煤矿主通风机在线监测报警系统l35-627l-8Oll（包含手机APP软件）P

煤矿主通风机在线监测报警系统l35-627l-8Oll（包含手机APP软件）P

煤矿主通风机在线监控系统

技

术

规

范

书

一、设计依据

1、煤矿安全规程2016版

2、AQ1011-2005 煤矿用主通风机系统安全检测检验规范

3、GB 3836.1-2000 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求

4、GB 3836.2-2000 爆炸性环境用防爆电气设备

5、GB 3836.4-2000 爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路

6、GB/T 4924.2-93 低压电器外壳防护等级

7、GB 12173-90 矿用一般型电气设备

8、GB50343-2004 建筑物电子信息系统防雷技术规范

9、MT209-90 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术

10、MT210-90 煤矿通信、检测、控制基本试验方法

11、MT/T1007-2006 矿用信息传输接口

二、设计原则

1、可靠性：系统必须经过相关部门检测，能够在煤矿恶劣环境下长期工作，确保系统可靠运行。

2、安全性：系统采用冗余及容错技术，具有数据备份、数据恢复功能，具有完善的防范措施（如权限认证等），保证系统安全、稳定地运行。

3、先进性：系统采用先进的技术，功能强，确保系统的使用周期。

4、扩展性：系统采用标准接口，结构灵活，根据需要，容易扩充，保护用户投资。

5、易用性：系统组成简单、灵活，易于安装维护，操作简便、实用，满足煤矿需求。

三、系统组成要求

在线监控系统能够连续在线监测矿井主通风机风量、负压、轴承温度、绕组温度、电流、电压、功率、功率因数、振动等参数以及风硐风门、风机开停等运行状态，提供高效、稳定、可靠、实时性强的数据采集、存储、管理、分析等功能，为用户提供了丰富的图表、统计、打印信息，及时了解风机运行状况。

风机在线监控系统由下位机和上位机以及数据采集系统组成。上位机采用工业控制计算机作为主机，西门子WINCC人机界面作为上位机，与PLC使用以太网进行通讯，把PLC采集的数据读入工控机并在界面上显示；所有电机轴承温度和定子温度均通过PT100直接输入PLC模拟量模块，并在工控机上通过WINCC进行显示。上位机硬件由工业控制计算机（包括大容量硬盘、内存，液晶显示器、高性能以太网卡）、西门子通讯卡，不间断电源UPS和直流线性稳流电源组成。

下位机采用PLC作为从站，采集电机的系统状态（包括电压、电流、合分闸、故障等信号）以及风机的风量、风压、振动信号。下位机硬件由西门子CPU、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、以太网等组成，可以根据使用要求增加特殊控制模块和通讯模块，具有完善的、信号采集系统，可连续采集风机各种运行状态传送至上位机，可以根据使用要求增补。

四、系统的测量

系统测量风量﹑负压﹑电流﹑电压﹑温度等参数，能够实现在上位机画面上显示。

1、电气参数和电机温度测量参数的监测

系统可实现连续检测、监控配套电机的电流、电压等。采用高性能的电量变送器把信号装换成模拟量，然后进入PLC，同时可以控制各种控制对象；风机主电机前后轴承、三相定子带有温度监测预埋Pt100电阻，并配有接口；现场可直接将PT100信号接入PLC模拟量输入模块，PLC进行处理运算后通过网线传送至工控机。

2、电机振动参数的监测

每台风机需配备１套振动变送器测量风机振动。该套变送器分为垂直方向和水平方向两个振动变送器，给出4～20mA信号至PLC，经运算处理后送入工控机。

3、电控柜、通风机风门的监测与控制

系统可显示各电控柜的状态，同时可以远程实现电控柜的合分闸操作；

通风机风门位置状态适时显示，同时可以远程实现风门的开关操作。系统能够实现自动控制以及一键反风。系统能够实现风机自动倒台切换功能

4、系统的通讯与系统供电

监测结果可通过光缆，网卡，交换机等实现局域网内或在Internet上实现数据共享。供电由UPS电源和稳压电源为各种传感(变送)器和电阻信号及开关量触点信号提供直流电源。

5、远程系统监控与故障诊断

具有通风机远程控制功能、智能远程故障诊断、智能提示、故障预警功能。

6、通讯方式

PLC通过MPI或工业以太网通讯与工控机通讯；

工控机通过工业以太网与主监控室通讯。

7、数据处理与查询

PLC和信号采集系统把信号送入工控机，工控机共安装2套，在主通风机房及远程控制室内各安装一台，工控机对数据进行如下处理：

7.1、显示在线测量与处理的风机的参量，并能够以指定时间间隔刷新，便于各种参数的直接定位观察和使用。

7.2、以实时曲线图形显示在线测量与处理的风机运行参数，能够观察在指定时间内各种不同参数的变化趋势。

7.3、以历史曲线图形显示测量与处理的风机运行参数，并能 够查询任意历史时刻的数据，历史数据在计算机数据库中的保留量可以指定时间跨度，也可拷贝到磁盘长期保存，便于查询分析。

