通风机工作效率的因素，提出了解决的方法，（下转第380页）（上接第336页）希望能为相关部门提供一些参考。提高通风机工作效率的措施主要是改进其主体与附属设备的工作性能，相关部门需要做好技术研发工作，设计出转速更高的主体设备，还需要加强检修力度，防止通风机受到外部环境的干扰。

【参考文献】

[1]王德明.矿井通风与安全[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

[2]傅贵.矿井通风系统分析与优化[M].北京：机械工业出版社，1995.

煤矿压风机远程监控系统设计 篇4

PLC带负载能力较强, 又同时具有逻辑处理功能和数据运算能力, 能够适用在各种工业数字控制环境下, 并且一般可以直接驱动电磁阀和交流接触器等。随着PLC通信能力和网络模块的增强, 可以很方便就能组成各种控制组或控制系统网络。

PLC选型需从两个方面考虑。其一, 所选PLC的I/O点数不仅要能满足应用的需求, 并且要留有适当的余量。通常在选用时只需要在输入输出点数的基础上再增加10%~20%的余量作为估算数据即可。其二, 选用的PLC存储器的容量无需太大, 能满足程序的存储即可, 但同样也要留有一定储器余量。其估算数据同时与数字量和模拟量的I/O点数、控制要求等相关。通常选用芯片的存储量为数字量I/O点数的10~15倍, 再加上模拟I/O点数的100倍, 另外再加此数的25%作为余量。

综合考虑本应用的实际情况, 型号S7-300系列的PLC不仅具备强大的稳定性、丰富的扩展性、充足的指令集等功能外, 并同时满足本系统所需I/O点数、存储器的容量、兼顾了适当的功能冗余和经济性, 因此本系统选用S7-CPU315作为核心微控制器。

2 压风机系统组成结构

本压风机组由四个机组组成, 各机组均能够完成对各自机组运行状态的监测控制, 检测数据包括压力传感器的测量值、温度传感器的测量值、电流互感感器的测量值、电压互感感器的测量值等, 核心组建控制柜采用英格索兰公司的SG控制器。各传感器采集到的数字信号经过SG控制器送到PLC中, 在PLC中完成对数据的分析处理, 显示在控制机房中的上位机里。同时操作人员还可以根据管网压力等相关参数的监测情况对压风机系统设备手动执行启动、停止等操作行为。控制系统结构如图1所示。

控制系统可划分为3层, 如下:

现场控制层主要通过自带的SG控制器与各传感器相连, 根据采集的数据或远程命令进行本地控制。监测的数据有排气压力、排气温度、冷却水温度、电机定子温度、风包温度、润滑油温度、冷却水压力、润滑油压力检测等。根据设定参数, 通过SG控制器控制压风机的运行。

中央监测层的主体是PLC控制器, 主要负责接收现场控制层中传过来的风机信号参数, 经过计算处理将数据送到远程控制层的上位机里, 同时接受上位机对风机启停、反转及调速等控制指令, 执行内部梯形图程序对分站中的风机分别操作, 另外在包含有PLC的在线监测柜中还连接着一些辅助设备, 如小型断路器、熔断器、中间继电器及端子排等, 对PLC中关于开关量和模拟量的内部电路进行保护, 并保证其运行平稳。

远程监控层主要通过位机组态软件对现场控制层的操作, 同时实时监控压风机的系统状态、设定好参数以及相关报警提示提示信息, 更重要的是记录整个压风机控制系统的运行状态数据。对整个压风机系统的操作均通过上位机对下位机发送操作指令, 然后由下位机执行各种控制, 例如启停、调度等。当系统检测到出现故障时, 上位机同样能够即时显示出故障时的参数值并发出相应的声光报警。由于设定好了故障提示参数, 操作人员便可很容易发现具体的故障类型, 及时采取应急控制措施, 最大限度的减少系统损失。

3 上位机监控系统

上位机建立在Windows7操作系统平台中, 使用研华工控机作上位机监控系统。压风机监控系统采用“IFIX”监控软件可视化的监控画面在工控机上建立人机接口, 有利于对现场实时监控。IFIX具有一个集成开发环境Intellution工作台, 工作台具有先进完善的图形生成功能。

组态软件具有设备驱动程序丰富和组态方式灵活等优点, 同时还具备数据链接的功能。组态软件通过I/O变量与外部设备连接进行数据交换, 下位机则通过485总线和上位机进行数据交换, 进而实现了上位机对现场压风机的远程监控。上位机的功能主要概括为以下四个方面:监控画面、报警系统、报表的打印和用户权限管理。

3.1 监控画面

监控系统画面由图形编辑器中的基本元件或图形库中的对象制作而成, 将相应的变量与每个对象一对一连接, 现场传感器检测到数据经过PLC运算处理后实时的显示在画面中。上位机监控系统的监控画面主要组成包括:主流程界面、参数设定界面、报警信息界面、趋势曲线界面。操作员可以根据需要任意切换界面进行查看。图2主流程界面中, 监控系统实时显示出了排气压力、排气温度、风包温度、压风机电流等模拟量。

3.2 报警系统

报警系统用于实现对报警信息的编辑, 具体包括被报警事件日期、时间、内容以及当时的变量值等。对于各种编辑的故障类型的报警信息, 根据报警提示可以很容易判断具体的报警事件, 能提高操作人员对事故的处理效率。

3.3 报表的打印

监控系统能提供实时报表打印, 本系统能够提供实时或是某个时段的报表打印, 这个对分析系统的运行状态至关重要。压风机系统是个相对复杂的系统, 因此发生故障的概率也会很高, 一旦系统故障, 有了实时报表的支撑, 便可以迅速找到问题的根源, 分析出原因后进一步改进完善系统。

3.4 用户权限管理

设置了用户权限管理后, 要对各种设备进行控制操作, 只有具有管理员权限的用户在登陆后才可以。而不具有管理员权限的用户就只能查看, 这样便可以合理有效的管理整个系统, 不至于出现乱操作而引发的事故。

4 结束语

煤矿生产中安全是最重要的, 而一个智能高效的压风机系统是必不可少的。本系统实现了远程实时监控压风机工作状态, 在减轻了操作人员工作强度的同时, 还可以有效避免人工操作出现的误操作, 降低操作人员的安全风险。并对提高整个煤矿压风机系统的智能化程度和生产安全性具有很重要的现实意义。

摘要：为解决煤矿压风机系统过度依赖现场操作人员, 且无法实时监测系统状态, 同时又能减轻操作人员工作强度, 提高煤矿压风机系统智能化程度。应用现代计算机、自动控制, 以及通信等技术, 实现远程实时监测压风机系统运行参数并远程控制压风机系统运行。所述基于IFIX组态软件设计的煤矿压风机远程监控系统, 在实际应用中实现了对整个压风机运行状态的实时监测、显示、控制和报警。

关键词：压风机,远程监控,IFIX,组态软件,上位机

参考文献

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[2]杨华蓉, 徐继燕.基于iFIX的煤矿综合自动化监控系统设计与实现[J].煤矿机械, 2006, (03) :486-488.

