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依蘭三礦局部風機智能控制及自診斷

來源:網絡|發布時間:2021-03-24|瀏覽次數:
依蘭三礦局部風機智能控制及自診斷 摘要:系統采用PLC智能開關為控制器,風流中CH4濃度、風速為控制變量,變頻器作為執行裝置對局部風機進行閉環控制;采用振動監測技術,采集局部風機的振動信號,進行分析處理判斷局部風機運行狀態。智能控制自診斷局部風機實際應用效果良好,可以實現風電閉鎖、瓦斯電閉鎖、故障保護、主備電磁啟動器斷電切換、自動調節風速等智能控制及風機故障的診斷分析,且節能減耗效果明顯,達到節能近40%。

關鍵詞:局部風機;智能控制;PLC;自診斷;振動監測

中圖分類號:TD441;TD63 文獻標志碼:A 文章編號:1003-0794(2016)03-0149-03

引言

依蘭三礦局部通風機是固定風量、風壓輸出模式,在作業面需風量不大時造成大量能耗浪費,在作業面需風量很大時供風能力又相對不足,以至需要整體更換局部風機。針對上述問題對局部風機進行改造,通過對現有技術的研究,采用PLC與變頻調速技術實現對局部風機的智能控制,采用振動監測技術實現局部風機故障自診斷。

1煤礦局部風機智能控制及自診斷改造

智能控制系統采用PLC智能開關為控制器,作業面風流中CH4濃度、風速為控制變量,變頻器作為執行裝置對局部風機進行控制,組成閉環控制系統;自診斷采用振動監測技術,采集局部風機的振動信號,進行分析判斷局部風機運行狀態。(1)控制器PLC智能開關控制器采用SIMATICS7-226,通過Modbus協議與變頻器進行通訊,實現對變頻器的智能控制并對變頻器運行狀態的相關參數進行采集、分析。PLC的中央處理器采集經A/D轉換的甲烷傳感器與風速傳感器的信號,并進行濾波、比較等處理后,輸出控制信號給變頻器,以控制局部風機電機轉速,實現智能控制。(2)變頻器變頻器整體結構設計為圓柱形隔爆殼體,外徑及結構與局扇風筒直徑及結構相吻合,在風筒中間采用法蘭聯接。在不改變局部風機風量、風壓、功率等設計參數的情況下,可以實現與現有局部風機的組合。并且利用風機的風流對變頻器大功率IGBT散發的高熱量進行強制散熱,防止變頻器元器件老化損壞甚至燒毀。變頻器接線、控制腔與隔爆外殼一體化,并且設計了專用端口與PLC智能開關快速連接。變頻器運行時電磁干擾嚴重,會造成井下監控系統、傳感器等設備傳輸過程中信號失真,甚至造成設備誤動作。變頻器電磁干擾主要來自諧波失真與電磁噪聲,凈化工程www.schrjh.com,通過抑制諧波電壓、軸向電流消除無用功,脈沖整流技術消除變頻器諧波,采用屏蔽、濾波、隔離、可靠接地等措施使隔爆變頻器的電磁干擾不影響煤礦井下設備正常運行。變頻器電磁干擾的實測參數如圖1所示。(3)局部風機智能調速方法根據煤礦安全規程,當CH4濃度在1%~1.5%時,應進入排放CH4狀態。為了節能,當CH4濃度在0~1%時,局部風機的轉速與CH4濃度的增減成比例升降,即隨CH4濃度的變化自動調節轉速。通過研究風流稀釋CH4的過程,分析動態變化的掘進工作面風流中CH4濃度,得出了掘進工作面迎頭CH4濃度M1、回風巷匯合處CH4濃度M2與局部風機轉速之間的關系。通過比較分析掘進工作面不同位置的CH4濃度可以實現局部風機的智能調速。(4)局部風機故障自診斷局部風機自診斷采用振動監測技術,局部風機內部零件老化、磨損引發異常時,會產生異常振動,從振動信號的振動加速度信號波形、振動烈度信號波形、振動加速度信號頻譜等信息中可以分析出局部風機轉子不平衡、共振、摩擦、軸彎曲等常見故障。所以通過局部風機振動信號的測量與分析,可以在局部風機供風時對出現的故障做出定性診斷,可實現局部風機的針對性維護。局部風機自診斷系統主要由振動監測故障診斷分析儀、振動加速度傳感器、監控主機組成。其原理如圖2所示,凈化工程www.schrjh.com,振動加速度傳感器與監控主機之間的部分為振動監測故障診斷分析儀內部結構。在局部風機機身安裝多個振動加速度傳感器,以監測不同部件的振動信號。振動監測故障診斷分析儀通過高精度AD芯片采集多個振動信號,根據風機常見故障機理對故障頻率進行計算,計算結果通過數據庫進行故障征兆診斷推理,將診斷結果及數據存儲在本地硬盤并通過RS485以太網接口傳輸給控制主機。(5)軟件設計采用模塊化程序設計技術,模塊間任務明確、耦合清晰、彼此相對獨立。局部風機智能控制系統采用閉環控制,根據作業面巷道的CH4濃度、風量等狀況設定初化始值,反饋信號以作業面的實際局部通風機風量、CH4濃度作為反饋信號,調節變頻器輸出頻率,進而控制局部風機風量,保證作業面CH4濃度不超標,使生產作業安全進行。如作業面CH4濃度驟然升高,局部風機智能控制系統在報警的同時,提高風機轉速,風量大幅增加,使CH4濃度迅速下降,確保作業面的CH4濃度在安全范圍。該系統的程序流程如圖3所示。

2應用效果

局部風機經智能控制及自診斷改進后,在依蘭三礦-600m水平進風巷掘進工作面安裝布置配備BPB132-660變頻器的2×45kW局部風機。(1)功能實現在局部風機的實際運行狀態下,凈化工程www.schrjh.com,局部風機可以實現風電閉鎖、瓦斯電閉鎖、故障保護、主備電磁啟動器斷電切換、自動調節風速、手動調節風速等功能效果良好。智能控制局部風機運行的平均功耗與改造前功耗相比降低約40%,節約電費近20萬元/a。(2)局部風機故障自診斷局部風機在運行過程中,地面監控主機發出局部風機發生葉片摩擦故障報警,通過對振動加速度、振動烈度等進行人工分析:由圖4、圖5、圖6可知,振動峰值為80.4m/s2,峭度1.8007,振動烈度28.7mm/s。分析振動加速度波形、振動烈度波形、振動加速度頻譜等圖譜并沒有與此型號局部風機軸承故障頻率95Hz、62Hz、57Hz相吻合的故障頻率。從圖4可知局部風機劇烈振動,峰值在80m/s2以上,并且波形曲線存在毛刺,可判斷局部風機存在摩擦故障現象;通過對圖6進行解析,獲得11.5Hz的調制頻率,此頻率與局部風機該工況下的旋轉頻率690r/min吻合,未見其他軸承故障。由振動波形診斷出摩擦故障,且通過圖6解析出11.5Hz調制頻率,可以判定局部風機葉片與風筒之間產生摩擦。經人工檢修發現,安裝過程中局部風機風筒外壁與智能開關防爆外殼發生過撞擊,風機風筒外殼出現微弱凹痕,此處與風機葉片安裝位置吻合,所以造成局部風機葉片與機殼出現摩擦,經維修后,風機運行正常。

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作者:孔祥柯 單位:中煤能源黑龍江煤化工有限公司 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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