大型風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)教程

《大型風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》教程嚴(yán)德昆二OO六年一月《大型風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》教程第一章大型風(fēng)機(jī)第二章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理第三章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組裝與施工第五章“組態(tài)王”軟件開發(fā)第六章文檔資料第一章大型風(fēng)機(jī)§1

大型風(fēng)機(jī)——煤礦安全生產(chǎn)的核心設(shè)備四通一防：通電、通風(fēng)、通水、通信，防火（防爆）耗能大戶：全礦20—30%§2

大型風(fēng)機(jī)的種類：

1）普通軸流風(fēng)機(jī)：電機(jī)在外，長(zhǎng)軸傳動(dòng)，效率較低。

2）對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)：電機(jī)在內(nèi)，兩級(jí)對(duì)旋，葉角可調(diào)，直接傳動(dòng)，高效率可達(dá)85%。高風(fēng)壓，可達(dá)4500Pa。

低噪音，降低10-20dB。可反風(fēng)。30kw╳2，45kw╳2，55kw╳2，75kw╳2，110kw╳2，132kw╳2，160kw╳2，185kw╳2，220kw╳2，250kw╳2，355kw╳2，500kw╳2，710kw╳2，900kw╳2。山西渝煤科安運(yùn)風(fēng)機(jī)公司BDK系列對(duì)旋風(fēng)機(jī)對(duì)旋風(fēng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面圖風(fēng)機(jī)三大性能曲線圖§3

大型風(fēng)機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)要求：1，兩臺(tái)輪流使用，停風(fēng)10分鐘以上為重大事故。2，專人值守。3，監(jiān)視電機(jī)電壓、電流、功率、溫度，風(fēng)機(jī)壓力、流量、效率及其它參數(shù)。4，定期進(jìn)行性能測(cè)試，根據(jù)井下通風(fēng)要求調(diào)整風(fēng)葉角度，使風(fēng)機(jī)保持在高效區(qū)運(yùn)行，兼顧節(jié)能。5，當(dāng)井下出現(xiàn)異常，可以要求風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)，向井下壓風(fēng)。6，隨著煤礦網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的建立，要求將風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送煤礦調(diào)度室等部門，進(jìn)行集中監(jiān)視、調(diào)度管理。第二章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理§1

電機(jī)溫度測(cè)量：常用鉑熱電阻Pt100(R0=100.00?,=0.003850),分度表如下:T°c0

10

20

30

40

5060

70

80

90-0100.096.0992.1688.2284.2780.3176.3372.3366.3364.30

0100.0103.85107.79111.67115.54119.40123.24127.07130.89134.71100138.50142.29146.06149.82153.58157.31161.04164.76168.46172.16Pt100?4—20mA變送器電橋放大器恒流源mV(R1+2r)×R3=R2×RptR1R3R2Pt100mV(R1+r)×R3=R2×(Rpt+r)R1R3R2Pt100AArrrr兩線制接法三線制接法§2

電機(jī)功率測(cè)量：MabcVaVcIaIco功率變送器4—20mA+24VVb功率變送器的滿量程：為電流互感器變比。當(dāng)使用高壓電機(jī)時(shí)，再乘以電壓互感器變比。說明：1，功率變送器基本是二瓦計(jì)原理，增加電子線路將有功功率轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào)4—20mA。接線時(shí)，相序一定要正確，否則無輸出信號(hào)或不正確。2，如果是一萬伏高壓電機(jī)，則配電屏有10000：100的電壓互感器。功率變送器的電壓信號(hào)取自電壓互感器付邊的100伏。定貨時(shí)一定要聲明電壓等級(jí)為100伏。3，如果用戶還要求測(cè)量無功功率、功率因素，則應(yīng)定購功能齊全的功率變送器。4，如果用戶決定使用或已在配電屏中安裝變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)電機(jī)調(diào)速，那么一般的工頻50Hz的功率變送器是不能使用的，必須定購0—50Hz的特種功率變送器！§3

