CN211401304U - 一种综采工作面机电设备冷却监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于煤矿综采领域，具体涉及一种综采工作面机电设备冷却监控装置，该装置是一套在线监测管路冷却水压力、温度、流量，结合远程监控设施集中控制的闭环监控***；冷却水经过滤器到进水电动球阀，再由变频水泵升压，经分水阀给各滚筒、摇臂喷雾头供水；或通过减压阀后经分水阀分别给各机电设备完成冷却降温，最终从各分支管路末端喷嘴喷出除尘；变频水泵后管路上安装有压力传感器和温度传感器，滚筒、摇臂喷雾头前有压力传感器和流量传感器，各末端喷嘴前均安装有温度传感器和流量传感器；该***还设置有PLC主控制器、触摸屏和远程监控计算机，实现综采工作面机电设备冷却***集中自动化控制和远程可视化监控。

Description

一种综采工作面机电设备冷却监控装置

技术领域

本实用新型属于煤矿综采领域，具体涉及一种综采工作面机电设备冷却监控装置。

背景技术

近年来，我国煤矿采煤工艺不断发展，工作面采煤效率得到了很大的提升，综合机械化、自动化、安全高产高效已成为煤矿开采的主流方向，综采工作面电机功率不断增加。在煤矿开采过程中，电机和液压***持续工作，产生大量热量，将导致电机和液压油温度升高，为保证电机安全稳定运行，电机产生的热量需要及时排出。受到采煤工作面空间狭小、瓦斯含量高、粉尘浓度大、通风条件差等恶劣环境的限制，现有综采工作面电机主要采用水冷方式。水冷电机结构紧凑、效率高，冷却效果好；但容易存在腐蚀、堵塞、渗漏等隐患，影响设备安全稳定运行。现有冷却***在使用过程中存在一些的问题亟待解决：

（1）冷却用水杂质较多，易堵塞喷嘴、管线，冷却效果变差。

（2）由于现场存在挤压等原因，容易导致冷却管路被挤压破坏，引起管路内的水压升高，维修更换时容易造成人员伤害。

（3）水箱内的水温无法检测，冷却效果无法判断。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型设计了一种综采工作面机电设备冷却监控装置。

为了实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种综采工作面机电设备冷却监控装置，该装置是一套在线监测管路冷却水压力、温度、流量，结合远程监控设施集中控制的闭环监控***；冷却水由主进水管路进入***，经过滤器到进水电动球阀，再由变频水泵升压，经分水阀A分别给左滚筒喷雾头和右滚筒喷雾头供水，经分水阀B分别给左摇臂喷雾头和右摇臂喷雾头供水，所述分水阀A和分水阀B为并联关系；

从变频水泵来的冷却水通过减压阀减低后，经分水阀C分别给左牵引机水套和左切割机水套供水，左牵引机水套下游连接有左牵引箱冷却器，经分水阀D分别给油箱冷却器和电控部水套供水，经分水阀E分别给右牵引机水套和右切割机水套供水，右牵引机水套下游连接有右牵引箱冷却器，所述分水阀C、分水阀D和分水阀E为并联设置，各分支管路冷却水对各机电设备完成冷却降温后，最终从各分支管路末端喷嘴喷出用于井下环境除尘；

所述变频水泵后段主进水管路上安装有压力传感器和温度传感器，所述左滚筒喷雾头、右滚筒喷雾头、左摇臂喷雾头和右摇臂喷雾头前段管路上均安装有压力传感器和流量传感器，各所述末端喷嘴前段的分支管路上均安装有温度传感器和流量传感器；该***还设置有PLC主控制器、触摸屏和远程监控计算机，以及与所述变频水泵配合设置的变频器，各所述压力传感器、温度传感器和流量传感器皆作为所述PLC主控制器的反馈信号输入终端，所述进水电动球阀和由变频器控制的变频水泵作为所述PLC主控制器的控制指令输出终端，且所述PLC主控制器还通过TCP/IP工业以太网与人机界面触摸屏和上位机远程监控计算机电连接。

优选地，所述左牵引机水套、左切割机水套、右牵引机水套和右切割机水套对应的各牵引电机和切割电机均配合设有开停感应器，且所述开停感应器都作为反馈信号输入终端与所述PLC主控制器的输入端电连接。

优选地，所述压力传感器和流量传感器传输到所述PLC主控制器的输入信号均为4～20mA的模拟量输入信号，且采用模拟量隔离模块安全格栅进行信号隔离。

优选地，所述温度传感器通过信号变送器将温度监测信号变换为4～20mA的模拟量输入信号传输到所述PLC主控制器，且采用模拟量隔离模块安全格栅进行信号隔离。

该***采用管路压力采用闭环控制，保证喷雾***压力稳定。PLC主控制器采集管道的实时水压，与设定值进行比较，通过PID控制算法，输出控制量，驱动变频器，实现压力闭环控制。

