空压机无人值守在线监控系统



空压机无人值守在线监控系统







郑州广众科技发展股份有限公司

20214



 1.主要设计依据

2016版《煤矿安全规程》

2020版《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分办法》(试行)

AQ1013-2005《煤矿在用空气压缩机安全检测检验规范》

AQ6201《煤矿安全监控系统通用技术要求》

AQ2055-2016《金属非金属矿山在用空气压缩机安全检验规范》

IEC标准(国际电工委员会)

MT209  煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求

《煤矿安全规程》(2010)

GB/3836.4-83爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求

GB/J93-86工业自动化仪表工程施工及验收规范

GB5005-93通用电设备配电设计规范

GB3836.1-83爆炸性环境用防爆电气通用要求

MT209-90煤矿通信检测控制用电工电子产品通用技术要求

GB/T3729-1992远程终端通用技术条件

GB/2173-1990矿用一般型电气设备

MT/T1008-2002煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求

AQ/6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求


2.简介

现有的空压机是风钻、喷浆机、井上下操车设备等各种气动设备的动力源,这些空压机的主电机电源均为动力设备,冷却方式采用油循环装置,空压机均采用本地单机独立控制,现场设备控制分散,无统一的设备操作及监控平台,设备运行监控存在一定的隐患。本系统可实现空压机无人值守控制能够不间断的进行设备运行状况监视,具有超限控制、报警、控制等功能,且能实现自动值守联动控制,提高了空压机的自动化程度,保障其安全可靠运行,对矿山空压机系统的数据采集、过程控制、生产调度和决策指挥具有重要意义。

3. 系统组成

系统以监控分站、远程监控服务器等组成完整的监控系统,其中,监控分站连接各种传感器,实时获取当前设备的运行参数,包括温度、压力、振动等数据,监控数据在监控分站实时显示,同时监控分站也具有超限声光报警及远程指令执行功能,当不需要远程监控时,可作为独立的监控装置使用。

远程监控服务器是远程数据集中控制中心,采用万点并发高速通讯组态软件系统自主开发,可快速获取监控系统的运行数据,并存储监控数据,具有的曲线显示和数据历史记录,可以为空压机的运行状态进行动态分析,及时发现故障隐患,避免严重故障的发生。

4. 监控对象及主要功能

4.1 监控对象

系统在线监测台空压机的运行状态,包括工作压力(包括空压机排气压力、风包压力、冷却压力)、温度(包括风包温度)以及其他电气参数(包括电机电流、电压、功率、电量等),油压(包括润滑油路、过滤器等)、油位、有害气体含量、外部环境烟雾报警等,可控制台空压机的远程启动和停止

4.2 主要功能

1)联动控制

实现台空压机的自动联动控制,按程序自动执行启停。在无人值守模式下,系统可以按现场压力需求自动启停一台或多台空压机,完成空压机的自动运行控制,实现空压机自动轮值、自动按需启停功能。

2)设备的循环运行,延长使用寿命

空压机即不可以长期运行造成设备疲劳,但也不能够长期不运行造成设备锈蚀,这就需要对设备进行循环运行,达到均匀磨损的目的。本系统监测空压机的运行时间,自动控制空压机的循环运行,最大程度延长空压机的使用寿命。

3)保护及故障报警

实现排气温度、润滑油压力不够、过载停机、电源逆相、缺相保护、超过最大工作压力、油过滤器堵塞报警等,系统自动根据报警的设备和部位作出相应的处理,监控主机同时发出相应的文字及声光报警,系统自动显示、记录报警性质、报警点及发生报警的时间。

系统还具有储气罐(风包)温度及压力监测及保护,当出现风包温度异常及压力超高时,立即停止空压机运行并报警,避免超压超温导致储气罐爆炸事故的发生。

4)电力监控

上位机与高压配电柜进行modbus通讯上位机通过数据通讯方式与电力监控装置通讯联络,将空压机工作的电压、电流和高压装置状态和其它参数在上位机监视和记录。

5)系统可按需进行 “无人值守”、“远程启停”、“现场手动”等操作方式。

6)空压机振动监测

     配置空压机振动传感器,当空压机运行时,实时检测空压机电机及泵头的振动参数,当振动量超过设置的报警值时,自动给出报警信息,当振动量超过停机限值时,立即停止空压机的运行。

