CN101699034A - 矿用主通风机在线监测及故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

一种矿用主通风机在线监测及故障诊断装置，采用在主通风机的风口安装风压信号传感器经差压变送器连接PLC，在主通风机的风口安装风流温度传感器经温湿度变送器连接PLC，在主通风机的电机上安装电机振动传感器，经振动变送器连接PLC，在电机绕组上安装温度传感器连接PLC，在电机轴承上安装温度传感器连接PLC，在电控柜上安装信号传感器连接PLC，在电控柜上安装电压电流传感器经电量参数仪连接PLC，在风门安装风门信号传感器连接PLC，PLC连接交换机，交换机分别连接显示器和矿井安全监测中心的方案，克服了现有技术中对矿用主通风机使用单片机控制，无故障诊断的缺陷，适用于各种矿井内各种主通风机的监测和故障时自动报警。

Description

矿用主通风机在线监测及故障诊断装置

技术领域

本发明涉及一种矿用主通风机在线监测及故障诊断装置。

背景技术

主通风机是煤矿生产的关键设备，机组的正常运行，直接影响到煤矿的安全生产和经济效益，近年国内煤矿的主通风机故障事故时有发生，有些甚至是毁灭性事故。建立符合煤矿自身需要的主通风机网络化在线监测与故障诊断***是实现煤矿生产安全、设备稳定长期运行的重要组成部分，也是煤矿设备现代化管理的需要。现有技术中对主通风机参数数据采集的控制与处理采用自制电子元件板，单片机控制，信号的处理和控制容易被外界干扰，抗干扰能力和使用稳定性差，无故障诊断和故障判断能力，对温度信号采用独立的温度变送箱模式，只是把温度信号变送成电信号，还要经过另外的电子元件进行逻辑控制，增加了成本。

发明内容

针对上述情况，本实用新型提供一种在线监测主界面以直观的动画模拟主通风机的运行情况，将主通风机性能参数随时间变化关系以曲线形式动态显示在画面上，以具备报警指示的表格形式显示实时监测数据，抗干扰能力强和使用稳定性好，能及时发现通风***故障的矿用主通风机在线监测及故障诊断装置。

为实现上述目的，一种矿用主通风机在线监测及故障诊断装置，在主通风机的风口安装风压信号传感器，经差压变送器连接PLC，在主通风机的风口安装风流温度传感器，经温湿度变送器连接PLC，在主通风机的电机上安装电机振动传感器，经振动变送器连接PLC，在电机绕组上安装温度传感器连接PLC，在电机轴承上安装温度传感器连接PLC，在电控柜上安装信号传感器连接PLC，在电控柜上安装电压电流传感器经电量参数仪连接PLC12，在风门安装风门信号传感器连接PLC，PLC连接交换机，交换机分别连接显示器和矿井安全监测中心。

为了实现结果优化，改善、提高本发明的综合性能，进一步的措施是：

所述显示器连接工控机，工控机连接打印机。

所述显示器界面设置在线监测、实时曲线、数据库报表、报警设定、故障诊断文档。

本发明采用在主通风机的风口安装风压信号传感器经差压变送器连接PLC，在主通风机的风口安装风流温度传感器经温湿度变送器连接PLC，在主通风机的电机上安装电机振动传感器，经振动变送器连接PLC，在电机绕组上安装温度传感器连接PLC，在电机轴承上安装温度传感器连接PLC，在电控柜上安装信号传感器连接PLC，在电控柜上安装电压电流传感器经电量参数仪连接PLC12，在风门安装风门信号传感器连接PLC，PLC连接交换机，交换机分别连接显示器和矿井安全监测中心，显示器连接工控机，工控机连接打印机的方案，克服了现有技术中对矿用主通风机使用单片机控制，但无故障诊断的缺陷。

本发明相比现有技术所产生的有益效果：

1、在线监测主界面以直观的动画模拟主通风机的运行情况。

2、主通风机性能参数随时间变化关系以曲线形式动态显示在画面上，以具备报警指的表格形式显示实时监测数据。

3、模块自带抗干扰***，保证测量误差小于1.5％。

4、在主通风机出现故障时自动报警，提示检修，并判断出故障性质及部位。

5、各种参数显示在显示屏上集中监测。

6、采用PLC控制，提高了产品的综合性能。

7、结构简单，使用方便，维修方便。

本发明适用各种矿井内各种主通风机的监测和故障时自动报警。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明在电器原理图。