風(fēng)機(jī)風(fēng)速、流量測(cè)量：風(fēng)機(jī)安裝現(xiàn)場(chǎng)和風(fēng)道形狀各礦都不一樣，因而定購的風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)端長(zhǎng)短不一，一般都不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的通風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)性能測(cè)試條件。針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)要求和特殊環(huán)境條件,研究確定風(fēng)機(jī)壓力、流量檢測(cè)和計(jì)算方案,才能保證長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)運(yùn)行和準(zhǔn)確性。單斷面檢測(cè)平均動(dòng)壓并計(jì)算風(fēng)速、流量的方法受流場(chǎng)分布變化的影響很大，因而當(dāng)風(fēng)道狀況或風(fēng)葉角度改變以后，需要反復(fù)標(biāo)定，用戶難以完成。本系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)筒壁壓差法計(jì)算流量、風(fēng)速和效率，簡(jiǎn)單可靠，不受流場(chǎng)分布變化的影響，安裝施工也很方便。理想氣體的伯努利方程：氣體密度的計(jì)算：是入口氣體相對(duì)濕度，%，查表可得；是入口氣體t

oC時(shí)的絕對(duì)飽和水蒸氣壓力，Pa；是（井下）入口氣體大氣壓，Pa。1，2，當(dāng)–15

oC<t<40

oC時(shí)，可近似取R=288.5;3,近似密度可查表：050010001500200025003000350040001.201.131.061.000.950.890.840.780.73海拔m密度其它參數(shù)計(jì)算:動(dòng)壓靜壓風(fēng)機(jī)裝置效率第三章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

§1,項(xiàng)目調(diào)研：1，向煤礦機(jī)電負(fù)責(zé)人詳細(xì)了解已購或計(jì)劃購買的風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家、型號(hào)、最大壓力、流量，電機(jī)生產(chǎn)廠家、型號(hào)、電壓等級(jí)（380V還是100V）、電流、功率，是否配置變頻器及電抗器，配電屏生產(chǎn)廠家、型號(hào)，索要風(fēng)機(jī)、電機(jī)和配電屏（包括變頻器及電抗器）技術(shù)資料和圖紙的復(fù)印件。有關(guān)提示：配電屏內(nèi)應(yīng)預(yù)留安裝功率變送器的位置。要求配電屏廠家在安裝就位和通電以后要檢查三相相序確認(rèn)與鋁排ABC顏色標(biāo)識(shí)順序一致。電機(jī)軸承和繞組是否已放置了PT100測(cè)溫電阻（精度應(yīng)達(dá)到1%）。如果煤礦廠家購買監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的同時(shí)，還想在配電屏上安裝電機(jī)參數(shù)巡檢儀，那么就要要求電機(jī)廠家在電機(jī)內(nèi)每個(gè)測(cè)點(diǎn)放置兩個(gè)PT100測(cè)溫電阻。另外，電機(jī)和風(fēng)機(jī)接線盒內(nèi)，每個(gè)測(cè)溫電阻應(yīng)有三個(gè)接線端子，以便三線制接線。否則，要求煤礦立即通知風(fēng)機(jī)廠家，再通知電機(jī)廠家。

2，向煤礦機(jī)電負(fù)責(zé)人詳細(xì)了解風(fēng)機(jī)房布置現(xiàn)場(chǎng)狀況和環(huán)境情況，如海拔高度（大氣壓范圍）、相對(duì)高度、雨雪雷電是否頻繁、年氣溫上下限、機(jī)房外土質(zhì)濕度和導(dǎo)電能力，機(jī)房與風(fēng)機(jī)布置，能否修改設(shè)計(jì)使機(jī)房盡量靠近風(fēng)機(jī)，機(jī)房大玻璃窗應(yīng)面向風(fēng)機(jī)。索要機(jī)房與風(fēng)機(jī)布置圖。提出修改意見，雷雨多發(fā)地應(yīng)架設(shè)避雷針和單獨(dú)接地，且接地應(yīng)遠(yuǎn)離電氣接地。機(jī)房外應(yīng)增設(shè)信號(hào)接地，遵從國家標(biāo)準(zhǔn)（常年保持濕潤(rùn)，接地電阻小于4歐姆），用扁鐵引入機(jī)房?jī)?nèi)準(zhǔn)備放置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)柜附近的墻下。接地點(diǎn)應(yīng)離開強(qiáng)電接地點(diǎn)30米以上（最好分別位于機(jī)房?jī)深^），引入扁鐵不要與強(qiáng)電接地交叉，保持10米以上距離。

