【正文】 流體溫度由裝在風(fēng)道內(nèi)的 由匯博自動(dòng)化儀表公司博自動(dòng)化儀表公司博自動(dòng)化儀表公司 HB1151系列電容式差壓 /壓力 /絕壓變送器利用 PLC頻器通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造不僅簡化了系統(tǒng)提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性設(shè)備的操作和維護(hù)方便節(jié)省能耗同時(shí)也大大地提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)另外還可以根據(jù)需要配置相應(yīng)的通信模塊很方便地組成集散式控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益具有一定的推廣價(jià)值 1〕殷洪義．可編程控制器選擇、 M〕．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 〔 2〕周九寧．可編程控制器在礦山設(shè)備中的應(yīng)用〔 J〕．采礦技術(shù)， 2020， 4 1 ： 45― 46 〔 3〕彭桂力，劉知貴．集中供熱鍋爐控制系統(tǒng)的 PLC 控制〔 J〕．電力自動(dòng)化設(shè)備， 2020 9 ： 75． 77 〔 4〕馬寧，孔紅． S7300PLC 和 MM440 變頻器的原理與應(yīng)用〔 M〕．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 〔 5〕許明，言自行，劉堅(jiān)．大型泵機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)及工況調(diào)控系統(tǒng)的研制〔 J〕．機(jī)械工程學(xué)報(bào)， 2020， 〔 6〕徐國林． PLC 應(yīng)用技術(shù)〔 M〕．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 〔 7〕陳建明，等．電氣控制與 PLC 應(yīng)用〔 M〕．北京：電子工業(yè)出版社， 2020 〔 8〕李國厚，楊青杰，余澤 通．球磨機(jī)潤滑站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)〔 J〕．金屬礦山， 2020 9 ： 7475 〔 9〕丁紀(jì)凱，許逸舟．基于 PLC 和現(xiàn)場總線的污水處理系統(tǒng)〔 J〕．機(jī)電一體化， 2020 1 ： 80． 83 〔 10〕吳中立．礦井通風(fēng)與安全〔 M〕．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 1989：138 〔 11〕傅貴，秦躍平，楊偉民，等．礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析與優(yōu)化〔 M〕．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995： 〔 12〕高廣軍，賈世勝，朱學(xué)軍，等．通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整中常見問題及對(duì)策〔 J〕．山西煤炭， 2020， 2 〔 13〕徐鵬．張雙樓礦西翼通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整及經(jīng)濟(jì)效果分析 〔 J〕．煤礦安全，2020， 4 ． 〔 14〕石秋潔．變頻器應(yīng)用基礎(chǔ)〔 M〕．北京：機(jī)械工業(yè)出版社． 2020 〔 15〕陳仕瑋．礦井主要用通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控現(xiàn)狀及展望〔 J〕．煤礦安全，1999， 12 ： 39～ 41 〔 16〕李月紅，吳永祥．變電所監(jiān)控及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)〔 J〕．工礦自動(dòng)化，2020， 3 ： 27～ 28 1 N Y Y N N Y N Y 是否手動(dòng) F1 F2? 結(jié)束 風(fēng)機(jī)輪休控制子程序 兩組風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行 F1 F2? 風(fēng)機(jī)連鎖停止并報(bào)警 轉(zhuǎn)手動(dòng)控制 D D0 ? 數(shù)據(jù)采集子程序 開始 。 溫度參數(shù)包括風(fēng)機(jī)四臺(tái)電機(jī)前后軸溫，三相定子溫度和兩個(gè)風(fēng)道的流體溫度。 振動(dòng)參數(shù)包括四臺(tái)電機(jī)的前水平，前垂直，后水平，后垂直的振動(dòng)參數(shù)。下表為風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所需的輸入輸出量。 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的輸入輸出量 在風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，我們需要實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的前后軸溫、三相定子溫度、風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)參數(shù)，電機(jī)電流、電壓、有功、無功功率等一系列的參數(shù)。根據(jù)以上參數(shù)可求得風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，再根據(jù)相似原理換算至規(guī)定狀態(tài)下即可繪制通風(fēng)機(jī)的性能曲線。