基于wincc6.0的煤矿主通风机监控系统设计 毕业论文

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1、基于WINCC6.0的煤矿主通风机监控系统设计1绪论1.1选题的背景和意义近年来，随着国家经济的发展，能源危机越来越成为了制约国家经济发展的一个突出问题。煤矿的生产和安全也愈显的重要，煤矿一方面向国家提供能源，另一方面煤矿生产的同时也存在着设备运行效率低下，电力等能源浪费严重的现象。矿井设备的节能减排显得尤其重要，其中主通风机是矿井四大固定设备之一，它被称为“矿井肺脏”，负责向矿井井下输送新鲜空气、冲淡有害气体的浓度和带走飞扬的煤尘；主通风机一般功率较大，处于连续运转状态，因而耗能大，耗电量一般占全矿井总耗电量的17%以上，因此其性能如何关系到工作人员的人身安全和运行是否经济。然而，我国煤矿

2、通风机监控系统虽然有了较长时间的发展，但是总体看来，整体发展还比较落后，很多矿井通风机带病运转，严重威胁着矿工生命安全。据统计，煤矿事故70%以上是由于通风设备故障、通风管理不善等所造成。另外煤矿的重大安全事故中，约50%以上是由瓦斯爆炸而引起的，而在这些瓦斯爆炸事故中，造成瓦斯积聚的原因主要有10余种，其中因煤矿风机造成的事故占49.6%。与此同时，多数通风机运行效率偏低，据统计，我国煤矿共有1000多台主通风机，其运转平均效率低于50%者占将近一半，平均效率在50%～60%者约占48%，平均效率大于60%者仅占2%。主要原因：首先，系统设计时，容量选择得较大，系统匹配不合理，这种“大马拉

3、小车”的状况造成了大量的能源浪费；其次，通风机多数运行工况点偏离设计点，致使运行效率偏低。为此，必须对运行中的通风机进行有效的监测和控制，对通风机的各个参数和运行的工况建立一个完备的档案，为现场的管理和维护提供依据，以解决通风机运行中的安全性和经济性问题。61随着煤矿生产规模的扩大、生产效率的提高，井下通风系统对通风设备的监测监控也必须提出了更高的要求。利用设备在线监测监控等相关技术，实时调节风机运行状态，及早发现故障隐患十分必要。高压变频技术、智能控制技术、传感器技术、现场总线技术以及工业以太网技术的迅速发展，为满足煤矿生产的上述要求提供了可能。本监控系统就是在此背景下提出的。1.2通风机

4、的调节系统1.2.1风机调节系统状况通风机的调节是为了改变通风机的流量，以满足实际工作的需要，故通风机的调节又称流量调节。反映在通风机性能曲线图上就是改变风机工况点，流量调节主要有两个目的：第一，满足矿井用风量的要求，第二，提高风机的运行效率。主要的调节方法或改变风机运行工况有两大类：改变管网性能曲线和改变通风机性能曲线。改变管网曲线主要是在通风机的管路上设置节流阀或风门来调节流量，风门调节是利用风门来增大风道阻力，以较少风量，这种调节最不经济，人为的增加网络的阻力也就是增大了每立方米空气所消耗的电能。当然这比不进行调节而供给过多的风量还是有利的(对功率曲线在调节范围内随风量增加而上升的风机

5、而言)。这种方法在80年代主要使用，现在一些老矿也还使用这种方法。改变风机性能曲线通过改变风机自身运行曲线，主要有定速和变速两类：定速调节：应用于离心式风机的是进口导流器调节，在叶轮进口前设置导流器，通过改变导流器叶片安装角，使之进入叶轮的气流方向发生变化，从而使通风机性能曲线改变，特点是有预旋效应又有节流效应，当风机负荷变化不大时，预旋效应占主导地位；当风机负荷变化大时，节流效应占主导地位，这时就如同节流调节一样。总体而言，入口导流器的调节效率很低且存在着调节范围小的问题，在煤矿通风机调节系统应用的比较少。动叶调节：主要应用于轴流式风机当中，在风机运行当中调节风机叶片安装角，能使气体进入风

6、机的轴向速度及攻角变化，从而改变通风机的性能曲线。动叶调节主要通过液压调节装置和传动机构来完成，但由于轴流风机结构复杂，使轴流风机存在不安全因素，表现为：动叶调节困难、液压装置漏油等，其中动叶调节在进入21世纪以来成为了许多煤矿的首选调节方式，主要在于不仅能实现风机不停机的情况下进行风量的调节，而且这种方法节能效果要大于管路风门调节。61变速调节：变速调节是管路特性曲线不变时，用变转速来改变风机的性能曲线，从而改变风机的工况点。变速调节大大减少附加的节流损失，在很大变化范围内保持较高的效率，与传统的节流调节相比，不产生其他调节方式附加损失，降低了功率消耗，节约了电能，具有良好的经济效益。在风

7、量随时间变化较大的负荷中，选择风机的变速控制方式成为了有效的节能措施，一般选用效率不高而简单的调速方法时，投资费用小而运行费用高；选用效率高而复杂的调速控制方法时，投资费用大而运行费用低。由于高压变频器发展，煤矿主通风机变频调节系统由于在节能和提高风机效率方面具有无与伦比的优点，还能实现风机的软启动和保护等要求，已开始应用在风机监控系统当中。本文所研究的风机监控系统当中，风机风量调节选用变频调节。1.2.2变