3，要求煤礦在機(jī)房設(shè)計(jì)中，要將電纜溝延伸到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)柜位置附近，以便信號(hào)電纜走線和強(qiáng)電接地接到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)柜和穩(wěn)壓電源外殼上。電纜溝上沿要預(yù)留角鐵支架鋪設(shè)信號(hào)電纜，并與強(qiáng)電電纜保持距離，盡量減少干擾。機(jī)房應(yīng)與配電房有門直通。機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)柜附近墻上安裝20安的配電盤，電源引自配電屏上單獨(dú)一條線，且盡量遠(yuǎn)離變頻器柜。機(jī)房照明應(yīng)符合要求。夏天氣溫高的地方，要裝空調(diào)。4，實(shí)地勘測(cè)風(fēng)機(jī)接線盒、配電盤，風(fēng)機(jī)靜壓測(cè)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)柜電氣距離，估算信號(hào)電纜和引入氣壓的PVC管的長(zhǎng)度，留出充分余量。

5，如果煤礦廠家提出通信要求，要詳細(xì)了解機(jī)房與調(diào)度室距離、地理情況（是否直線可視，隔山或建筑物高度）。6，向煤礦機(jī)電負(fù)責(zé)人了解技術(shù)科和電工班中計(jì)算機(jī)技術(shù)力量，風(fēng)機(jī)房值班工人文化程度，提出盡量配備計(jì)算機(jī)和電氣方面較強(qiáng)的畢業(yè)生或電工配合施工和維護(hù)，并接受技術(shù)培訓(xùn)。指定專人為項(xiàng)目進(jìn)行全過程的聯(lián)系人。7，簽定合同，要考慮到基本系統(tǒng)，再考慮增加檢測(cè)內(nèi)容、通信，并聲明，在施工中煤礦要人力到位配合，提供室外穿線鐵管或塑料管，通信線路架設(shè)等。出于煤礦安全考慮，可以拒絕煤礦廠家可能提出的遙控方面的要求。

8，了解現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，及時(shí)提出要求和修改意見，確定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間。

§2,設(shè)計(jì)階段：1，修改機(jī)房、配電房與風(fēng)機(jī)布置圖，標(biāo)出信號(hào)電纜走向、引入氣壓的PVC管走向、通信電纜的走向以及它們的支架等?；鞠喈?dāng)于施工圖。2，根據(jù)風(fēng)機(jī)最大負(fù)壓再放大20—30%余量確定壓力變送器量程（—5kp~0，—4kp~0或—3kp~0，對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)4~20mA）。壓差變送器量程選0~2kp。精度0.5級(jí)。

3，風(fēng)機(jī)電機(jī)的軸承和繞組測(cè)溫：國內(nèi)幾個(gè)大電機(jī)廠家現(xiàn)在一般都已埋設(shè)了Pt—100熱敏電阻，測(cè)溫范圍滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。為了適應(yīng)北方地區(qū)冬季電機(jī)啟動(dòng)階段也能看到正確的溫度，溫度變送器的量程選擇

