空壓機(jī)在線監(jiān)控技術(shù)方案

1、#煤業(yè)有限任公司空壓機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案#發(fā)展有限公司概述 國(guó)家安監(jiān)總局副局長(zhǎng)、國(guó)家煤監(jiān)局局長(zhǎng)趙鐵錘在山西長(zhǎng)治表示，我國(guó)將在全國(guó)煤礦建立完善監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、緊急避險(xiǎn)、壓風(fēng)自救、供水施救和通信聯(lián)絡(luò)等井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)，以提高煤礦安全保障能力。煤礦安全規(guī)程（2010版）第四百三十九條也規(guī)定，空壓機(jī)風(fēng)包內(nèi)的溫度應(yīng)保持在120以下，并裝有超溫保護(hù)裝置，在超溫時(shí)可自動(dòng)切斷電源和報(bào)警。因此空壓機(jī)在煤礦安全生產(chǎn)中的作用由以前的生產(chǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的安全設(shè)施，其安全運(yùn)行直接關(guān)系到礦山的安全保障。為響應(yīng)此規(guī)定和更好的對(duì)空壓機(jī)實(shí)施保護(hù)，結(jié)合唐安煤業(yè)有限公司空氣壓縮站現(xiàn)場(chǎng)情況，編制了此山西唐安煤業(yè)有限公司空壓

2、機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案。設(shè)計(jì)依據(jù)a. 煤礦安全規(guī)程（2010版）。 b. 進(jìn)口電氣設(shè)備遵守國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)。c. 現(xiàn)行國(guó)家電工委員會(huì)及其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。d. 礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范GB50070-94 e. 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范GB50054-95f. 工業(yè)過程測(cè)量和控制裝置的電磁兼容性GB/T13926-92g. 外殼防護(hù)等級(jí)的分類（GB4208-84）h. 使用單位提供的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及要求i. AQ 1013-2005 煤礦在用空壓機(jī)安全檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范j. GB/T 3853-1998 容積式壓縮機(jī)驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)k. GB 4980-85 容積式壓縮機(jī)噪聲聲功率的測(cè)定l. GB/T 6075.4-2001

3、在非旋轉(zhuǎn)部件上測(cè)量和評(píng)價(jià)機(jī)器的機(jī)械震動(dòng)m. 客戶提供的空壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和技術(shù)要求系統(tǒng)組成及性能1. 現(xiàn)場(chǎng)概述 山西唐安煤業(yè)有限公司空壓機(jī)房現(xiàn)安裝有四臺(tái)空壓機(jī)，均為#公司生產(chǎn)，每分鐘排氣量#立方米，主電機(jī)#KW，額定電壓380V，排氣壓力0.8Mpa；四臺(tái)空壓機(jī)全部采用降壓?jiǎn)?dòng)。由于原空壓機(jī)控制系統(tǒng)不具備數(shù)據(jù)監(jiān)視功能，已不能滿足現(xiàn)在的安全、生產(chǎn)要求。2. 系統(tǒng)概述該系統(tǒng)以可編程控制器（西門子S7-200)為控制核心，輔以高精度的十二位檢測(cè)模塊和電量檢測(cè)儀表，將空壓機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)分別實(shí)時(shí)傳送到程序控制器進(jìn)行處理，檢測(cè)數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)通過觸摸屏實(shí)時(shí)顯示；在可編程序控制器總線上擴(kuò)展以太網(wǎng)模塊，通過以太網(wǎng)模塊

4、把現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控室。（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見下圖）3.故障處理 當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)到空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不良時(shí)，將對(duì)空壓機(jī)實(shí)施保護(hù)和報(bào)警信號(hào)，保護(hù)分為分為兩級(jí)進(jìn)行處理，輕故障時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警并正常停止空壓機(jī)。重故障時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警并緊急停止空壓機(jī)。4.觸摸屏顯示 觸摸屏具有監(jiān)控狀態(tài)顯示、故障顯示、歷史故障記錄及設(shè)備運(yùn)行信息顯示功能；監(jiān)控系統(tǒng)的保護(hù)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)也將通過觸摸屏輸入，保護(hù)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)設(shè)定可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)口令控制，有效防止了誤操作帶來的安全隱患；同時(shí)還具有實(shí)現(xiàn)通過觸摸屏對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行操作控制的功能。5.通訊 該系統(tǒng)集成有以太網(wǎng)模塊和兩路485接口的通訊接口，通過以太網(wǎng)模塊接口來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，以太網(wǎng)模