根據(jù)流體機(jī)械的原理有： ――流量 ――流量測(cè)量截面積 ――流量測(cè)量截面積的平均流速 ――風(fēng)機(jī)全壓 ――風(fēng)機(jī)出口靜壓 ――風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓 ――風(fēng)機(jī)入口靜壓 ――風(fēng)機(jī)入口動(dòng)壓 ――風(fēng)機(jī)靜壓 ――風(fēng)機(jī) 軸功率 ――電機(jī)有功功率 ――電機(jī)效率、由損耗分析法求得。 通風(fēng)機(jī)性能監(jiān)測(cè)原理： 通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)主要有流量、全（靜）壓、軸功率、全（靜）壓效率、轉(zhuǎn)速等。 7．操作簡單、維護(hù)方便。 5．選用了可靠性好、精度高的傳感（變送）器。 3．采用了多種抗干擾措施，因此系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確。 圖 風(fēng)機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)圖 主要特點(diǎn)如下： 1．采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，功能強(qiáng)大，智能化程度高；以圖形界面顯示工作狀態(tài)，畫面豐富，直觀生動(dòng)。 7 礦井通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的組成和特點(diǎn) 本系統(tǒng)以工業(yè)控制 PLC 為核心，主要由信號(hào)測(cè)取裝置和傳感（變送）器、上位機(jī)及通訊裝置及其他設(shè)備組成。 通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行方式 本系統(tǒng)共有三種運(yùn)行方式可供選擇，即“就地”，“遠(yuǎn)控”，“自動(dòng)“；在觸摸屏上我們可以選擇就地或遠(yuǎn)控兩種方式； 就地： 就地就是在現(xiàn)場的觸摸屏上進(jìn)行操作，因我們采用的是西門子的 PLC 與其觸摸屏進(jìn)行通訊，接口兼容性好并且穩(wěn)定，所以此種操作方式最可靠； 遠(yuǎn)控： 遠(yuǎn) 控就是在集控室中進(jìn)行高低壓開關(guān)的遠(yuǎn)程遙合、遙分，此種工作方式由于受到線路通訊及上位機(jī)軟件的影響，反應(yīng)時(shí)間上受到一定的影響，但是由于我們軟件的穩(wěn)定性很高，并且采用光纜進(jìn)行信息的傳輸，所以還是可以保證風(fēng)機(jī)正常的運(yùn)行和操作，而且由于其遠(yuǎn)程控制，其方便性大大增強(qiáng)； 自動(dòng)控制： 自動(dòng)控制仍然是遠(yuǎn)控的一種，就是在無人操作的情況下，若是風(fēng)機(jī)的運(yùn)行出現(xiàn)了故障，能自動(dòng)啟動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)，并且自動(dòng)調(diào)整風(fēng)量到設(shè)定的值，而不會(huì)由于停風(fēng)而影響到煤礦的正常生產(chǎn)。在運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀況。 現(xiàn)場測(cè)量層： 現(xiàn)場測(cè)量層主要實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變量參數(shù)的測(cè)量，主要采用的是開關(guān)柜的綜保裝置和測(cè)溫儀和傳感器裝置。整個(gè)系統(tǒng)分為三層，即現(xiàn)場測(cè)量控制層，中央控制層和遠(yuǎn)程監(jiān)控層。 監(jiān)測(cè)精度： 流 量 級(jí) 壓 力 級(jí) 電參數(shù) 級(jí) 其他 級(jí) 監(jiān)測(cè)參數(shù)范圍：按用戶要求確定。 6. 實(shí)現(xiàn)定子電壓低于 報(bào)警，定子電流超過上下限報(bào)警。 3. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)：電機(jī)和風(fēng)機(jī)前后軸承溫度、振動(dòng)參數(shù)以及超限報(bào)警 4．顯示當(dāng)前運(yùn)行機(jī)號(hào)、正反轉(zhuǎn)信號(hào)，風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)。 1．實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與風(fēng)機(jī)主輔設(shè)備控制的一體化。 選用了變送器專用電源，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。 3）系統(tǒng)抗干擾措施 所用變送器為電流輸出，傳輸信號(hào)采用屏蔽電纜，以減弱電磁耦合干擾。 信號(hào)采集設(shè)備 1）變送器的選用 全部選擇高精度的變送器將一次信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 0～ 20mA 電流。 振動(dòng)的監(jiān)測(cè) 風(fēng)機(jī)軸承的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷功能及原理：通過速度傳感器測(cè)量軸承的振動(dòng)峰值、均方根值或均值，將這些測(cè)量值與事先標(biāo)定出的允許門檻值作比較，指示出軸承運(yùn)行情況的正常與否。測(cè)量前在電 動(dòng)機(jī)或主要通風(fēng)機(jī)軸頭上加裝一硬紙圓盤，黑白相間地涂滿數(shù)個(gè)扇形。由于高壓開關(guān)采用南瑞的綜保裝置，可以實(shí)現(xiàn)電量參數(shù)的采集和線路的保護(hù)，所以電氣參數(shù)通過和南瑞綜保的 485 串行通訊得到。