—40~160℃（軸承溫度報(bào)警85℃，繞組溫度報(bào)警125℃）。

4，風(fēng)機(jī)進(jìn)口溫度測(cè)量為專門設(shè)計(jì)的Pt—100熱敏電阻和變送器一體化組件，插入風(fēng)機(jī)外殼進(jìn)口端一個(gè)直徑10mm孔中，標(biāo)定量程0—100℃。該孔可提前通知風(fēng)機(jī)廠家預(yù)先鉆好，也可到現(xiàn)場(chǎng)再鉆。5，功率變送器的選型：在電機(jī)未用變頻器的情況下，只要根據(jù)電機(jī)確定是低壓380V還是高壓100V（高壓電機(jī)是10kV，而電壓互感器是10kV/100V）。電流互感器付邊輸出總是最大5A。功率變送器輸出是4~20mA。在電機(jī)使用變頻器的情況下，要選用非工頻的特殊的功率變送器。

6，工控機(jī)與通道板的選型：為確保長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行，必須選用高質(zhì)量的工控機(jī)與通道板。研華工控機(jī)IPC--610作為首選。工控機(jī)更新?lián)Q代稍落后于PC機(jī)，但現(xiàn)在已達(dá)主頻1.8G以上。對(duì)于風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主頻1.2G，內(nèi)存256M，40G硬盤已足夠了。要注意的是研華機(jī)的底板原來ISA總線插槽多一些，PCI總線插槽少一些?，F(xiàn)在廠家正在把一些ISA總線板卡修改為PCI總線，所以設(shè)計(jì)訂貨時(shí)要選PCI總線板卡和PCI總線插槽多一些的底板，如PCA—6114P7—C。（原來多用PCA—6179V，6179L）。