7.4、能够以报表形式查询显示，在线测量与处理的风机运行参数的历史数据，便于值班人员打印值班报表及技术人员定量分析、研究。

7.5、 能够根据客户要求以多种形式对在线测量与处理的风机运行参数越线报警。

7.6、 能够在界面上进行风机性能现场测试和绘制风机性能的历史曲线。

五、系统功能

系统实现以下功能：

1、主要在线监测功能

1.1、静压、动压；

1.2、矿井总负压；

1.3、通风机风量、效率；

1.4、通风机工况图；

1.5、风机入口温度；

1.6、通风机供电电压；

1.7、通风机电流；

1.8、风机效率；

1.9、电机运行频率；

1.10、通风机转动情况；

1.11、通风机电机轴承温度；

1.12、矿井风排瓦斯浓度；

1.13、通风机开、停状态；

1.14、风门状态；

1.15、风机正反转信号；

1.16、矿井的动压、全压、静压；

1.17、通风机电量监测装置；

2、报警功能

矿井通风机电机绕组及轴承温度超过预警点时，就地声光报警，上位机给出报警信息；

通风机停止运转或故障时，上位机声光报警；

主通风机振动情况超过预警点时，给出报警信号。

3、控制功能

3.1 通风机控制系统分有就地控制、就地集中控制、上位机控制（就地集中控制给出特殊命令）三种方式，具有优先级、级别依次降低。（电控部分）

3.2集中控制柜内安装在线监测所须元器件，一方面将监测数据上传终端计算机显示所有参数，另一方面将控制命令通过中间继电器与通风机电控柜的远控系统联动，实现通风机的集中控制。

3.3、监控系统计算机操作界面设操作选择开关或按钮。具备以下功能：

3.3.1、主、备用通风机选择开关，可选择1＃风机或2＃风机为主通风机。

3.3.2、抽风、反风选择开关。

3.3.3、自动、手动开机功能选择开关，当选择自动时，在抽风状态下，按下开机按钮，选择的主通风机的风门将自动打开，风门打开后，主通风机电机起动，如果运行中主通风机出故障时，它将自动停机，同时主通风机的风门关闭，备用通风机的风门打开，由限位开关监测到风门已经到位后，备用通风机将按以上过程自动起动，无须人为干涉；在反风状态下，按下开机按钮，选择的主通风机电机起动，如果运行中主通风机出故障，它将自动停机，同时备用通风机将按以上过程自动起动，无须人为干涉；按下停机按钮，通风机将按顺序自动停机。

另设单机/双机选择开关，当打在单机状态时，上述步骤中1级电机都将不会起动，其他流程一致。

当选择手动时，通风机及其附属设备由各自的控制按钮起动、停止。c项功能将不起作用。

3.3.4、试验按钮，指示灯和报警电铃。

3.3.5、 故障及报警解除按钮。

3.3.6、监控系统计算机操作界面上有每台高压开关柜的起动、停止远控按钮；风门绞车的开启、关闭及停车按钮。

3.3.7、屏面设测量仪表及运行状态指示（灯），测量仪表对以下状态参数及运行参数进行显示：

3.3.8、状态显示 ：显示通风机及其附属设备的开、停状态指示灯。

3.3.9、故障报警显示：显示电动机电机定子、轴承的温度、压力等故障信号灯，故障状态下故障信号灯闪烁报警。

通过监控系统计算机操作界面均能实现远方操作控制通风机启动、停止；

通过监控系统计算机操作界面均能实现远方操作控制风门绞车电机启动；

矿井通风机电机绕组及轴承温度超过断电点时，检测装置及时报警，提示值班人员，转换风机或采取相应措施。

切换用户：系统可实现用户切换功能，用于设置管理员和普通用户和管理员的切换。

4、系统软件功能

4．1、显示功能

4.1.1、实时数据显示：实时显示风机负压、风量、电流、电压、功率、效率、轴承温度、甲烷浓度、震动、入口温度等模拟量参数数值；

4.1.2、 设备运行状态显示：以动画方式显示通风机开、停状态；对旋风机电机的旋转方向；风门的关闭状态。

4.1.3、过程监视显示：以实时曲线动态跟踪监测参数（包括：负压、风量、轴承及电机绕组温度等）数据，连续显示监测数据的变化。

4.1.4、以历史曲线图形显示在线测量与处理的风机运行参数，并能查询任意历史时刻的数据。历史数据在计算机库中的保留时间为一个月或指定时间跨度，也可拷贝到磁盘长期保存，便于查询查询分析。​

4.1.5、以多种形式对在先测量与处理的风机运行参数越限报警。

4.1.6、风机性能现场测试和绘制风机性能三大曲线。

4.1.7、风机工况点分析显示：动态实时显示当前风机的运行状态，通过最小二乘法对数据进行曲线拟合分析显示风机工况点。

4.1.8、模拟图显示：模拟显示系统的安装工艺流程图，传感器(或变送器)的安装位置。

4.2、存储记录功能

系统具有实时存储所有监测点的监测数据，监测数据的实时数据和趋势数据可根据计算机硬盘的大小来决定存储时间。其中趋势数据包括一段时间内的最大值、最小值、平均值、报警值、报警时间、断电及复电时间、设备开停时间等。

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