图2为本发明电器元件连接网络图。

图3为本发明在线监测电机参数界面图。

图4为本发明在线监测风机参数界面图。

图5为本发明在线监测线圈绕组和轴承温度参数界面图。

图中：1、风压信号传感器，2、差压变送器，3、风流温度传感器，4、温湿度变送器，5、电机振动传感器，6、振动变送器，7、温度传感器，8、信号传感器，9、电压电流传感器，10、风门信号传感器，11、电量参数仪，12、PLC，13、交换机，14、显示器，15、工控机，16、安全监测中心，17、打印机。

具体实施方式

由附图图1，图2，图3，图4，图5所示，一种矿用主通风机在线监测及故障诊断装置，包括在主通风机的风口安装风压信号传感器1，经差压变送器2连接PLC12，风压信号传感器1测量和采集风机静止时的压力和风机运行时的风流压力，经差压变送器2进行数据处理，转变成电信号，传送给PLC12进行逻辑控制，PLC12将处理的信号经交换机13传送到显示器14的界面，风流静压设置为160-1280Pa，风流全压设置为360-1500Pa，当风流压力过大或过小时，通过在线监测自动进行上下极限值的核定，自动生成表格并报警并检查风机故障；在主通风机的风口安装风流温度传感器3，经温湿度变送器4连接PLC12，风流温度传感器3测量和采集的主通风机的风口温度即井下排出气体温度数据，经温湿度变送器4进行数据处理，转变成电信号，传送给PLC12进行逻辑控制，PLC12将处理的数据经交换机13传送到显示器14的界面，当井下排出气体温度超过50℃或低于-20℃时，在线监测自动进行上下极限值的核定，自动生成表格并报警，随时掌握矿井中的温度变化，以便在温度显著变化时对主通风机故障诊断和维修；在主通风机的电机上安装电机振动传感器5，经振动变送器6连接PLC12，振动传感器5采集电机垂直和水平方向的振动参数，振动变送器6进行数据处理，转变成电信号，传送给PLC12进行逻辑控制，PLC12将处理的数据经交换机13传送到显示器14的界面，在线监测自动进行上下极限值的核定，自动生成表格，并对剧烈振动报警，以便对电机振动故障进行诊断和维修；在电机绕组上安装温度传感器7连接PLC12，即在电机绕组的定子绕组上安装温度传感器7，采集定子绕组的温度数据，传送给PLC12进行逻辑控制和数据处理，PLC12将处理的数据经交换机13传送到显示器14的界面，在线监测自动进行上下极限值的核定，自动生成表格，当温度高于130℃时报警，电机绕组出现故障，进行诊断和维修；在电机轴承上安装温度传感器7连接PLC12，温度传感器7采集轴承运动时的的温度数据，传送给PLC12进行逻辑控制和数据处理，PLC12将处理的数据经交换机13传送到显示器14的界面，在线监测自动进行上下极限值的核定，自动生成表格，当温度高于130℃时报警，对电机轴承故障进行诊断和维修；在电控柜上安装信号传感器8连接PLC12，传感器8采集电控柜的温度和湿度数据，传送给PLC12进行逻辑控制和处理，PLC12将处理的数据经交换机13传送到显示器14的界面，在线监测自动进行上下极限值的核定，自动生成表格，当温度高于100℃时报警，相对湿度高于75％时报警，工作人员对电控柜和电路故障进行诊断和维修，以免电器因温度过高软化、起火或电控柜进水；在电控柜上安装电压电流传感器9经电量参数仪11连接PLC12，电压电流传感器9连接主通风机，电量参数仪11测量和处理主通风机电压、电流、功率、功率因数等电量参数，显示主通风机的三相电压、三相电流、线电压、线电流数据，传送给PLC12进行逻辑控制，PLC12将采集的数据经交换机13传送到显示器14的界面，在线监测自动进行上下极限值的核定，自动生成表格，电源短路或断路或电路故障时报警，对电路故障进行诊断和维修；在风门安装风门信号传感器10连接PLC12，风门信号传感器10采集风机开停信号、正反风信号、风门开启大小信号，传送给PLC12进行逻辑控制和数据处理，PLC12将处理的数据经交换机13传送到显示器14的界面，显示器14能直接观察到风门开关和开启角度，交换机13分别连接显示器14和矿井安全监测中心16，矿井安全监测中心16是工作人员监测场所，显示器14连接工控机15，工控机15连接打印机17，随时打印各种参数表格；PLC12采用西门子公司的S7-300，抗干扰能力强，控制和数据处理的稳定性强，误差小于1.5％；显示器14在界面设置在线监测、实时曲线、数据库报表、报警设定、故障诊断五个文件包；在线监测即通过以太网对各参数进行远程传输，安全监测中心16通过以太网监测各参数的变化，根据各传感器采集的数据，能以直观的动画，模拟风机的运行状态和风门的开闭状态，自动计算主通风机的功率和效率；实时曲线即以X-Y轴图动态显示以上各监测参数随时间的变化曲线，有利于及时发现主通风***故障；数据库报表即显示器14界面自动生成和显示各参数随时间变化的报表，矿井安全监测中心16将参数随时间的变化报表定时存储在硬盘中，以便用户进行数据报表的打印，提供给管理部门查看和分析有关数据；报警设定即以上各监测参数在达到上下极限值时蜂鸣器报警，报警提示有一传感器监测的部件出现了故障，以便维修。