5、塊接口采用RJ45標(biāo)準(zhǔn)接口，方便網(wǎng)絡(luò)連接；本監(jiān)控系統(tǒng)提供官方POC服務(wù)器軟件（PC-Access-V10-incl-SP6)，該軟件可在Win XPsp1 Win XPsp2 Win XPsp3 Win vista Win7 32位 Win7 64位系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行。485接口用來連接觸摸屏和電量采集模塊。同時(shí)還可擴(kuò)充（或預(yù)留）備用通訊接口。3. 系統(tǒng)組成 （1） 排氣溫度及風(fēng)包溫度保護(hù) 排氣溫度和風(fēng)包（儲(chǔ)氣罐）溫度檢測(cè)由溫度檢測(cè)模塊和溫度傳感器組成。溫度檢測(cè)模塊采用十二位高精度數(shù)據(jù)處理，溫度傳感器選用高精確度和高穩(wěn)定性的鉑金感溫電阻（PT100)，在-200600之間有很好的線性度；在1003

6、00間有相當(dāng)良好的線性特性，理論精度可達(dá)到0.1.溫度傳感器安裝于需要采集溫度的部位，把溫度物理量信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，溫度模塊把接受到的電信號(hào)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，送到可編程序控制進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)結(jié)果在觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示，方便工作人員觀察和判斷空壓機(jī)工作狀態(tài)。當(dāng)溫度數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，程序驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警輸出，提醒工作人員做出相應(yīng)處理。當(dāng)溫度數(shù)據(jù)達(dá)到停機(jī)值時(shí)，程序驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警輸出，同時(shí)驅(qū)動(dòng)控制輸出，自動(dòng)關(guān)停空壓機(jī)，從而對(duì)風(fēng)包和空壓機(jī)做出可靠保護(hù)。 （2）風(fēng)包壓力（輸出壓力）保護(hù) 風(fēng)包壓力檢測(cè)通過模擬量模塊和壓力變送器共同完成，變送器選用HX-L161系列陶瓷壓阻或擴(kuò)散硅式傳感器，變送器把傳感器采集到的壓

7、力信號(hào)變換成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA模擬量信號(hào)，模擬量模塊通過A/D轉(zhuǎn)換，把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到可編程序控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較運(yùn)算，當(dāng)檢測(cè)到的壓力值出現(xiàn)偏差時(shí)，根據(jù)對(duì)壓風(fēng)系統(tǒng)的危害程度，把偏差分成三種情況進(jìn)行處理，系統(tǒng)分別執(zhí)行報(bào)警程序和報(bào)警、停車程序。風(fēng)包壓力值在觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示，報(bào)警值和停機(jī)值可通過觸摸屏方便靈活設(shè)定，設(shè)定數(shù)據(jù)有多重密碼保護(hù)，有效杜絕誤操作。壓力變送器采用20*1.5標(biāo)準(zhǔn)螺紋接口，可以方便和現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。 （3）拖動(dòng)電機(jī)溫度保護(hù) 絕大多數(shù)螺桿式空壓機(jī)都采用封閉式結(jié)構(gòu)。而這樣的結(jié)構(gòu)又決定了拖動(dòng)電機(jī)的散熱條件十分惡劣，而拖動(dòng)電機(jī)一旦過熱損毀，更換和維