用干凈、暢通、不漏氣的軟管，將皮托管的正負(fù)接頭與壓差計(jì)的正負(fù)接頭對(duì)應(yīng)連接，測(cè)量動(dòng)壓。 在流速均勻的測(cè)定斷面安裝支撐架和皮托管。用皮托管和壓差計(jì)測(cè)風(fēng)，壓差計(jì)的種類很多，測(cè)定動(dòng)壓宜采用單管傾斜式壓差計(jì)，它操作方便、易于讀數(shù)。 為此我們選擇了工程監(jiān)測(cè)方法，如阿鈕巴管組，文丘里管等，即利用流量與差壓存在對(duì)應(yīng)關(guān)系這一物理現(xiàn)象監(jiān)測(cè)流量。同理，若采取分點(diǎn)布置若干流量計(jì)也難以實(shí)行。第三，煤礦通風(fēng)斷面大多達(dá) 10m 左右，如此大口徑的流量計(jì)不僅少見，而且價(jià)格太 貴，無論技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上均不可行。第一，煤礦主通風(fēng)機(jī)的流量監(jiān)測(cè)只能放在地面，但地面缺少較長的平直段，所以限制了標(biāo)準(zhǔn)流量儀表的應(yīng)用。 流量測(cè)量一般在符合要求的平直段如井下總回卷內(nèi)巷進(jìn)行，煤礦主要選用機(jī)械表皮托管等標(biāo)準(zhǔn)儀表，分點(diǎn)布置測(cè)量流量。假設(shè)礦井內(nèi)的氣壓在一個(gè)大氣壓或在設(shè)定的某個(gè)大氣壓力數(shù)值以上 PLC 通過控制變頻器，工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)循環(huán)工作，由礦井的氣壓參數(shù)通過 PLC 運(yùn)算去控制變頻器來達(dá)到風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 的控制；當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事故，或礦井內(nèi)的氣壓低于設(shè)定的某個(gè)氣壓參數(shù)時(shí)， VD128 的壓力值與工頻壓力值 VD136 進(jìn)行比較，若 VD128 小于或等于 VD136 的值，則當(dāng)前運(yùn)行通風(fēng)機(jī)將由變頻轉(zhuǎn)到工頻運(yùn)行此時(shí)如果仍滿足不了通風(fēng)的需要時(shí)工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)不再循環(huán)工作，并自動(dòng)切換為同時(shí)工作另外，接入的備用通風(fēng)機(jī)根據(jù)礦井的氣壓參數(shù)進(jìn)行變頻運(yùn)行，加大對(duì)礦井內(nèi)的通風(fēng)量，直至礦井內(nèi)的氣壓生至設(shè)定的大氣壓力數(shù)值以上，工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)恢復(fù)循環(huán)工作。中斷子程序如圖所示。程序圖如圖所示。 圖 PID 參數(shù)設(shè)置 其設(shè)置調(diào)用了壓力子程序見附圖。在自動(dòng)方式下，利用遠(yuǎn)傳空氣壓力傳感器檢測(cè)礦井內(nèi)的氣壓信號(hào)，用變送器將現(xiàn)場的模擬壓力信號(hào)變換成統(tǒng)一的 1～ 10V 直流電壓信號(hào)，送人 A／ D 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)?PLC 內(nèi)部能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)。偏差由 定量（ SP，希望值）與過程變量（ PV，實(shí)際值）之差來確定。因此，對(duì)于速度、位置等快過程擴(kuò)溫度、化工合成等慢過程， PID 控制都具有良好的實(shí)際效果。所謂的 PID 就是比例、積分、微分的總稱。對(duì)雙吸風(fēng)口的離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)道分支一倍葉輪直徑處的穩(wěn)定處的穩(wěn)定風(fēng)流中測(cè)量。通常軸流式主要通風(fēng)機(jī)可在距離進(jìn)風(fēng)口一倍葉輪直徑處測(cè)量。礦井自然風(fēng)壓的計(jì)算 但是礦井進(jìn)、回風(fēng)井的空氣柱的的容重差（容重差又主要由溫度差造成）以及高差和其它自然因素所形成的壓力差稱為自然風(fēng)壓 .它對(duì)礦井主扇的工況點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮自然風(fēng)壓對(duì)主扇的影響。只有當(dāng)瓦斯?jié)?VD196 的存儲(chǔ)值下降到小于瓦斯?jié)舛葓?bào)警上線時(shí) PLC才恢復(fù)風(fēng)機(jī)組再次啟動(dòng)并 將風(fēng)機(jī)組運(yùn)行工作。同時(shí)并發(fā)出報(bào)警。以警示工作人員工作面瓦斯涌出量已有安全隱患，做好排放瓦斯的準(zhǔn)備。本設(shè)計(jì)用到的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳛?KGJ16B 型其性能參數(shù)見硬件設(shè)計(jì)部分瓦斯?jié)舛葌鞲衅鲗⑦B續(xù)變化的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)轉(zhuǎn)換為 4～ 20 毫安的電流，然后經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換模塊 EM235，通過其內(nèi)部的采樣、濾波，轉(zhuǎn)換為 PLC 能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)存儲(chǔ)到VD196 中。 瓦斯爆炸界限并不是固定不變的，它還受溫度、壓力以及煤塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響。 圖系統(tǒng)總流程圖瓦