根据以上在线监测参数，本发明编辑了故障诊断的判断书，存储在硬盘中，方便随时调用。

其一实施例为：一#主通风机前级电机定子绕组温度小于130℃时正常工作，当温度达到130℃时，***进行声光报警，显示界面显示一#风机前级电机定子绕组温度超高报警，并弹出故障诊断对话框如下：

1、电机绕组匝间、相间绕组之间、绕组和接地电阻之间有短路现象，因而形成绕组中电流增加使其温度急剧升高出现温度过高。

2、电机铁心片与片之间绝缘破坏，使铁心中的涡流损耗增加，铁心发热剧增造成温度过高。

3、三相电机缺相工作时，使另外两相绕组中电流增加，造成绕组温度过高，单相电机启动绕组断线时，同样会使主绕组温度过高。

4、电机在过载情况下长期运行，也会引起绕组电流过大，使绕组发热增加造成温度过高。

5、电机过于频繁启动，由于启动时的电流是正常工作电流2倍以上，引起绕组发热增加，造成温度过高。

6、电机电气接触不良，使连接部件发热增加造成温度过高。

7、电网电压过高或过低时，使电机绕组中的电流增加，导致发热造成温度过高。

8、转动部位的轴承损坏或缺油时，使转动部件摩擦增加或撞击造成温度过高。

9、机散热部件出故障或通风道堵塞，造成温度过高。

10、电机工作时环境温度过高。

Claims (3)

1.一种矿用主通风机在线监测及故障诊断装置，其特征在于它包括在主通风机的风口安装风压信号传感器(1)，经差压变送器(2)连接PLC(12)，在主通风机的风口安装风流温度传感器(3)，经温湿度变送器(4)连接PLC(12)，在主通风机的电机上安装电机振动传感器(5)，经振动变送器(6)连接PLC(12)，在电机绕组上安装温度传感器(7)连接PLC(12)，在电机轴承上安装温度传感器(7)连接PLC(12)，在电控柜上安装信号传感器(8)连接PLC(12)，在电控柜上安装电压电流传感器(9)经电量参数仪(11)连接PLC12，在风门安装风门信号传感器(10)连接PLC(12)，PLC(12)连接交换机(13)，交换机(13)分别连接显示器(14)和矿井安全监测中心(16)。

2.根据权利要求(1)所述一种矿用主通风机在线监测及故障诊断装置，其特征在于所述显示器(14)连接工控机(15)，工控机(15)连接打印机(17)。

3.根据权利要求(1)所述一种矿用主通风机在线监测及故障诊断装置，其特征在于所述显示器14界面设置在线监测、实时曲线、数据库报表、报警设定、故障诊断文档。

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