煤矿风机论文 篇5

第一章 总则

第一条 为了加强神华杭锦能源公司塔然高勒煤矿主通风机房的管理，保障矿井主要通风机的安全、可靠运行，提高矿井防灾抗灾能力，根据《煤矿安全规程》、《煤矿机电设备安装手册》及公司相关制度，结合我矿实际制定本办法。

第二条 本办法适用于塔然高勒煤矿主要通风机（以下简称“通风机”）的运行管理。

第二章 组织与职责

第三条 机电科是通风机房正常运行的监管部门，主要职责：

1、负责协调保证通风机房机电设备的正常运行。

2、负责解决通风机房机电设备在运行过程中存在的技术改造工作。

3、负责审核主通风机切换措施。

4、负责每年反风演习时，通风机房机电设备安全运行工作。

5、负责通风机房供电系统图的审核工作。

6、负责检查和督促机电队搞好通风机房的日常运行管理。

7、参与通风机房的日常安全检查工作。

8、负责协调保证通风机房微机监测监控系统的正常运行。

9、负责处理通风机房微机监测监控系统的运行故障。

10、负责通风机房微机监测监控系统系统技术革新工作。

11、负责检查和督促机电队搞好通风房微机监测监控系统的日常维护工作。

第四条 安检科是通风机房安全工作的监管部门，主要职责：

1、负责检查通风机房消防、安全设施的完好工作。

2、负责通风机房的安全隐患排查工作。

3、参与通风机房的日常安全检查工作。

第五条 生产指挥中心（以下简称调度室）是通风机房生产一体化系统运行的监管部门，主要职责：

1、负责调度室生产一体化系统中通风机参数监测监控工作。

2、参与通风机房的日常安全检查工作。

第六条 通风队是通风机房正常运行、风量检测仪器的日常运行的监管部门，主要职责：

1、负责每年反风演习预案的编写，以及反风演习的组织工作。

2、负责通风机的风量检测工作。

3、负责通风机房内通风系统图的绘制，并报矿领导审批。

4、负责检查和督促通风队搞好通风机房风量检测设备的日程维护、故障抢修工作。

5、参与通风机房的日常安全检查工作。

6、负责通风机房内风量检测仪器的日常维护，故障时抢修。

7、负责通风机房内风量检测仪器的技术革新工作。第七条 机电队是通风机房日常运行管理单位，主要职责：

1、负责通风机房日常运行、维护、故障抢修工作。

2、负责通风机房岗位制度、检修制度、巡检制度、日常运行记录、大修记录等制度的制定。

3、负责通风机房的技术革新工作。

4、负责每月的风机切换，负责风机切换措施的编制，并报机电科审核和矿领导审批。

5、每年的反风演习的具体实施工作。

6、负责通风机房隐患排查，以及隐患整改工作。

7、供电中心负责通风机的双回路电源供电保障。

8、负责绘制通风机房供电系统图的绘制，并报机电科审核和矿领导审批。

9、负责通风机区域内的文明卫生、消防设施维护工作。

第三章 通风机运行

第八条 机电队每月10日前切换一次风机，切换周期不得超过30天。切换前必须对风机及其附属装置进行全面检查和维护。每次切换风机时间不能超过10分钟，切换风机必须制定安全技术措施，并经相关业务部门及矿领导审批。

第九条 因检修、停电或者其他原因停止通风机运转时，必须制定停风措施，并经相关业务部门及矿领导审批。变电站停电影响通风机运转时，必须提前将预计停电时间通知调度室。通风机停止运转期间，必须打开风井防爆门，利用自然风压通风。

第十条 通风机需要单机运行时，必须制定安全技术措施，经相关业务部门及矿领导审批。并报公司总调度室、机电管理部、安健环部等相关部门备案。第十一条 机电队每月应对风机进行一次常规检查，检查项目参照月检内容标准；通风队每季度对反风设施进行检查；防爆门每6个月检查维修1次。检查要有记录。

第十二条 风机运行岗位工应认真观察风机在运行中的声音、震动符合要求；风机各段与部件连接必须紧固；防爆门及平衡锤配重、油封符合要求，风门严密不漏风。存在问题应及时向机电队报告。不影响风机正常运转的隐患，机电队自行处理。若存在重大隐患，应及时汇报矿机电科、生产指挥中心。

第十三条 机电队应组织对风机运行岗位工进行通风机停止运转相关应急救援预案、处置方案的学习，熟悉相关预案流程，并做好学习记录。

第十四条 风机房正常运行时，一台完好运行，一台完好备用。要求严禁风机非正常运行。运行风机必须完好。备用风机存在隐患，要求在一个工作日内处理完毕。存在大隐患，要求不应超过两个工作日。

第十五条 主风机房内技术革新项目，必需报请机电科、通风队等部门审核和矿领导审批，同意后方可组织实施。

第十六条 机电队调整风机风叶的角度，必须报机电科和通风队审核及分管领导、总工程师审批。调整完毕通风队必须检测风量。

第十七条 通风队应定期测试风量测试仪器的完好。严禁风量测试仪器带病运行。存在故障必须在一个工作日内处理。

第十八条 通风队应每季度测试一次风量，测试风量时，制定安全技术措施。

第十九条 生产指挥中心应保证微机监测监控系统的完好运行，通信畅通。出现风机参数异常时，及时联系核实、处理。第二十条 机电队应及时提报和储备风机房和通风机易损的配件计划。

第二十一条 机电队风机房运行岗位工必须每隔一个小时，检查风机房各种仪表、电机运行电流和电压、风量、风压、电机温度以及微机监测监控系统显示屏上的显示是否正常，并做记录。每隔三个小时，对主通风机巡视一次，重点检查运行声音和震动是否正常以及连接螺栓有无松动，存在问题应及时汇报，并作详细记录。

第四章 通风机及其附属装置防护

第二十二条 通风机高压电机应设置相间短路、单相接地、过负荷、低电压、温度、相间不平衡及断相等保护。

第二十三条 通风机房应设置通风机停运、故障报警系统装置，并具备声响报警功能。

第二十四条 通风机房内必须安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计等仪表，还必须有直通调度室的电话，并有供电系统图、反风操作系统图、司机岗位责任制和操作规程。

第五章 检查与考核

第二十五条 主风机房内制度不完善，处罚相应管理单位200元。第二十六条 风机切换超过10分钟，处罚相关单位500元。第二十七条 风机房内设备带病运行或存在安全隐患，未及时处理，处罚相关单位500元，处罚责任人200元。

