西山煤电集团杜儿坪矿新华风机在线监控改造初步方案

西山煤电集团杜儿坪矿新华风机在线监控改造初步方案一．概述：从已有的资料看，西山煤电集团杜儿坪矿新华风机控制和监视系统采用的是传统的继电器和按钮操作控制模式，不仅各种风机状态的显示非常不直观、操作不便而且各种触点故障率高，容易误动作。不利于风机的安全高效运行，也谈不上设备的现代化管理，因此迫切需要进行微机集中监控的改造。近年来，随着设备故障诊断技术的迅猛发展，已经有众多厂家开始从中受益。所谓的设备故障诊断技术是以设备振动测点波形频谱分析为基础，以带通滤波技术为手段，辅助温度、电流等工艺参量进行综合评价的技术，对于风机等大型旋转设备有明显的设备故障预防预知作用。本在线监控改造方案融合了在线监控和设备故障诊断技术的优点，使得原有的控制系统直接一步到位，大大提升风机的现代化管理水平。二．系统主要功能及特点1、系统主要功能系统主要功能包括：性能参数的监测包括风量、静压、动压、全压、风速、喘振点压力、负压的监测；通风机和电机振动烈度的监测；风流中瓦斯、CO浓度的监测；开关柜电压、电流、功率因数、能耗指标以及风机开停状态的监测；现场实时监测数据动态时域和频域波形以及统计值数字显示；通风机和电机轴承温度以及电机绕组温度的监测。风机喘振的监测为了防止风机进入喘振区运行，避免造成风机设备的损坏和引发不安全事故，风机必须配置喘振报警装置，确保装置报警信号的正常输出。毕特曼管（失速探针）和喘振报警装置（差压开关等）的连接要求及喘振报警装置压力整定值的确定。整个喘振报警装置由装于叶轮进口前的毕特曼管和差压开关、连通橡胶软管等主要部件组成。风机常用差压开关的型号为DPD1T-M3SS或DPD2T-M3SS。由于风机喘振危害极大，必须对喘振裕度和工况点距离喘振的距离做出指示，当喘振裕度小时提醒运行人员检查风机阻力异常升高的原因。如下图示：喘振指示风机实时性能曲线的监测在风机性能曲线上动态显示通风机运行的工况点以及通风阻力曲线，在风机性能上体现出当前风机运行的安全区间，如下图示。.根据通风阻力曲线预测风量调节时工况点的变化，确定叶片角度的改变量，避免调节过量造成风机喘振。设备故障诊断及综合评价设备故障诊断与综合评价部分的基础是振动信号的波形频谱及相关度分析，在此基础上用其他的工艺参量做为辅助判据进行综合评判，详见下述。具有数据远传和web浏览功能系统基于B/S结构，方便远程浏览和数据传输。2、系统主要特点：1)用微机控制代替传统的继电器控制，降低系统故障率，提高可靠性。2)在微机控制有故障时，用微机/就地转换开关切到手动操作，等微机控制恢复时再切到微机控制，确保系统操作可靠性。3)在工控软件高可靠性的基础上融合了高速信号图谱分析功能。三．总体解决方案系统采用以数据库为核心运行，软件界面以组态王6.53为基础构建。系统融合了工控软件实时性、可靠性高的优点和设备故障诊断技术（状态监测）的优点。系统能够全面地对矿井总回风中的风压（负压、静压、动压、全压及其效率）、风速、风量、瓦斯浓度、出口气体温度、主通风机前后轴承温度、喘振点压力、运行状态、正反转状态、电机定子温度和轴承温度等通风机性能参数，主通风机设备振动烈度、振动主频、频率分量、波形等振动参数，电机三相电压、电流、有功无功电度、有功无功功率、总有功功率、总无功功率、功率因数、频率等电量参数进行实时在线监测，在机组的运行过程中,判别机组性能劣化趋势,使维护喘振裕度：xPa正常接近报警危险管理人员心中有数。系统具有数据窗口显示和存储报表打印、趋势曲线显示、越限声光报警和历史报警摘要显示查询、设备故障诊断、报警阀值设定、用户及权限管理、操作记录、日志查询、在线联机帮助和数据远距离传输等丰富功能。在故障诊断方面，由于机械故障的80%是由于振动引起的，可见监测机械振动信号的重要性。对于振动烈度信号国家有明确的国家标准，这些是我们进行振动报警值设定的依据。但是只有振动幅值的监测是远远不够的，必须借助于频率成分的分析以从中提取我们有作用的信息。进行振动测量时，振幅和频率是分析设备故障的主要参数。机器故障通常在某些特定频率下发生，有助于区分故障类型。另外，频率和故障的关系并不是互相对应的，就是说，某一特定频率的振动通常和多种机器故障相联系，在振动频率和机器故障之间并不存在一一对应关系。在对设备进行分析时，频率是重要的参数，有助于对机器故障进行分类，但仅是一种参量。如果要得到正确结果，还必须对波形等参量进行分析。频率分析的最大贡献在于揭示了振动的组成，因此可以于许多机器常见故障或异常进行对应（并非简单的一一对应），使得诊断故障成为可能。同时也弥补了单纯以振动幅值来衡量振动对机器的影响，结合幅值和频率可以更全面地计量振动。许多故障如转子不平衡、不对中、流体引发的不稳定（涡动、振荡、喘振、旋转失速等）、齿轮故障、滚动轴承故障都可通过频率分析获得明显的故障特征。在上图中，实时显示出振动测点的波形和频谱图，如果用户有所用轴承的型号或者参数的话可以点击按钮，弹出以下的对话框，将根据用户所输入的轴承参数实时计算出轴承的特征频率，用户可以将此特征频率与上图中的实时特征谱线比对以得出结论信息。当然，上述的判断可能还不是太准确，还需要调综合评价画面进行佐证。综合评价画面是综合设备振动、温度、电流等参量而做出的针对当前机组的运行状况的综合评判。画面首先是给出各个振动测点的振动相关性饼图。相关性一般包括转子相关、轴承相关以及齿轮相关，根据设备的不同，相关源有的有齿轮，有的没有齿轮。一般来说，当振动偏大时如果转子相关大于轴承相关，则认为振动大的贡献主要是由转子引起，反之主要是由轴承引起。在此分析的基础上综合各个测点的温度以及电机电流等因素而实时地综合给出状态评价。应当说综合评价画面对于工程技术人员有很高的参考和分析价值。如果是测点的轴承相关度大而且所测频谱线与用户所输入的特征谱线吻合则应该是轴承的问题；但如果是转子相关度大，则要考虑是否是转子不平衡或不对中或预负荷的问题，综合评价只是给出建议性的结论，一定要结合波形频谱图的分析再最后下定论。监测数据的远程访问：通过通讯电缆将风机数据接入矿井局域网，实现信息共享。系统构架为B/S结构，客户端不需要安装任何软件即可实现远程浏览数据，非常方便。