为了保证通风机安全可靠的运转, 《规程》中规定:新安装的主要通风机投入使用前, 必须进行1次通风机性能测定和试运转工作, 以后每5年至少进行1次性能测定。主要通风机至少每月检查1次;必须保证主要通风机连续运转。由于传统的主通风机性能监测手段工作量大、精度低、易受人为因素影响, 亟需新的智能在线监测系统。无线通讯矿用主通风机在线监测系统用于矿井主通风机性能参数的采集和结果处理。系统可分为参数监测、数据通信与计算机数据处理与管理4部分组成。
1 系统目标与任务
所设计的矿井主通风机在线监测与无线通讯集成系统的总体目标与任务是为矿井主通风机的业务技术管理部门提供: (1) 主通风机正常运行工况参数 (H, Q) 现行与历史档案的建立; (2) 矿井主通风机性能鉴定参数 (与曲线绘制及档案的建立。
2 监测原理和系统构成
矿井主通风机在线监测与无线通讯集成系统主要监测通风机的风量、静压/负压、转速、电机输出功率等参数, 进行主通风机输出功率及主通风机效率的测算, 以及通风机运行工况及通风机性能曲线的测定和绘制。
2.1 主要参数的监测原理
(1) 流量监测。流体力学基本能量方程d/dt (1/2·V2+Ф) =V/ρ▽P经转化并以 (1/2·V2+Ф+P/ρ) 为被积函数, 沿流线对该能量方程积分可得 (忽略位能影响) :1/2·V2ρ+P=总压力常数。该式在流体测试技术上具有重要的实用价值, 若用P1表示P、P2表示总压力常数项, 借助特殊引压装置引接测出断面A上P、P2值, 则可计算出通过该截面的流体流量, 即由Qv=AV, ΔP=1/2·V2ρ可得流体的体积流量测算式。
(2) 风机静压/负压监测。静压Hs可通过引压装置在硐 (U型水柱计引接) 引接监测, 利用其风机静压可计算出矿井通风系统阻力Hs。
(3) 转速监测。通风机转速可直接用转速计或传感器测定。转速分铭牌额定转速及实际运行转速。
(4) 电机输出功率监测。电机输出功率也称风机轴功率, 功率测定可测出电动机三相电流中的任一相电流, 相电压V和功率因数, 则电动机输出功率:
(5) 主通风机输出功率测算。NF=HsQ×10-3, KW, NF (i) =Hs (i) Q (i) ×10-3, kW。
(6) 通风机运行工况。通风机正常运行工况参数为 (Hs, Q) , R为矿井总风阻, 由通风阻力监测结果提供。模型:Hs=RQ2。
(7) 通风机性能曲线。风机性能曲线测定:风机性能曲线以标准条件下校正后曲线给出。
2.2 数据通信系统
为了使设计的监测装置可方便地实现多参数的监测, 设计了一种复合型多参数监测与通信装置, 该装置将各传感器和信号传输模块设计成组合式连接, 便于维护管理和简化装置结构体积的技术要求。将各传感器监测到的模拟信号进行AD转换, 并采用标准接口输出以满足其通信功能, 出于可能的远距离传输的需要, 可根据实际情况增加通讯分站。
2.3 计算机数据处理和软件管理系统
软件管理系统的数据信息录入分监测及人工采集数据信息两部分组成, 全面管理矿用主通风机的日常运转及性能鉴定两个过程的信息管理, 达到极大程度的模拟展现风机的实际运行状况。
该软件以可视化编程语言VC为开发工具, 实现计算机与监测主机间的通讯和管理集成系统功能达到实时运行。整个系统采用人机交互的操作方式, 界面友好、操作简单, 使得监测与管理系统工作简明化。
参数的保存和处理结果最终以图表的形式展现给管理者, 该方式简明、友好, 可将枯燥繁杂的监测工作变得生动形象。
3 系统主要特点
(1) 可快速、准确地测量通风机的风量、静压/负压、转速、电机输出功率等参数, 对运行参数进行监测、分析、处理, 发现异常情况及时报警提示, 防止重大安全事故的发生。
(2) 实现了对运行数据的自动记录, 保证了数据的客观性、有效性, 减轻了人工记录的负担, 且降低了人为因素造成的影响。
(3) 以动态图形、数字显示、趋势曲线、报表等多种形式显示现场运行数据和状态, 并自动存入数据库长期保存, 这些简明、友好的显示方式可将枯燥繁杂的监测工作变得生动形象。
(4) 具有强大的联网功能, 便捷地实现了数据的共享, 方便了矿井各部门的工作需要。
(5) 可在恶劣的环境中稳定可靠地不间断运行。
4 结语
(1) 通过合理的方法和手段测定通风机的性能参数, 对矿井的安全生产和技术指标都有非常大的影响。传统手工测量方法不能满足煤矿通风机性能监测的需要, 矿用主通风机在线监测与无线通讯集成系统可随时检测通风机的风量、静压/负压、转速、电机输出功率等参数, 并对这些参数进行分析, 发生异常情况自动报警, 以便作出及时反应。
(2) 矿用主通风机在线监测与无线通讯集成系统利用计算机技术实现了对运行数据的自动记录, 保证了数据的客观性、有效性, 减轻了人工记录的负担, 且降低了人为因素造成的影响。
(3) 矿用主通风机在线监测与无线通讯集成系统具有在恶劣环境下连续工作和联网工作的能力, 且系统操作界面简明、友好, 极大地改善了原本枯燥繁杂的监测工作。
摘要：通风机不仅是矿井的“肺脏”, 它以大功耗24小时不停运转, 因此其能耗很大, 通过合理的方法和手段测定通风机的性能参数, 关系到矿井的安全生产和技术经济指标。随着科技的发展, 利用计算机技术可实现对通风机运行状态的智能化监测和管理, 在此, 研究设计出一种无线通讯矿用主通风机在线监测系统, 用于矿井主通风机性能参数的采集和结果处理。系统的自动记录功能保证了数据的客观性、有效性, 减轻了人工记录的负担, 并且降低了人为因素造成的影响。
关键词：通风机,在线监测,无线通讯,集成系统
参考文献
[1] 张为荣, 刘颀, 胡亚非.煤矿主通风机在线监测与通讯系统的应用[J].矿业安全与环保, 2002 (2) .
[2] 王洪德, 马云东.矿用主通风机的工况范围及调节方法[J].煤炭学报, 2005 (1) .
[3] 闫琪, 许延辉.下石节矿主要通风机性能测定实践研究[J].煤矿现代化, 2005 (2) .