第二十八条 风机存在故障未按要求及时处理、未及时上报，处罚相关管理单位1000元。第二十九条 切换风机没有办理措施审批手续，处罚相关管理单位500元。

第三十条 风机房内图纸未及时更换、更新，与实际不符。处罚相关管理单位500元，处罚责任人200元。

第三十一条 私自调整风机叶片角度，没有报矿相关部门审批，处罚相关管理单位500元，处罚责任人200元。

第三十二条 没有按照要求检测风机的风量，处罚相关单位500元。第三十三条 主通风机和风机房配电室存在安全隐患，致使隐患扩大造成主通风机停转事故。每发生一次处罚相关单位1000元。

第三十四条 机电队没有及时储配易损的配件，导致通风机房设备损坏不能及时维修。每发生一次处罚机电队500元，处罚机电队长100元。造成停风事故的，处罚机电队2000元，处罚责任人300元。

第三十五条 风机房微机监测监控系统存在故障，机电队未及时汇报，每发现一次处罚机电队500元。

第六章 附则

第三十六条 本办法未明确的事宜，严格执行塔然高勒煤矿的相关规定。

煤矿压风机房的噪声控制 篇6

1噪声的控制

1.1吸声控制

吸声控制是利用吸声材料在声波的传播过程中吸收掉一部分声音,目前常用的吸声材料是矿物棉,即离心玻璃棉、岩棉和矿渣棉。吸声材料的吸声性能不仅和流阻有关,还与其容重、厚度、后背空腔、护面材料等因素有关。

(1)厚度。吸声材料的低频吸声系数比中高频的吸声系数低,当增加吸声材料的厚度时,低频吸声系数将会提高,会改善低频的吸声特性。

(2)吸声降噪量。房间做吸声处理前后的声压级之差,即吸声降噪量为,

式中:Q是声源位置的指向性系数,R1和R2是室内做吸声处理前后的房间常数,LP1和LP2是同一测点的声压级,r是测点与声源的距离。

(1)当测点离声源较近时,降噪量很小,即ΔLP=0。

(2)当测点离声源较远时,即在混响半径以外,降噪量可简化为,

由于房间内部的吸声系数都比较小,上式可简化为,

1.2消声控制

目前主要是安装消声器来进行消声,消声器通常在空气动力设备的气流入出口位置或在气流的通道上,能有效地降低声音。消声器的种类有阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、微穿孔板消声器、小孔消声器和有源消声器,主要的区别见表1。

2压风机房的噪声状况与治理

2.1压风机房的噪声分析

该压风机房内部有三台MM350-2S型号的螺杆压风机,其每台的额度功率为350k W,容积流量为64.1m3/min,排气压力为0.8MPa~0.85MPa,重量为9600kg,外形尺寸为4650mm×1930mm×2146mm,该压风机房的北面有三个窗户,西面有四个窗户,南面有三个外开的门,紧挨着东面的是一个配电室。压风机房的噪声主要来源有机械噪声、电磁噪声、空气动力噪声等,该压风机房的噪声以低中频噪声为主。

机械噪声主要是空压机在快速运行时曲柄连杆的撞击声、气缸中活塞的摩擦声、阀片的撞击声和滚珠轴承高速运转时产生的噪声。空气动力学噪声是空压机的主要噪声来源,其包括进气噪声和排气噪声,压风机的气缸进气阀周期的开闭,空气周期的进入气缸的时候,会在进气口附近产生相应的进气噪声,这种噪声可高达103d B以上。压风机在排气的时候其排气量会不断地变化,而且气流会急剧的变化,引起排气管的振动,从而在排气管道中形成了比较大的排气噪声。电磁噪声相对来说比较小,它主要是电机的转子与定子之间的磁场脉动引起的噪声和风扇的气流噪声。

这三台压风机有两台备用,一台运行,所以我们使用专门的噪声测量仪器对正在运行的3号压风机进行噪声测量,我们在正对着3号空压机的门的外部1m处设了一个测点,测试数据见表2。

2.2压风机房的治理措施

由于空压机已经在运行,在空压机本身上进行降噪具有一定的危险性,而且实施起来比较困难,所以采取以吸声和消声为主的治理方案来降低压风机房的噪声,其中吸声措施主要包括对墙面和门窗的改造,消声措施主要通过安装消声器来实现。

2.2.1墙面的改造

(1)在压风机房的C型钢200mm空腔内,紧靠复合板点焊或用钻尾丝固定50mm厚度的方管。

(2)将50mm厚的低频吸声棉贴在50mm方管外壁上,这样就形成了50mm厚的空气腔。

(3)紧接着放入110mm厚的吸声棉,用玻璃丝布护面,把压型喷塑吸声板用钻尾丝固定在C型钢外边沿上,钻尾丝间距300mm。

2.2.2窗户和门的改造

(1)改造原有门,再安装隔声门。原有门拆下打磨清理,拆除门下部百叶,外壁附1.5mm冷轧钢板,同原方管骨架在内部点焊牢固,方管格内填充60mm吸声棉,玻璃丝布铺面保护,再用吸声孔板饰面,用拉铆钉固定,拉铆钉间距100mm。将新改造的隔声门重新装上,焊接门轴,调整门缝间隙,使隔声门开启灵活,然后对门外侧喷漆处理,再安装KGX-M-200型号的隔声门。

(2)将原有塑钢窗关闭,所有缝隙打胶处理。在原有窗内侧安装KGX-C-2-200型号的双层固定隔声玻璃窗,插入的隔声窗四周缝隙用胶密封,用2mm厚的板条预先折成角钢压条,按图纸要求用钻尾丝分别固定在隔声窗边框和窗台边沿上。

压风机房墙面改造、隔声门和隔声窗安装完,即吸声改造完后,在风机房的外部的同一个测点测试了改造之后的噪声的大小,见表3,压风机房消声器安装前后的噪声声压级对比图,见图1。

由图1可知对墙面、窗户和门的改造减少了墙面的反射作用,减弱了房内的混响声,起到了一定的降噪效果,其范围约为10-23d B(A),中高频的噪声降的多一些,低频的噪声降的相对少一些。

2.2.3排气风道消声片安装

(1)将方形镀锌排气管道用等离子切割,取下2000mm长的管道。把预先制作好的50mm厚度的吸声片,长1900mm,竖直插入管道内,上下用拉铆钉固定,间距100mm,总计插入三片。

(2)将插入吸声片的排气管道托起同原口对接,用厚1.5mm、宽300mm的镀锌板条包裹接口处,用拉铆钉间隔100mm拉铆,如有缝隙用玻璃胶密封,消声通道下焊接支撑架。