7)专利技术实时监测润滑油工作状态,彻底避免由于润滑油路异常导致的润滑油结焦、机头抱死情况的发生。

8)自动报表生成功能

    上位机监控软件具有数据分析功能,自动生成运行数据报表,为运行状态分析提供依据,当出现故障时,为故障原因分析提供依据。

9视频对讲

      现场安装具有拾音功能视频监控,可在总控室直接与现场人员实现对讲功能

10)有害气体监测

      实现空压机排气有害成分实时监测,相关有害气体如CO等超过报警值时,自动报警并停机

11)烟感报警

      将烟感接入系统,实现现场意外事故产生烟雾时,报警功能

5. 硬件设置

配置多台监控分站,用于数据采集和现场控制,并具有参数显示功能及现场操作功能。配置集中控制站作为现场控制主站,监控分站和集中控制站组成控制网和MODBUS通讯网。现场控制站和空压机就地控制主机做系统主要分布式控制与集中控制。系统配置台高性能工控机作为远程上位机,安装运行专用组态软件。集中控制主站与上位机采用高速网络通讯协议进行高速数据通讯,当通讯距离超过100米时,数据传输采用单模架空光纤,将集中控制主站与上位机系统链接,在空压机站集中控制站和调度室的上位机上实现远程集中监控。

6. 功能描述

6.1 润滑油断油保护功能

   无需改动空压机管路、无需管路打孔焊接,即可快速安装断油传感器。

通过实时监测润滑油压的变化,动态分析空压机油润滑状态,当出现油滤堵塞、缺油、断油等异常情况时,油压异常超过设定值时,可自动停止空压机运行,避免机头抱死等严重故障的发生

油滤监测提醒功能,当油滤出现堵塞及油滤到期时,及时提醒更换油滤,当油滤堵塞时,立即停机并报警。

6.2 无人值守功能

系统处于无人值守模式下,监控主站和各分站的之间进行相互通讯,采集空压机的运行时间和空压机运行参数。根据监测储气罐压力,与正常用风压力进行比较,自动启停一台或多台空压机。启动失败或者正在运行的空压机出现故障报警、强制停机后,会自动切换到停机等待时间最长的空压机,并控制自动启动,投入运行。保证总管路压力符合正常用风压力,同时可根据设定的自动轮值时间,自动切换运行的空压机,使多台空压机平衡运行,确保各空压机均衡损耗,维保时间基本同步通过PLC系统的模糊运算,合理启动空压机的台数及启动时机,避免空压机长时间卸载空转,以及空压机的短时间频繁启动,做到最大节能控制降低运行能耗,实现节能降耗的目的

6.3空压机电机振动监测功能

 实时监测空压机电机振动量,当振动量超过设定的报警值时,自动报警并停机,避免由于轴承异常、润滑不良、进气异物等故障隐患导致严重故障发生。

6.4电动机主轴承温度监测功能

  当检测到轴承温度超过设定的报警值时,立即显示报警信息,当轴承温度超过设定的停止阈值时,立即停机保护,避免严重问题发生。

6.5有毒有害气体监测功能(选配)

 实时监测空压机房内有毒有害、易燃易爆气体的含量,当出现环境气体出现异常时,立即报警,提醒值班人员注意,避免有毒有害气体进入压缩空气内,对压缩气体使用人员造成人身伤害。

6.6电力信息采集功能

   通过modbus通讯从高压配电柜读取空压机电力数据当急停状况发生时就地站将报警型号发送至上位机上位机接收到报警信息后发出语音报警并通过modbus通讯向高压配电柜断电停机指令,空压机停机。

6.7自动排污排水功能

   在储气罐排污口增加排污排水电磁阀,定时启动排水排污,或者通过远程手动操作,启动排水排污功能,当冬季气温低于零度时,排污口会由于气温过低而结冰,堵塞排水管道,无法排水,需要进行加热处理,采用伴热带进行恒温加热,确保排水排污管道不结冰堵塞。

7.空压机改造

7.1原空压机控制面板远程通讯协议的确认。安装前需确认原有空压机控制面板是否具有485接口,然后确定485接口通讯协议是否为开放协议,当原有空压机控制面板不具备485接口时,需进行控制面板改造升级,必要时需要对原有的主电气控制部分进行改造升级。

7.2预留有485通讯接口的空压机控制器,需要原有数据通讯协议的协议格式文本,实现远程通讯控制。 

8.关于安全检测

本系统完全符合在用空压机检验检测标准,安装本系统后,可直接通过安全检测。无人值守功能在符合检验检测标准的基础上,增加多项实用功能,实现空压机自动轮值工作,减少空压机房值班人数及巡视次数,并有效提高空压机运行安全。通过优化的自动轮值启停控制功能,优化启停空压机台数,避免空压机长时间空转,避免空压机频繁启停等。使空压机站群系统达到最大程度的节能运行。

9. 原材料明细3台空压机3台储气罐为例


   

项目

规格



备注

1

必   配

监控分站

KZB-PC

3

自主研发

振动传感器(电机)

GZZ891

3

定制

温度传感器(电机+储气罐)

PT100

9

定制

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