主扇风机无人值守系统改造探析

范懂理

（开滦（集团）蔚州矿业有限公司兴源矿，河北 张家口075700）

1 工程概况

兴源矿现有 FBCDZ－6－NO．19／2×160kW 型矿用对旋轴流通风机（淄博金河风机有限公司）2台，1台使用，1台备用，电机功率为2×160kW，额定电压380V，静压1 800Pa左右，全压2 000Pa左右，风量3 600m3／min。电控形式采用变频调速。安装有AKYJC型微机在线监测系统，能够在线测量与处理风机运行参数，包括风机入口静压、风速、流量、电机轴承温度、定子绕组温度、电机功率、风机效率等，不能监测风机振动状况，目前操作人员通过变频柜上的启、停按钮来实现风机的启停操作，通过调节变频柜上的调速旋转钮来实现风机的调速，不能实现远程监控、自动调节以及无人值守。

针对以上情况，兴源矿决定对主通风机控制系统进行升级改造，为其引入全新的控制模式。改造内容如下：保留现有的1台电源进线开关柜、2台联络柜及4台变频控制柜，风机房内增加1台矿用主扇风机控制柜（PLC控制柜），控制4台变频启动器；矿调度室安装2台（套）上位机，实现远程控制和相关数据的显示、打印、存储，增加1套视频监控系统，最终改造成1套智能化风机变频控制系统。该系统综合应用了先进的自动控制、通讯、计算机、信息和现代管理技术，能够完成风机现场管理、风机运转状态以及风速、风量、振动等参数集中监控等各种任务，实现风机风量的自动调节和风门的自动控制，在调度室进行远程监控，实现了无人值守，为保障安全生产奠定了坚实的基础。

2 设备主要技术参数

（1）通风机主要参数：1）规格型号：FBCDZ－6－NO．19型对旋轴流通风机；2）额定风压：989～3 737Pa；3）额定风量：2 838～6 300m3／s；4）额定转速980r／min。

（2）电动机主要参数：1）型号：YBF2－355S－6；2）额定电压：380／660V；3）额定电流：296／34．3A；4）额定功率：2×160kW；5）额定转速：992r／min。

（3）电气控制设备：采用SVFB－FAEV型变频控制系统（深川电气科技有限公司）。

（4）主要运行参数：1）风压：1 796Pa；2）风量：3 600m3／s；3）运行频率：45Hz；4）自动化水平：风机在线监测。

3 系统构成

系统主要由原有变频器及传感器、新增加的PLC控制部分、上位机部分、视频监控部分以及振动传感器等构成。

3．1 上位机部分

兴源矿现有AKYJC型微机在线监测系统放置在现场操作室，上位机只有1台，且不能操作，一旦出现问题，所有数据将不能监测及记录，存在安全隐患。本次改造把监控上位机放在现在的调度室，采用2台研华IPC－610MB－L型高可靠性工业控制计算机，不仅实现风机变频控制系统的在线监测，还负责对现场设备进行远程控制，同时采集、存储、查询和统计分析现场监控系统运行数据、曲线、事件信息、操作记录、故障报警，远程监视设备运行情况。配置山特C3KS1H（松下电池）型UPS电源，以防突然掉电造成数据丢失。配置A4激光打印机，打印相关报表。

3．2 视频监控部分

（1）在风机现场、操作室和配电室各安装1台彩色高清红外补光摄像机，实现对整个风机系统的监控，采用光纤数字通讯，与自动化控制采用同一网络传输到矿调度室。

（2）调度室中设置视频服务器，系统可以同时显示全部画面，也可以单独放大任意一个画面进行细节观察，还有存储回放等功能。

（3）监控系统可实现无人值守、自动运行、自动摄录。

（4）系统具备安全管理功能，能实现分级权限控制和分级密码设置。

（5）网络中获得控制中心授权的计算机（客户端）可以对任意监控点图像进行实时浏览。

（6）监控图像和传输视频信号传送稳定、清晰，动态性能良好。

（7）各种录像资料至少保存1个月。

（8）所有设备满足实现系统功能的全部要求，并保证日后系统扩展的方便性、可操作性。

3．3 PLC控制部分

目前风机的控制通过变频柜上的启停按钮直接控制变频器，风速通过变频柜上的旋钮人工调节，系统并不采集和处理风机运行的各种参数，不能根据实际风量进行自动调节。考虑到主扇风机在煤矿安全生产中所起的至关重要的作用，本次改造本着系统安全及稳定的原则，新的控制系统考虑把风机的各种运行参数采集到PLC，通过运算，根据实际需要自动调节风机的运行频率，对井下风量的变化反应更加及时。

PLC柜内部放置防雷模块，防止电源电压突然增高导致PLC内部模块损坏。

PLC柜内部放置UPS电源，防止突然掉电造成控制系统不能正常工作，影响井下安全。

PLC柜内部安装声光报警器，系统出现故障后发出声光报警，提示现场附近人员注意安全，及时处理故障。

3．4 传感器部分

从煤矿风机监测的实际情况来看，除了需要监测风机的工艺参量如风量、风压、电机电流等外，还需要监测风机的振动情况。也就是说，要从风机振动和工艺参量的复合角度来判断风机运行性能的好坏。

现有系统不能检测风机振动，故增加4台振动传感器，用来检测4台风机电机的振动情况。

4 系统功能

本系统融入了视频监控系统，具有全新的监测画面和特点，可实现远程监控、无人值守。

（1）工作方式：远程控制、就地控制、检修方式。

（2）控制风机启停，具有常规故障分析和提醒功能。

（3）通过信息化工业以太网或专用光缆，实时将有关运行数据传送至矿生产调度指挥系统。

（4）检测风机的轴承温度、定子温度、风筒内气体温度等相关的温度信号，并由PLC进行处理，超出正常范围则发出报警，并运行停机等相关预先设计好的动作程序。

（5）检测风机轴承的振动位移并处理，振动过大则发出报警等。

（6）检测风机负压、全压、风量、瓦斯和CO浓度等重要的参数数据，超出正常值时报警和作出相关的紧急处理。

（7）将相关的参数信号传输至上位机，使上位机组态软件将接收到的信号以图形、实时曲线、历史曲线、报表等形式显示出来，便于日后查询。

（8）数据储存和管理。风压、风量、风速、电量、风机及电机的各种温度、风机的振动等监测参数实现定时存储，数据能保存1～2年甚至更长时间。

5 系统特点

（1）高可靠性。采用低功耗、散热好的硬件设备，散热系统设计合理；现场设备都经过防尘试验。

（2）实用、易操作性。功能设计全面实用，让用户终端能够全面了解各种监测信息，以简捷流程实现复杂功能，最大限度地减短了操作者学习的时间。

（3）监测信息全面。监测指标包括各类开关量、振动量、性能参数，如电量、负压、风量、瓦斯浓度、温度、风机效率等，还可根据需求增加监测内容。

（4）可扩充、易维护性。硬件采用模块化设计，可在不影响已有系统结构的条件下，扩展新的采集通道；系统具备自诊断功能，能识别传感器、数据库等的异常，便于进行维护。

6 结语

该主扇风机无人值守系统能够随时对运行参数进行监测，确保安全运行。更重要的是，其减少了现场操作人员，在当前煤炭行业萧条，大力提倡减员提效的背景下，意义尤为重要。