根据消声器的设计原则、选择原则和计算公式来确定该压风机房的消声器的结构、形状、数量和尺寸。压风机房消声器安装完后,在风机房的外部的同一个测点测试了改造之后噪声的大小,见表4。压风机房消声器安装前后的噪声声压级对比图,见图2。

由图2可知安装消声器起到了一定的降噪效果,其范围约为5-39d B(A),低频的噪声降的多一些,高频的噪声降的相对少一些。

3压风机房治理效果

压风机房改造前后的噪声声压级对比图,见图3。

经过对压风机房墙面和门窗的改造,并安装相应的消声器,可测的改造之后的压风机房的最大噪声为40.5d B,厂界的噪声达到了环评所批复的二类标准,即昼间≤60d B(A),夜间≤50d B(A),压风机房的治理效果明显。

摘要：空压机是机械产品中不可缺少的一部分,而且空压机的需求量在最近几年快速增长,所以对其产生的噪声治理不可忽视。本文针对陕西某煤矿的压风机房的噪声进行了测量,并对其产生的原因进行简略分析,应用吸声和消声等理论对压风机房采取一定的措施改造来降低噪声。

关键词：压风机房,噪声控制,消声,吸声

参考文献

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[4]王耀前,等.消声器性能三维有限元计算[J].客车技术与研究,2005,27(3):23-25.

煤矿主通风机噪声控制对策 篇7

1 风机噪声产生机理

风机在一定工况下运转时, 产生的噪声, 主要包括空气动力性噪声和机械性噪声两大部分, 其中空气动力性噪声是风机的主要噪声, 它分成旋转噪声和涡流噪声。旋转噪声是由旋转的叶片周期地打击空气质点引起空气的压力脉动所产生的。其频率就是叶片每秒钟打击空气质点的次数, 因此它与叶片数和转速有关。旋转噪声的强度大致与圆周速度的5~6次方成比例。涡流噪声是风机旋转时, 高速气流在叶片界面和叶顶间隙处分离时产生的涡流分离使气体产生的压缩和稀疏, 以声波的形式传播所形成的。

其频率取决于叶片与气流的相对速度。因叶片各截面上的圆周速度随半径大小而变化, 气流绕过叶片时各点相对速度必然亦不一样, 同时叶片各点厚度也不同。故从圆心到最大半径速度呈连续变化。因此风扇旋转所产生的涡流噪声呈明显的连续谱。风机的气动噪声就是旋转噪声与涡流噪声相互叠加的结果。风机的机械噪声主要有机壳辐射噪声和驱动电机的电磁声。要对风机的噪声进行有效控制, 首先应控制其噪声源, 然而, 对于噪声高达110d B (A) 以上的煤矿主通风机, 要使风机出风口噪声有大幅度的降低, 通过优化风机结构控制噪声源, 从而达到大的降噪效果是很难实现的。因此必须考虑从传播路径上来控制噪声。由于煤矿主通风机的噪声的辐射部位主要是出气口和机壳。因此, 在传播路径上对风机实施噪声控制时, 应同时考虑出气口和机壳的辐射噪声。

2 传播路径上风机噪声控制的方法

其一, 在风机出气口管道上安装消声器。在风机噪声中, 进、出气口辐射的空气动力性噪声强度最大, 所以, 首先应将这部分噪声降下来。在局扇进、出气口安装消声器是抑制其噪声的最有效措施。由于煤矿主风机在使用时为抽出式通风, 噪声的主要辐射部位在风机的出口, 所以一般在出气口安装各类消声器。目前应用的消声器种类繁多, 主要有:阻性消声器、抗性消声器、微穿孔板消声器和复合式消声器。各类消声器在消声降噪上的特性和对风机气动特性的影响是各个不相同的。目前对煤矿主风机实施降噪时, 通常采用阻性消声器, 阻性消声器主要吸收中高频噪声, 而且降噪效果好。如可以在风机出口扩散弯道上设置消声导流片, 消声导流片内部充满了吸声材料, 具有较好的吸声效果, 同时, 由于消声导流片一般设置在水平风道与扩散塔的转弯处, 可以减少出口气流与扩散塔冲击造成的动压损失, 提高风机工作效率。与气流平行布置的消声导流片数量应适当, 一般不能使风道的通流面积减少过多, 否则会降低风机工作效率。另外, 还可以在水平风道 (离风机出口2m外) 内布置吸声砖, 吸声砖沿风道布置长度一般为3~4m, 为保证通流面积, 应适当增大水平风道的截面积。

其二, 风机机组加装隔声罩。煤矿主风机机壳、电动机、基础振动等部位辐射的噪声也是主要噪声源, 需要采取综合治理措施, 最常用也是最有效的措施是加装风机机组隔声罩。采用加装隔声罩措施就是将整个风机机组用密闭的隔声罩围包起来。隔声是利用隔声结构将噪声隔挡, 减弱噪声的传递。隔声罩是按隔声原理设制的, 它由隔声层阻尼村料、吸声层和护面层组成。这样使隔声罩具有隔声和吸声双重降噪效果, 可大大提高减噪效果。风机加装隔声罩, 主要的困难在于解决机组的温升和冷却问题。风机机组加装隔声罩后, 风机运转和电动机所散发的热量积蓄在罩内, 使温度升高。这对电动机的运行极为不利, 过高的温度会降低电机的绝缘性能和工作效率, 严重时甚至烧毁电机。目前国内外采取的冷却措施均以风冷方法为最普遍。在风机机壳表面涂阻尼材料也有利减振降噪, 阻尼材料具有损耗振动机械能的能力, 将阻尼材料喷刷在机壳表面作成自由层, 当结构发生振动辐射噪声时阻尼层发生变形, 依靠阻尼材料的内摩擦耗能, 将机械能转化为热能, 消散于周围环境中, 可达到降噪目的。

其三, 采取改造风机房的综合治理措施。如果有专门的风机机房, 则可结合现场情况采取将风机房改造成隔声间的降噪方法, 即把风机机组封闭在风机房内使其噪声传不出去, 这样机房内的噪声虽大, 但外界噪声则小多了。密封的风机房上要安装进气口消声器, 以供风机吸气和电动机、机壳等散热之需要。在冷却风机出气管路上也可再装一个消声器以减弱风机出气噪声。若要降低隔声间内的噪声, 可在房间内表面采取吸气处理或悬挂消声体;对风机机壳和输气管采取阻尼措施, 涂贴包裹吸声材料;为隔绝风机基础振动, 减弱固体声的传递, 可在风机下安装减振器或设计专门的隔振基础。许多实例证明, 采取改造风机房的噪声综合治理措施, 结果是令人满意的。