压力控制采用变频调速节能控制方法，根据负荷变化自动调节变频器运行频率。变频器用来调节喷雾及冷却***水压，变频器的运行频率给定有主控制器通过模拟量输出模块输出4-20mA信号实现控制。

所有的喷雾支路管道都安装有流量、压力传感器，实时监测流量、压力是否满足要求。流量和压力传感器采用4-20mA信号传输，并采用安全栅进行信号隔离。流量传感器用于检测是否有水流过，以及是否堵塞。压力传感器用于检测水压是否正常，用来判断喷雾效果。

所有的冷却支路都装有流量和温度传感器，用来监测冷却效果，流量和温度传感器采用4-20mA信号传输，并采用安全栅进行信号隔离。

PLC主控制器采集现场的温度、压力、流量、信号，经过内置控制算法，对电动球阀、变频器进行控制，实现采煤机集中喷雾及冷却控制。开停传感器将各机电设备电机的开停信号输送至PLC主控制器，用于判断是否需要开始机电设备冷却监控装置供水工作。

PLC主控制器、触摸屏和远程监控计算机之间采用TCP/IP工业以太网通信，触摸屏及远程监控计算机用于显示设备运行状态，并可以远程控制设备的运行。

温度传感器用于检测进水温度、各个设备冷却出水口温度，用于诊断冷却效果，对设备健康状况进行预警。流量传感器用于检测进水流量、出水流量，判断堵塞情况。

压力传感器用于检测主管道压力，与设定值进行比较，通过主控制器PID控制算法，输出控制量，驱动变频器，实现压力闭环控制。

变频器用来调节喷雾及冷却***水压，变频器的运行频率给定有主控制器通过模拟量输出模块输出4-20mA信号实现控制。

PLC主控制器，实时采集现场的温度、压力、流量、开停等信号，经过内置控制算法，对电动球阀、变频器进行控制，实现采煤机集中喷雾及冷却控制。

触摸屏及远程监控计算机用于显示设备运行状态并可远程控制设备运行。

本实用新型还包括能够使其正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段，另外，本实用新型中未加限定的装置或组件，均采用本领域的常规设置。

本实用新型的有益效果如下：

该综采工作面机电设备冷却监控装置利用PLC自动控制技术，实现综采工作面电机冷却***集中监控，提高冷却效果，提升设备自动化水平，减少维护工作量，具有较强的工程应用价值，多传感器实时冷却***的温度、压力、流量等参数，实现主要设备的集中冷却控制，各设备冷却状态的远程可视化，提升冷却效率，减少用水量，节约能源，提升冷却***的自动化水平。

附图说明

图1为实施例的综采工作面机电设备冷却监控装置的管路***结构框图。

图2为实施例的喷雾冷却集中监控***组成框图。

图3为实施例的温度检测电路原理图。

图4为实施例的压力和流量检测电路原理图。

图5为实施例的PLC主控制器的电路原理图。

图6为实施例的变频器控制的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清晰完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例

如图1-6所示，一种综采工作面机电设备冷却监控装置，该装置是一套在线监测管路冷却水压力、温度、流量，结合远程监控设施集中控制的闭环监控***；冷却水由主进水管路0进入***，经过滤器1到进水电动球阀2，再由变频水泵3升压，经分水阀A4分别给左滚筒喷雾头5和右滚筒喷雾头6供水，经分水阀B7分别给左摇臂喷雾头8和右摇臂喷雾头9供水，所述分水阀A4和分水阀B7为并联关系；

从变频水泵3来的冷却水通过减压阀10减低后，经分水阀C11分别给左牵引机水套12和左切割机水套14供水，左牵引机水套12下游连接有左牵引箱冷却器13，经分水阀D15分别给油箱冷却器16和电控部水套17供水，经分水阀E18分别给右牵引机水套19和右切割机水套21供水，右牵引机水套19下游连接有右牵引箱冷却器20，所述分水阀C11、分水阀D15和分水阀E18为并联设置，各分支管路冷却水对各机电设备完成冷却降温后，最终从各分支管路末端喷嘴29喷出用于井下环境除尘；

所述变频水泵3后段主进水管路0上安装有压力传感器22和温度传感器23，所述左滚筒喷雾头5、右滚筒喷雾头6、左摇臂喷雾头8和右摇臂喷雾头9前段管路上均安装有压力传感器22和流量传感器24，各所述末端喷嘴29前段的分支管路上均安装有温度传感器23和流量传感器24；该***还设置有PLC主控制器25、触摸屏26和远程监控计算机27，以及与所述变频水泵3配合设置的变频器28，各所述压力传感器22、温度传感器23和流量传感器24皆作为所述PLC主控制器25的反馈信号输入终端，所述进水电动球阀2和由变频器28控制的变频水泵3作为所述PLC主控制器25的控制指令输出终端，且所述PLC主控制器25还通过TCP/IP工业以太网与人机界面触摸屏26和上位机远程监控计算机27电连接。

