潘一矿主井提升机光纤温度在线监测系统设计

管京城 柏乐

摘  要：对主井提升机室外及地下电缆接头等监测点的温度进行实时在线监测，能实时显示当前温度，通过软件数据分析预测电缆头的故障趋势和温度变化率分析，历史数据保存与分析，异常数据保存与分析，当温度超限时能及时告警，并准确提供电缆的故障部位，同时PC机通过软件进行信号处理将波长和温度显示出来。当温度变化时，光栅将发生变化从而波长也发生变化，由于在一定范围内温度和波长成线性关系，根据波长的变化就可以得出变化后的温度。

关键词：煤矿提升机;光纤温度传感器;在线监测;提升设备温度

1 系统改造概述及原因

潘一矿主井3#、4#提升机承担着整个煤矿的提升任务，决定矿区的总产量。提升机系统电机定子、滚筒轴承现在安装有8个热电偶式温度传感器组成的温度监测系统，存在测量不准、易误报警等状况，威胁主井提升系统的正常运转，建议对已有监测点进行升级改造，用新型光纤光栅温度传感器取代原有的热电偶式传感器，建立新的光纖温度在线监测系统。

另外提升机供电系统供电负荷较大，长期运行过程中高压开关柜开关触点、变压器及电缆接头等重要部位极易出现过热现象，如果不能及时发现，对整个煤矿将造成大的损失。因此对于实现供电系统薄弱点实时在线监测及过热的预警有实际需求。

2 新系统设计介绍

RZ-GXWD 6000系列矿用光纤温度在线监测系统采用国际先进的光纤光栅温度传感技术，具有耐高压、不受电磁干扰、本质安全、长期可靠、易扩展等特点。

（1） 主要应用范围。开关柜内触点温度监测;主变线连接头温度监测;电缆馈线终端头温度监测;电缆中间接头温度监测;电机进线接头、出风口温度监测;电抗器压线接头、快开压线接头处温度;变压器进线处温度监测等高压、高温、高负荷点位的在线精确温度监测。

（2） 工作原理。宽带大功率泵浦激光器输出的宽带光经光缆传输最后到达高灵敏光纤温度传感器，不同波长的光经光栅反射后返回高精度光谱分析仪解调模块解调出波长，后经智能光电转换系统变成数字信号到达PC机通过软件进行信号处理将波长和温度显示出来。当温度变化时，光栅将发生变化从而波长也发生变化，由于在一定范围内温度和波长成线性关系，根据波长的变化就可以得出变化后的温度。

3 与传统监测手段的对比（表1）

4 温度在线监测系统组成

系统各部分功能描述：（1）光纤光栅温度传感器：布置待测装置内，采集温度信号。（2）传输光缆：将温度传感器信号传到控制室内的光纤光栅解调仪。（3）光纤光栅信号解调仪：对温度信号进行解调，提供现场温度的实时信息。（4）系统软件：给整个系统的运行提供软件支持。

5 主井提升机系统监测测点分布

主井提升机系统共设置110个光纤温度在线监测测点，分布如下。（1）变压器部分：5楼4#绞车励磁变压器一台、4#绞车主变压器一台，各设6个测点，测点布设于进、出线压接处;7楼至8楼夹层3#绞车用变压器一台，设置3个测点，测点布设于进线压接处。共计15个变压器在线监测点。（2）快开部分：7楼至8楼夹层快开装置三台，各设2个测点，测点布设于进、出线压接处。共计6个快开温度在线监测点。（3）电抗器部分：7楼电抗器两台，1#、2#电抗器，各设置2个测点，测点布设于进、出线压接处。共计4个电抗器温度在线监测点。（4）环境温度部分：7楼至8楼夹层，3#、4#绞车电机出风口，各设置1个测点、测点布设于反映电机出风口实际温度的部位。共计2个环境温度在线监测点。（5）电机进线部分：3#直流电机进线处，设置2个测点;4#交流电机进线处，设置3个测点。共计5个电机进线温度在线监测点。（6）高压开关柜部分：对3楼KYN58-12型开关柜，+AH1进线628、+AH2动力变压器1、+AH3整流变压器1、+AH4整流变压器2、+AH5励磁变压器1、+AH6互感变压器、+AH7母联、+AH8进线及母联617、+AH9互感器、+AH10动力变压器2、+AH11整流变压器3、+AH13励磁变压器2、+AH14进线606，每台开关柜各设置6个测点，布设在进线母排与上静触点连接处及下静触点。共计78个高压开关柜温度在线监测点。

6 设计完成后预期成果

主井提升机及供电设备温度在线监测系统完成后，能够在线监测提升机及供电设备温度，能够及时发现并处理问题，确保提升机正常、高效运转。本套设备在淮南矿业集团只有在潘一矿主提升系统中使用，运转多月后，现在安全状况良好，减少了检修巡视时间，避免了因超温引起的绞车事故，真正为我矿矿井提煤起到了重大作用。建议把本套系统在淮南矿业集团各个矿推广应用。

参考文献

[1]赵勇.光纤光栅及其传感技术[M].北京：国防工业出版社，2007.

[2]孙强.光纤通信系统及其应用[M].北京：清华大学出版社，2004.