3 结论

煤矿风机论文 篇8

因生产的特殊性, 通风系统在煤炭生产中具有举足轻重的地位, 其中主扇风机最为重要。随着开采和掘进的不断延伸, 巷道延长, 尽管风量基本不变, 但风压要求却不断增加, 风机需用功率也随之增加。根据反风及开采后期运行状况来确定的主扇风机及拖动电动机的功率通常远大于煤矿长期开采所需的正常运行功率。五沟煤矿主扇风机采用500kW/6kV电动机传动, 电机采用直接启动的方式。

目前采用高压电动机直接启动, 存在以下几个问题:

(1) 电能严重浪费。煤矿的服务年限大多在60年以上, 投产初期到井田稳定开采一般在10年左右, 这就意味着有这10年的时间里, 主扇风机一直处在较轻负载下运行。由于工频运行的电动机转速不可调节, 只能通过改变风机叶片的角度进行风量调节, 因此造成能源浪费, 增加了生产成本。

(2) 启动困难, 机械损伤严重。主扇风机采用直接启动, 启动时间长, 启动电流大, 对电动机的绝缘有着较大的威胁, 严重时甚至烧毁电动机。而电动机在启动过程中所产生的单轴转矩现象使风机产生较大的机械振动应力, 严重影响到电动机、风机及其它机械的使用寿命。

(3) 自动化程度低。主扇风机依靠人工调节风机叶片来调节风量和风压, 不具备风量的自动实时调节功能。

为了矿井的安全生产、降低生产成本、提升煤矿的自动化水平, 对主扇风机进行变频调速改造具有非常重要的意义。

2 高压变频改造方案

2.1 主回路系统方案

考虑到现场设备实际运行的情况, 煤矿主扇轴流风机变频系统采用一拖二手动旁路方式, 一台变频器分别单独传动二台风机中一台的电动机。

该系列变频采用若干个低压PWM变频功率单元串联的方式实现直接高压输出。变频器具有对电网谐波污染极小, 输入功率因数高, 输出波形质量好, 不存在谐波引起的电机附加发热、转矩脉动、噪音、dv/dt及共模电压等问题的特性, 不必加输出滤波器, 就可以使用普通的异步电机, 不需要更换电机。

一拖二手动旁路系统如图1所示。它是由8个高压隔离开关QS1~QS8组成。其中QS2和QS3、QS5和QS6安装机械互锁装置, 各隔离开关间有电气互锁。如果两路电源同时供电, M1工作在变频状态、M2工作在工频状态时, QS3、QS7和QS4、QS5、QS8分闸, QS2、QS1和QS6处于合闸状态;M2工作在变频状态、M1工作在工频状态时, 与M1工作在变频状态、M2工作在工频状态类似。如果检修变频器, QS3和QS6可以处于任一状态, 其它隔离开关都分闸, 两台负载可以同时工频运行;当一路电源检修时, 可以通过分合隔离开关使任一电机变频运行。

特点:正常情况下, 允许有一负载工作在变频状态, 另一负载工作在工频状态, 也可以两台都在工频状态。

工频运行时1#电机通过QS7、QS3, 2#电机通过QS8、QS6切换完成反风功能, 变频运行时通过变频设备内部设置即可完成电机正反方向的转换, 实现反风功能。

2.2 控制系统方案

变频系统控制方式可以采用下述4种方式, 现场用户可以根据实际情况采用相应的一种或几种控制方式:闭环控制方式, 变频系统可以根据现场要求在变频操作界面上设定需要的压力或流量值, 或通过模拟给定形式给定需要的压力或流量值, 变频设备根据设定值和现场压力或流量的反馈值自动闭环控制调节设备转速, 使系统压力或流量值运行在要求的设定值;本控开环控制方式, 变频系统可以通过本控方式在变频设备控制柜监控界面手动设定负载设备需要运行的转速值, 变频设备自动将负载设备传动到要求转速值;总线控制方式, 变频系统可以通过RS-485、Profibus/Device Net与工厂控制系统通信进行协调控制;远控开环控制方式, 变频调速系统可由现场DCS监控操作系统进行协调控制, 根据运行工况按设定程序, 实现对负载设备电动机转速控制。

变频系统和现场DCS监控操作系统进行通信连接, 从现场DCS监控操作系统上发出变频器的启动、停机等信号。变频器反馈以下信号接入到现场监控操作系统上:报警及故障信息, 包括重故障报警、轻故障报警;调速装置的状态信息, 包括待机、正常运行、故障、系统旁路;电机电流、转速、电压等。

2.2.1 变频器与现场DCS监控操作系统接口

(1) 变频器需要提供的开关量输出6:变频器待机状态指示, 表示变频器已待命, 具备启动条件;变频器运行状态指示, 表示变频器正在运行;变频器控制状态指示, 节点闭合表示变频器控制权为现场远程控制, 节点断开表示变频器控制权为本地变频器控制;变频器轻故障指示, 表示变频器产生报警信号;变频器重故障指示, 表示变频器发生重故障, 立即关断输出切断高压;电机在工频旁路, 表示风机电动机处于工频旁路状态。

以上所有数字量采用无源接点输出, 定义为接点闭合时有效。除特别注明外, 接点容量均为220VAC, 3A/24V DC、1A。

(2) 变频器需要提供的模拟量2路:变频器输出转速;电机电流。

变频器提供2路4~20mADC的电流源输出 (变频器供电) , 带负载能力均为250Ω。

(3) 需要提供给变频器的模拟量1路:现场提供1路4~20mADC二线制电流源输出, 带载能力必须大于250Ω, 4~20mADC对应转速低高限, 须呈线性关系。

(4) 需要提供给变频器的开关量有2路:启动指令, 干接点, 3s脉冲闭合时有效, 变频器开始运行;停机指令, 干接点, 3s脉冲闭合时有效, 变频器正常停机。

2.2.2 变频器与其他电气设备接口

(1) 变频器给高压开关柜的有2路:高压紧急分断, 变频器出现重故障时, 自动分断高压开关, 闭点有效;高压合闸允许, 变频器自检通过或系统处于工频状态, 具备上高压条件, 闭点有效。

以上所有数字量采用无源接点输出, 定义为接点闭合时有效。除特别注明外, 接点容量均为220VDC, 3A。

(2) 高压开关柜给变频器的状态信号1路:高压开关分闸信号, 高压开关处于分断时, 辅助节点闭合。

为变频器提供的交流220V控制电源掉电时, 变频器可以通过内部配置UPS供电使控制系统继续运行达30min;现场如果采用交、直流220V双路供电时, 变频装置能按照交流电源优先的原则进行交、直流无扰切换供电, 保证供电可靠性。