8、修都將投入大量的人力和財(cái)力，所以拖動(dòng)電機(jī)的溫度保護(hù)十分必要；在電機(jī)溫度保護(hù)方面硬件配置選用和風(fēng)包溫度保護(hù)環(huán)節(jié)相同的硬件配置，在程序處理上則配置多種處理模式，在保障設(shè)備安全的前提下盡量減少報(bào)警和停機(jī)次數(shù)。同時(shí)觸摸屏顯示實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)，從而更好的保護(hù)了空壓機(jī)的安全可靠運(yùn)行。 （4） 電量采集和電量保護(hù) 電量采集部分由電量采集柜和電量采集儀表共同組成，電量采集柜內(nèi)安裝有高壓電量采集組件和組件保護(hù)器件組成，電量采集儀表接受電量采集柜的基本電氣量信號(hào)，通過CPU的運(yùn)算處理，把空壓機(jī)的實(shí)時(shí)電流、實(shí)時(shí)電壓、實(shí)時(shí)功率、電源頻率、功率因數(shù)、累計(jì)電量等數(shù)據(jù)送人可編程序控制器，在觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示，并通過以太

9、網(wǎng)模塊把數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到上位機(jī)。同時(shí)根據(jù)處理數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)空壓機(jī)的工作狀態(tài)做出判斷和對(duì)空壓機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣保護(hù)。 （5）對(duì)空壓機(jī)控制 該監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)空壓機(jī)的控制分為正常操作和緊急停車，在不改變空壓機(jī)原控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，緊急停車通過電氣連接（繼電器接點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)到空壓機(jī)緊急停止按鈕）達(dá)到和原緊急停車等效的控制效果，同時(shí)不破壞原急停按鈕功能；正常操作通過電磁鐵的作用對(duì)空壓機(jī)的啟動(dòng)、停止按鍵進(jìn)行操作，從而達(dá)到和原操作相同的控制效果，同時(shí)不破壞原控制按鈕功能。 （6）流量采集 流量采集通過渦街式流量計(jì)和空壓機(jī)輸出管道連接，可編程序控制器通過對(duì)流量計(jì)數(shù)據(jù)的采集，把實(shí)時(shí)流速，累計(jì)流量等數(shù)據(jù)在觸摸屏上實(shí)時(shí)顯示，并把數(shù)據(jù)上

10、傳到上位機(jī)，同時(shí)在流量計(jì)上能顯示實(shí)時(shí)流量和瞬時(shí)流量。 （7）面板操作和面板顯示 面板功能可分為操作和顯示兩部分，操作部分通過按鈕對(duì)裝置進(jìn)行聯(lián)機(jī)、脫機(jī)、消音、模式切換、遠(yuǎn)程開機(jī)、遠(yuǎn)程停機(jī)的操作。顯示部分有觸摸屏和信號(hào)等組成，信號(hào)燈分別指示聯(lián)機(jī)、脫機(jī)、電源等狀態(tài)，觸摸屏顯示 各溫度、流量、壓力、電流、電壓、功率數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)的變化情況。 空壓機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)圖4. 系統(tǒng)性能 測(cè)溫精度 ： 0.1 溫度范圍： -200 +600 壓力精度： 0.1mpa 壓力范圍： 05mpa 電流精度： 1A 電壓精度 1V 流量精度 1L/S 檢測(cè)路數(shù)： 4路 （每臺(tái)空壓機(jī)一路） 系統(tǒng)電壓： AC 220V /3

11、80V/660V 防護(hù)等級(jí)：IP20主機(jī)外觀示意圖供貨清單ZKB-PC空壓機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)配置表序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量品牌單價(jià)小計(jì)1S7-200PLCCPU 224XP CN（含程序）1臺(tái)西門子195302數(shù)字量模塊EM 223 CN1臺(tái)西門子20003模擬量模塊EM 235 CN1臺(tái)西門子13004以太網(wǎng)模塊CP 243-11臺(tái)西門子21005溫度擴(kuò)展模塊EM 2313臺(tái)西門子9806總線延長(zhǎng)電纜6ES7 290-6AA20-0XA0 1根西門子4007編程電纜6ES7 901-3CB30-0XA01根西門子6008觸摸屏（含程序）1臺(tái)西門子75009電量檢測(cè)儀表PD750Z-2S44臺(tái)上海燕趙97010繼電器JZC1-4418只正泰4511控制按鈕LAY313只正泰（急停兩只）513信號(hào)燈LD164只正泰514斷路器DZ47-602只正泰4015開關(guān)電源S7-200-241只30016接線端子TD系列4盒5017報(bào)警器AC 220V1只鄭州廣眾10018控制