模擬量輸入板是本系統(tǒng)最主要的板卡。為了減少三類信號(hào)之間的干擾，最好采用雙端輸入的通道板。開關(guān)量輸入輸出板選光隔離繼電器型，如PCL—725。7，機(jī)柜設(shè)計(jì)：原來為箱式加臺(tái)式結(jié)構(gòu)。為了使結(jié)構(gòu)更緊湊，便于集成和維修，現(xiàn)改為柜式結(jié)構(gòu)，更加美觀。上部集成壓力和溫度傳感器，中部為工控機(jī)，下部為通道板和電源等。8，檢測(cè)原理圖與接線圖：相關(guān)圖紙編號(hào)。每次采購的元件可能有所變化，圖紙要作響應(yīng)修改。如電纜芯線顏色會(huì)改變，測(cè)點(diǎn)有所增減，……9，設(shè)備和元件采購計(jì)劃表：第四章監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組裝與施工§1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組裝：1，安裝系統(tǒng)軟件：Windowsxp，Word2000，Visio2000，殺毒軟件，組態(tài)王6.52。此機(jī)不要再作它用，如上網(wǎng)，以免感染病毒。裝入的應(yīng)用程序要預(yù)先殺毒檢查。2，通道板卡設(shè)置地址和有關(guān)的狀態(tài)開關(guān)，做好記錄，然后插入底板插槽中。注意消除身體靜電！3，模擬量輸入板接線板上焊接采樣精密電阻250歐。4，連接電纜?！?傳感器變送器組裝：1，機(jī)柜中A板用于安裝壓力傳感變送器，溫度變送器及其切換開關(guān)。壓力和壓差傳感變送器都是一體化的，安裝時(shí)要在上部和左右預(yù)留足夠距離便于插接氣管。壓差傳感變送器的左右“+”、“-”號(hào)要明顯，接管子時(shí)高低壓千萬別搞反了！2，為了節(jié)省成本，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的溫度測(cè)量使用同一組溫度變送器，增加了一組切換開關(guān)。因?yàn)槭乔袚Q電阻信號(hào)的，所以要求觸頭緊密接觸，應(yīng)選用高質(zhì)量的帶鍍銀觸頭的切換開關(guān)。如施耐得的產(chǎn)品。3，去現(xiàn)場(chǎng)接測(cè)溫電阻的信號(hào)電纜最好用六芯（0.5mm2)電纜，根數(shù)減少一半，穿管方便。4，每根電纜芯線兩端都要套上記號(hào)管，作好標(biāo)記，與圖紙相符，峻工時(shí)必須校對(duì)一致交工。§3通道接線板和電源組裝：1，所有接到通道接線板的信號(hào)電纜的外層屏蔽編織線，規(guī)定在接線板這一端單點(diǎn)接信號(hào)地！不要兩端接地而形成回路。2，接線板上的模擬地浮空，并不與信號(hào)地相接。3，直流24V電源的兩組輸出分別負(fù)擔(dān)各臺(tái)風(fēng)機(jī)的變送器。4，走線槽一定要布置整齊美觀。5，斷開通道板與接線板之間的大電纜連接，給變送器通直流電，檢查各路空載信號(hào)是否正確無誤。全部正確，連接通道板與接線板之間的大電纜，開機(jī)，運(yùn)行“組態(tài)王”監(jiān)測(cè)軟件，觀察、校對(duì)各路信號(hào)，顯示曲線、圖表的正確性，一一修改完善。6，關(guān)機(jī)，下架，打包，發(fā)運(yùn)?！?現(xiàn)場(chǎng)施工：1，機(jī)柜就位；2，工控機(jī)推入，連接顯示器，鍵盤，鼠標(biāo)；3，配電盤電源引至機(jī)柜交流開關(guān)；4，交流接地連接到機(jī)柜外殼接地螺絲；5，測(cè)溫和功率變送器信號(hào)電纜放線，進(jìn)入電纜地溝以后不要與電力電纜平行或靠得太近；6，信號(hào)電纜屏蔽層統(tǒng)一接到信號(hào)接地線上；7，壓力引管鋪設(shè)至機(jī)柜頂部進(jìn)入，接到壓力、壓差變送器，架設(shè)牢固，走向美觀，盡量少拐彎，密不泄露；8，斷開通道板與接線板之間的大電纜連接，給變送器通直流電，檢查各路信號(hào)是否正確無誤。全部正確，斷電，接通大電纜；9，開機(jī)，運(yùn)行“組態(tài)王”監(jiān)測(cè)軟件，觀察、校對(duì)各路信號(hào)，顯示曲線、圖表的正確性，一一修改完善；10，倒機(jī)，檢查另一臺(tái)風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)的正確性；11，必要時(shí)，做一次完整的風(fēng)機(jī)性能曲線測(cè)試；12，連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)以上，正確無誤，整理記錄和文檔資料，交工。13，現(xiàn)場(chǎng)施工必帶：工具：組合工具包（包括烙鐵、焊錫），三位半萬用表，相序表，記號(hào)筆，試電筆，手電筒；資料：設(shè)備和元件說明書、維修卡片，廠家聯(lián)系電話，MS軟件一套，軟盤電子文檔，U盤，“組態(tài)王”資料，運(yùn)行狗，開發(fā)狗；材料：PVC壓力管及其卡具、三通接頭、開關(guān)，生膠帶，信號(hào)電纜線，記號(hào)套管，黑膠布，透明膠帶，絕緣套管，塑料軋頭；備件：每種變送器1個(gè)，切換繼電器和插座2套，9V方形電池1個(gè)，精密采樣電阻250歐2個(gè)。第五章“組態(tài)王”軟件開發(fā)§1組態(tài)軟件與面向?qū)ο螅?，組態(tài)軟件概念：基于VC++、Windows窗口和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，應(yīng)用面向?qū)ο蟮能浖椒?，設(shè)計(jì)出的專用二次開發(fā)軟件工具。例如測(cè)控組態(tài)軟件，虛擬儀器軟件。組態(tài)軟件一般都具有OPC、DDE、SQL、Internet等功能。

比較著名的測(cè)控組態(tài)軟件有：iFIX，Intouch，組態(tài)王，力控等等?！?“組態(tài)王”開發(fā)的主要內(nèi)容：1，建立一個(gè)新工程