在现场速度给定信号掉线时, 变频器提供报警的同时, 可按原转速继续运转, 维持机组的工况不变。

2.3 变频改造后风机效率

风机设备工频运行时, 为保证生产工艺要求的压力及流量值, 一般通过改变风门挡板的开度满足要求。相应的风道风阻曲线也会发生变化, 故工频运行挡板调节是一种保持风机特性曲线及效率范围不变, 改变风道风阻曲线来满足实际工艺需求的方式, 因此有可能会出现风机运行在低效率区的情况。

变频改造后, 在保持风道风阻曲线不变的情况下, 通过调节风机转速达到满足工艺要求压力和流量的目的, 故变频运行调节是一种保持风道风阻曲线不变, 改变压力和流量曲线来满足实际工艺需求的方式。由于风机效率曲线是跟着各转速点的压力和流量曲线移动变化的, 故变频改造后能保证风机一直运行在高效率区。

2.4 系统散热方案

高压变频器属于大型电子设备, 对环境要求比较严格。统计多台设备的运行情况, 现场环境温度过高引起的设备故障比例较大, 因此总结了3种方案:

(1) 加装风道。常规的设计是在机柜上面安装风道, 将变频器产生的热量直接排放到室外, 由变频器室的进风口不断补充冷风, 对系统进行冷却。使用中需要注意, 如果变频器柜顶风机距出风口较近 (小于2m, 中间无转折) , 出风口可不加装辅助排风机, 否则需加装排风机。如果进风口的现场施工存在不便, 风道需有转折, 则可以考虑加装风机强迫进风。

加装风道的优点是成本低、可靠性高、散热效果良好, 适用于现场环境比较清洁的场合, 否则需要经常清洗滤网。

(2) 加装空调。把高压变频调速系统放置于一个比较封闭且相对狭小的房间内 (主要是可以减小空调的容量) , 在房间内安装空调, 通过空调内部的循环将高压变频调速系统产生的热量排到室外。空调总体的制冷量为变频器的发热量加上空间制冷所需的制冷量。变频器发热需要根据运行工况选择, 考虑一定的裕量, 最大发热量为变频器额定功率的4%, 如果长期运行频率低于40Hz, 则发热量可按照变频器额定功率的2%进行估算。空间制冷所需的制冷量, 一般每平方米可按150W计算。

由于没有室内外空气的直接流通, 加装空调可以保持室内环境的清洁, 但是空调的可靠性会影响到系统的稳定性, 初次投资和运行成本会相应增加。

(3) 加装空冷器。从变频器出来的热风, 经过风管连接到内有固定水冷管的散热器中, 散热器中通入温度低于33℃的冷水, 热风经过散热片后, 将热量传递给冷水, 变成冷风从散热片吹出, 热量被循环冷却水带走, 保证了变频器控制室内的温度恒定。

3 变频调速节能分析

风机:型号, MAF-2100-1A;额定压力, 2782Pa;额定流量, 初期139 m3/s, 后期176 m3/s;压力, 初期1950Pa, 后期3400Pa;额定转速, 990r/min;返风方式, 电机反转。配套电机:型号, Y500-6;额定功率, 500kW;额定电压, 6000V;额定电流, 59.9A;额定转速, 988r/min;功率因数0.85。

五沟煤矿风机运行情况 (实际运行, 取10~30天数据) :风机压力, 1680Pa;风机流量, 107 m3/s;电机电压, 6300V;电机电流, 38.7A。

变频状态下, 电动机效率ηd与电动机负荷率β之间的关系如图2所示, 变频器的效率ηb与电动机负荷率β之间的关系如图3所示。

风机风叶角度42°时, 风机效率最大, 在此工况下, 电机转速757r/min。

扇风机房年用电量298万度, 按节电18.6%计算, 则年节电55.4万度, 综合电价0.61元, 年节约资金33.79万元。

4 改造的其他效果

(1) 维护量减少。采用变频调速后, 无论哪种工艺条件, 随时可以通过调整转速使系统运行在工艺要求的状态。

(2) 提高设备的使用寿命, 大大降低维修费用以及时间。

(3) 工作强度降低。变频调速系统可由主控系统进行协调控制, 根据运行工况按设定程序, 实现对负载电动机转速自动控制, 大大降低了劳动强度, 提高了生产效率, 为优化运营提供了可靠保证。

(4) 减少了对电网的冲击。采用变频调节后, 系统实现软启动, 电机启动电流远远小于额定电流, 启动时间相应延长, 对电网无大的冲击, 减轻了起动机械转矩对电机机械损伤, 有效地延长了电机的使用寿命。

(5) 提高功率因数。电压源型变频器功率因数可达0.96, 采用变频调速系统后, 无需无功补偿装置就能满足电网要求。不但提高了厂变及其它相关电气设备的利用率, 而且节约了线路能量损失。

煤矿风机论文 篇9

关键词：主通风机,负压监测,报警装置

0 引言

煤矿作为中国的主要能源, 生产安全尤为重要。其中煤矿通风系统在煤矿安全生产中起着不可替代的作用, 要创造一个良好的、安全的工作环境就必须了解井下风压变化。因为矿井主扇在运行中负压的变化会直接影响井下各个工作面及巷道的风量大小, 通过监测井下负压变化, 能知道井下风量是否达到要求、通风系统是否工作正常, 所以准确监测负压变化尤为重要[1]。

1 矿井通风的主要作用

a) 供给井下足够的新鲜空气, 满足人员对O2的需要;b) 冲淡井下有毒有害气体和粉尘, 保证安全生产;c) 调节井下气候, 创造良好的工作环境。

2 传统主通风机负压监测装置

立井主扇担负矿井的主要通风任务。而“负压”是低于常压 (即常说的一个大气压) 的气体压力状态, 风流的绝对压力小于井外或风筒外同标高的绝对压力, 其相对压力为负值, 称负压。准确监测负压变化很有必要。以往监测仪器采用U型水柱计, 水柱计的两个液面一般是稳定的或有微小波动。若水柱计液面高差突然增大, 可能是主要通风巷道发生冒顶或其它堵塞事故, 增大了通风阻力。如果液面高差突然变小, 可能是控制通风系统的主要风门被打开或发生了其它风流短路事故, 通风阻力变小。

在以往的情况下通常主通风机负压大小值主要依靠司机频繁观察机房内悬挂的U型压力计或负压传感器来读取数据, 而U型水柱计或负压传感器只能读取负压值, 这样一来就缺乏一种当通风机负压低于某一设定值时, 能起到报警提醒作用的功能, 针对这种安全缺陷, 研制主通风机负压异常声光报警装置。在主通风机房内设置负压监测报警装置, 是通风管理中必不可少的监测手段。