所述左牵引机水套12、左切割机水套14、右牵引机水套19和右切割机水套21对应的各牵引电机和切割电机均配合设有开停感应器，且所述开停感应器都作为反馈信号输入终端与所述PLC主控制器25的输入端电连接。

所述压力传感器22和流量传感器24传输到所述PLC主控制器25的输入信号均为4～20mA的模拟量输入信号，且采用模拟量隔离模块安全格栅进行信号隔离。

所述温度传感器23通过信号变送器将温度监测信号变换为4～20mA的模拟量输入信号传输到所述PLC主控制器25，且采用模拟量隔离模块安全格栅进行信号隔离。

所述PLC主控制器25采用西门子1200型PLC。

所述触摸屏26采用的是维纶MT8104型触摸屏。

所述变频器28采用西门子MM440型变频器。

所述压力传感器22为GPD10型矿用本安防爆压力变送器。

所述温度传感器23为Pt100型热电阻。

所述流量传感器24为LJS型矿用隔爆兼本安型超声波管道流量计。

本实用新型的技术方案并不限于上述具体实施例的限制，在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种综采工作面机电设备冷却监控装置，其特征在于：该装置是一套在线监测管路冷却水压力、温度、流量，结合远程监控设施集中控制的闭环监控***；冷却水由主进水管路（0）进入***，经过滤器（1）到进水电动球阀（2），再由变频水泵（3）升压，经分水阀A（4）分别给左滚筒喷雾头（5）和右滚筒喷雾头（6）供水，经分水阀B（7）分别给左摇臂喷雾头（8）和右摇臂喷雾头（9）供水，所述分水阀A（4）和分水阀B（7）为并联设置；

从变频水泵（3）来的冷却水通过减压阀（10）减低后，经分水阀C（11）分别给左牵引机水套（12）和左切割机水套（14）供水，左牵引机水套（12）下游连接有左牵引箱冷却器（13），经分水阀D（15）分别给油箱冷却器（16）和电控部水套（17）供水，经分水阀E（18）分别给右牵引机水套（19）和右切割机水套（21）供水，右牵引机水套（19）下游连接有右牵引箱冷却器（20），所述分水阀C（11）、分水阀D（15）和分水阀E（18）为并联设置，各分支管路冷却水对各机电设备完成冷却降温后，最终从各分支管路末端喷嘴（29）喷出用于井下环境除尘；

所述变频水泵（3）后段主进水管路（0）上安装有压力传感器（22）和温度传感器（23），所述左滚筒喷雾头（5）、右滚筒喷雾头（6）、左摇臂喷雾头（8）和右摇臂喷雾头（9）前段管路上均安装有压力传感器（22）和流量传感器（24），各所述末端喷嘴（29）前段的分支管路上均安装有温度传感器（23）和流量传感器（24）；该***还设置有PLC主控制器（25）、触摸屏（26）和远程监控计算机（27），以及与所述变频水泵（3）配合设置的变频器（28），各所述压力传感器（22）、温度传感器（23）和流量传感器（24）皆作为所述PLC主控制器（25）的反馈信号输入终端，所述进水电动球阀（2）和由变频器（28）控制的变频水泵（3）作为所述PLC主控制器（25）的控制指令输出终端，且所述PLC主控制器（25）还通过TCP/IP工业以太网与人机界面触摸屏（26）和上位机远程监控计算机（27）电连接。

2.根据权利要求1所述一种综采工作面机电设备冷却监控装置，其特征在于：所述左牵引机水套（12）、左切割机水套（14）、右牵引机水套（19）和右切割机水套（21）对应的各牵引电机和切割电机均配合设有开停感应器，且所述开停感应器都作为反馈信号输入终端与所述PLC主控制器（25）的输入端电连接。

3.根据权利要求2所述一种综采工作面机电设备冷却监控装置，其特征在于：所述压力传感器（22）和流量传感器（24）传输到所述PLC主控制器（25）的输入信号均为4～20mA的模拟量输入信号，且采用模拟量隔离模块安全格栅进行信号隔离。

4.根据权利要求1所述一种综采工作面机电设备冷却监控装置，其特征在于：所述温度传感器（23）通过信号变送器将温度监测信号变换为4～20mA的模拟量输入信号传输到所述PLC主控制器（25），且采用模拟量隔离模块安全格栅进行信号隔离。

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