大型空气压缩机远程监控与故障诊断系统

中国矿业大学和兖州矿业（集团）有限责任公司针对空气压缩机控制系统中存在的问题，设计出了一种无人值守的空气压缩机监控系统，以PLC为控制核心，将整个现场构成一个通讯网络系统，并且结合远程监控与故障诊断技术以及实时数据库，使得压气系统更加安全和稳定，最终达到无人值守的目的。

①远程监控系统。该系统以矿山的大型空气压缩机为研究对象，基于Windows XP/NT开发。根据系统的设计要求，采用IPC+PLC的多级分布式结构。用PLC构成系统的控制站，负责模拟信号的采集与模拟控制信号的发送等；工控机IPC构成系统的操作站，负责数据处理、控制计算以及整个系统的综合管理，并结合Ethernet构成网络。系统具有组态容易、操作简单、易于维护、安全性及稳定性高等优点。②故障诊断系统。当前状态监测与故障诊断系统的发展趋势是建立集成化、智能化的综合系统，使硬件与软件达到真正的融合，以克服传统的分离式监测或单功能以及局部监测与诊断系统的弊端。此系统将空气压缩机在线监测诊断系统设计成多传感器、多参数、集中控制与处理、模块化可扩展可重构的柔性化软硬件融合集成的系统结构。空气压缩机监控故障诊断系统具备设备与过程的运行状态数据动态采集、信号处理、状态综合判别、自动报警及突发故障自动保护、故障推理诊断等功能。根据各组成部分在物理连接和功能上的不同，将系统分为现场测试、数据传输、状态监控和决策管理4个层次。③实时数据库设计。开发了一套可建立完成数据采集、实时数据、历史数据和统计数据存储管理的实时数据库平台软件，为用户提供接口，使用户能对来自现场控制系统或人工键入的数据进行分析处理，并且能够对控制系统进行反馈控制输出，为实现过程控制及其最优化或为其它应用提供数据服务。在设计数据库时，主要考虑以下几个基本设计目的：能快速查找各种记录；数据库易于维护机液压系统压力和流量要求，决定从综掘机第一运输机操作阀后侧引出钻机液压管路接口。为使钻机和综掘机的液压系统能够互不影响地各自独立工作，在综掘机七联阀前侧加1个截止阀。钻机工作时关闭截止阀，使七联阀及所控制的油缸不能动作。同时，在综掘机四联阀上供第一运输机的控制阀后分别加2个三通和4个截止阀，分别控制第一运输机和钻机进油与回油，并制作1个护罩用来保护四联阀上除第一运输机操作把手外的另外3个把手。④对液压管路接头进行改造。液压钻机操作台供油管丝头与综掘机供油管丝头不一致，在综掘机与钻机操作台之间的油管分别焊接丝头连接。

⑶试验应用。该装备安装在16302C胶带顺槽综掘工作面。卸压孔在正迎头方向（方位角为0°）施工，3个孔距底板都为1.5m，分别距右帮1m、2m和3m布置。倾角全部与煤层倾角一致。近半年的使用效果明显。①实现机载后，钻机安装在综掘机上，利用综掘机本身的液压系统，与钻机液压系统形成一个整体，充分发挥了综掘机的生产效能。②利用改造后的液压钻机钻孔，钻孔直径由46mm增大到110mm，钻孔深度由8～10m提高到20m，最高可达80m，孔径大，孔深长，卸压效果明显优于以前使用的气动钻具钻孔。③液压钻机钻孔时，人员不需靠近钻孔孔口，减少了人身安全隐患。④采用气动工具钻孔时，正常情况下每班需打3次卸压孔，来回搬运气动钻具3次，用时约135min，劳动强度大，效率低。改用液压钻机钻孔后，每班只需施工一次钻孔，用时约60min，效率极大提高。