3 主通风机负压监测报警装置

3.1 新型负压监测装置结构设计

新型负压监测装置结构是由1#和2#负压变化探测器和声光报警显示控制装置两部分组成, 如图1。

每个探测器是用一根直径8 mm、长400 mm的铜管与一根内径9 mm、长300 mm的U型玻璃管连接对口, 胶封后固定在带有刻度尺的木板上。用一根直径2 mm、长度适中可调节深入量的不锈钢探针插入玻璃管内, 因管内壁可能结露, 探针不与内壁接触, 在探针外端接触。在探针外端接出一个电极, 在铜管外壁上接上另一电极, 垂直向管内注水至0刻度线后, 用一节直径8 mm的胶管将探测器铜管端与主扇负压检测管连通, 这时在水柱负压的作用下从0刻度线下移至正常负压值。调整探针使其离开水柱1 cm~2 cm, 即负压报警值为50 Pa~100 Pa。

声光报警控制装置由复合放大及执行模块、无稳态闪光模块、报警声振荡模块、12 V电源模块等电路组成。电路元件装于一个机箱内, 前面板上设有两个黄色正常LED指示灯, 两个负压异常红色高亮度LED指示灯。两个负压监测投入控制开关, 机箱后设有外接扬声器接口, 两个探测器输入端口与探测器电极端接通, 本装置即可投入使用[2]。

3.2 负压检测装置工作原理

主扇负压正常时因负压探测器玻璃内水柱低于探针50 Pa~100 Pa, 铜管与探针之间电阻非常大, 因此报警装置不工作时装置上只有负压正常的黄色LED闪烁, 当负压低于正常值时探测器水柱上移至报警点与探针接触, 这时铜管与探针之间有水电阻存在, 探测回路流过700 μA电流, 经过复合放大后使执行电路工作, 装置上黄色LED熄灭, 红色高亮LED灯闪烁并发出负压异常指示, 同时扬声器传出起伏变化报警声。

4 矿井漏风及装置报警处理预案

矿井漏风可减少井下工作地点的有效风量, 使矿井主要通风机增加无用的电能消耗, 同时还可能引起井下煤尘自燃, 对安全生产有巨大威胁, 所以, 减小井下漏风量、提高矿井有效风量, 是搞好通风安全工作的基础, 更是保证矿井安全生产的关键[3]。

4.1 矿井漏风产生的原因

a) 由于漏风区两端有压力差, 井下控制风流的设施不严密 (如设计、施工不良或长期失修等) , 采空区岩石冒落后未被压实, 煤柱破坏或地面有裂缝, 都会造成漏风;

b) 因地表有裂缝或井口通风设施不严密, 如风门、风硐闸门、反风装置、井口密闭、井口密闭房等;

c) 因为矿井风流短路造成漏风, 空气大部分或全部沿近路流动的现象就叫短路, 当通风设施管理不当或被破坏时 (如风门不关或关不严) , 就会产生风流短路, 造成大量漏风。

4.2 矿井漏风的危害

a) 漏风会减小工作面有效风量, 导致瓦斯积聚, 煤尘不能被带走, 气温升高, 不仅降低生产效率而且影响井下工作人员的身体健康;

b) 漏风量大的风路构成了矿井通风网路的组成部分, 必然会使通风系统复杂化, 会影响通风系统的稳定性、可靠性, 并增加风量调节的困难;

c) 采空区、留有浮煤的封闭巷道及被压碎的煤柱等漏风, 可能促使煤炭自燃;

d) 地表塌陷区漏风, 会将采空区的有毒有害气体带入井下, 威胁安全生产;

e) 大量漏风会引起电能无谓消耗, 如果短路漏风严重时, 会引起主扇风机工作风量剧增, 当使用离心式风机通风时, 会使电机产生过负荷现象。

漏风的危害是严重的, 必须予以足够重视, 但也应指出, 如瓦斯量大的矿井, 采空区和其它主要通风设施漏风及掘进通风中风筒适量漏风, 有一部分不但不是浪费, 而且起到稀释瓦斯的作用, 这部分漏风应该认为是有益的。

4.3 漏风报警处理预案

如果发生了负压变化报警情况, 说明井下风量发生变化、有漏风处, 值班人员应马上手动关闭报警装置, 并迅速至控制台观察主风机的运行状态是否正常、是否有停机现象, 检查电流、电压值是否正常, 在保证主通风机设各项设备运转正常后如仍然存在负压低的情况, 需要直接上报矿调度室, 并通知通风区检查井下通风系统是否正常, 比如风门有没有漏风处等。发生负压报警后, 应立即检查情况, 防止重大事故的发生。

5 应用情况及社会效益

负压监测装置在整个制作过程中所用零部件, 大部分是利用废旧部件制作而成, 铜管、指示灯、扬声器、探针、刻度板、胶管等都是旧部件拆下来的, 研制成本在200元左右。主扇负压异常声光报警装置应用于主扇以来效果非常好, 主扇负压数值发生小量变化, 装置就能立即报警提醒注意, 并且该装置能对两级主扇运行中某一级非正常停机作出报警, 因为不管哪一级停机, 最终还是反应在负压值的变化上, 所以可以为非正常停机报警, 有了该装置, 矿井主要通风机又多了一道安全防线。

6 结语

主通风机是煤矿安全生产中的主要设备, 对矿井上下空气的正常流通具有重要作用。为确保通风安全运行需要实时监测其状态参数, 在矿井主通风机监测系统的基础上开发了故障报警装置, 使工作人员可以第一时间收到故障信息, 并及时解决, 有效避免各种事故的发生。通过在工作现场的实际应用, 证实了通风机状态检测及报警装置的实用性和可靠性。

参考文献

[1]杨艳国.矿井通风与安全[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2012.

[2]段仓熊, 介小文, 李伯平.徐家沟煤矿通风系统优化改造方案分析[J].价值工程, 2013 (25) :80-81.

煤矿风机运转状态监测与自动控制 篇10

煤矿通风机是生产中极其重要的设备,担负着向井下输送新鲜空气、排出粉尘、瓦斯和污浊气流、确保矿井安全生产的重任。预防瓦斯爆炸最主要的措施就是加强矿井通风,降低瓦斯浓度。因此,通风机的运行状态直接关系到整个煤矿的安全生产和经济效益[1]。测量转子速度的方法很多,但大多比较复杂[2]。设计一种适于瞬时转速测量的新型传感器,在风机瞬时状态分析中具有一定的实际意义,安装方便,具有较宽的动态测量范围和测量精度,且对周围环境要求不高,可以很容易地完成转速的测量。当前C A N总线在进行数据传输中应用,可使得采集的数据具有更高的安全性和可靠性[3]。能达到很方便快速准确的对风机的启停进行控制。

2 监测控制思路

用AT89S52单片机作微处理器,基于红外光电传感器的转速测量装置,采集转速数据,通过对电机转轴的检测形成电脉冲,单片机采用M/T同步法计算出转速,并判断速度是否正常,有异常声光报警。并通过CAN接口把数据上传置组态软件及GIS监控平台组态网,并接受组态网命令实现风机的启停控制。采集转速数据及组态网的控制命令都经C A N节点到C A N总线,与一般的通讯总线相比,它的数据通讯具有突出的可靠性、实时性和灵活性,从而实现对风机转速数据的准确传输及对风机的可靠灵活有效的控制,总体思路如图1所示。

3 系统硬件设计

3.1 风机转速测量

3.1.1 红外光电传感器

光电传感器的分辨率可以达到0.5ms,对高转速电机也可以进行准确测量。光电传感器将输入电流在发射器上转换为光信号射出,接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测,然后采集到信息转化成电信号进行进一步的数据处理。数据采集如图2所示。

红外光电传感器发出的光,聚焦到被测的旋转轴上,光由转轴反射后,再聚焦到传感器光电探测器的光敏面上。在旋转轴上,粘贴一高反射率的0.5cm厚矩形铝箔,当转轴旋转时,每转一圈,光电探测器将会输出一脉冲信号。该脉冲信号在光电传感器内经过前置放大后送入二次仪表进行信号处理。

3.1.2 调理电路

在送入单片机进行计算之前,在二次仪表内,脉冲信号经过整形及倍频处理,形成规则的矩形脉冲。

1)第一种调理电路:

选用低噪声,高速运放LF357作为放大器。通过交流放大,将该脉冲信号放大到一定幅度。再由二极管D1、电阻R1和电容C2组成了峰值检出电路,检测出脉冲信号的峰值大小。电阻R2和R3组成峰值电压的分压电路,利用分压值的大小作为比较电平与脉冲信号在LM311比较器中进行比较,输出矩形脉冲信号[4],如图3所示。

将输出矩形波信号送入由集成电路CD4046组成的锁相倍频电路,如图4所示,信号从FF输入,输出信号从CD4046的第二相位比较器输出端PHo2取出,经环路滤波器变为平滑的直流电压信号。通过C D 4 0 4 6与BCD加法计数器CD4518构成的100倍频电路,使PHo2输出信号的频率是输入信号频率的100倍,然后将该信号送入单片机进行计数及求转速的运算处理。

2)第二种调理电路:

系统的信号预处理电路由两级电路构成,第一级是由开关三极管组成的零偏置放大器,采用开关三极管可以保证放大器具有良好的高频响应。当输入信号为零或负电压时,三极管截止,电路输出高电平;而当输入信号为正电压时,三极管导通,此时输出电压随着输入电压的上升而下降预处理电路的第二级采用带施密特触发器的反相器DM74LS14来把放大器生成的单相脉冲转换成与COMS电平相兼容的方波信号[5](如图5所示),经倍频电路或者直接将输出信号加到单片机的T0口上。

3)第三种调理电路:

本设计中采用额定电压为12V的直流电压作为光电开关的工作电压。由所选光电开关的原理可知,光电开关输出脉冲信号的低电平为0V,高电平为12V。设计电路如图6所示。

光电开关的理想输出信号是高电平12V,低电平0V。由于光电开关的输出电源阻抗未知,所以在本电路设计上采用阻抗转换模块。也就是利用集成运放LM324中的一个运放放大器构成电压跟随器。这样在LM324芯片1引脚得到近似零阻抗的电源信号。对于输出信号为12V的高电平,采用2个30欧的电阻进行分压和限流。用5V稳压二极管把输入高电平拉低并且稳定到5 V。然后信号经倍频电路或者直接加到单片机的T0口上[6]。

3.2 CAN总线通信及风机启停自动控制

CAN总线以其突出的可靠性、实时性和灵活性,成为目前应用最普遍的现场总线之一[7]。整个系统通过CAN总线将各采集单元模块和监控计算机单元连成分布式结构的现场控制网络,网络中计算机和各个检测单元模块分别有自己的ID标志,且保证各自的ID不重复。由数据采集单元模块采集矿下的各种信息参数,通过C A N总线送至系统监控机单元,建立起监控系统的数据库,计算机对整个CAN总线系统进行监视管理,具有系统参数设置、数据发送、数据接收、节点状态查询等功能。采用CAN总线技术组成的系统经过实际运行,具有很好的可靠性和抗干扰性,能更好地掌握风机的运行状态,稳定显示出各参数的波形,可以及时对设备进行检修,避免事故发生。

风机控制则通过交流接触器,由双向晶闸管K S驱动。光电耦合器M O C 3 0 4 1是触发双向晶闸管KS以及隔离单片机系统和接触器系统,其内部带有过零控制电路,因此KS工作在过零触发方式。MOC3041的输入端接7407,由单片机的P20端控制。P20输出低电平时,KS导通,接触器吸合,风机运转;P20输出高电平时,KS关断,接触器释放,风机停止。控制电路如图7所示。

4 软件设计

4.1 M/T法测速

M/T法(频率/周期法)是同时测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的转速脉冲信号个数来确定转速由于同时对两种脉冲信号进行计数,因此只要“同时性”处理得当,M/T法在高速和低速时都具有较高的测速精度。M/T法测速综合了M法与T法的长处,既记录测速时间内输出的脉冲数M1,又检测同一时间间隔内高频时钟脉冲数M2。设高频时钟脉冲频率为f0,则测速时间,习惯上转速常以每分钟转数来表示,则电机的转速可表示为r/min式中,Z为电机每转一圈所产生的脉冲数[8]。

4.2 风机控制

风机控制流程图如图8所示。图中R E C为置停标记,接收来自上位机的命令。

5 实验测试结果

对可调速风扇进行进行测量实验,观察速度稳定后上传的数值,比较实际测量的转速值和预设转速值,计算测量误差,评价测量的准确性,测试结果如表1所示。

光电传感器输出信号经信号调理后,通过单片机对连续脉冲记数来实现转速测控,测量误差在很低的一个范围之内。

6 结束语

本文的创新点是应用高分辨率的红外光电传感器进行非接触式检测,系统的硬件电路简单,具有较高的测量精度,且测量转速范围较宽。并采用CAN总线技术对采集数据进行传输,充分利用了单片机的内部资源,有很高的性价比。可很好地应用于对煤矿风机转速的非接触式检测和控制中,实现矿山灾害预警的智能化。

摘要：为了对煤矿风机运转状态进行实时监测与控制,采用高分辨率红外光电传感器采集设备参数,M/T法测量出转速,并液晶显示结果;采集数据通过CAN接口传置组态软件矿山监控平台及GIS监控平台,速度异常声光报警,并接受组态软件监控平台及GIS监控平台命令实现风机的启停。实验结果显示本系统能保证检测的实时性,测量精度高,可以达到及时有效控制风机的启停。

关键词：煤矿风机,状态监测,自动控制

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