KJF05矿井主通风机在线监控系统.docx

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KJF05矿井主通风机在线监控系统

XX煤矿矿井主通风机在线监控系统

技术方案

XXXXXX技术公司

XX年X月X日

1简介

1.1项目建设目标

KJF-05矿井主通风机在线监测系统作为整个矿井综合信息系统的一部分，实现了在矿井含尘、潮湿、气流脉动的恶劣环境下通风机性能的在线监测功能，主要用来监测主通风机电流、电压、功率、风压、效率、风量、风机轴承轴温、风机振动情况、进风温度、风机开停、排风口瓦斯浓度、瓦斯涌出量等主要风机参数。

安装主通风机在线监测系统后，风机参数可以直接在地面中心站及管理网络工作站上反映出来，减少了有关的检查和值班人员，帮助领导和调度员及时掌握风机运行情况。

对于风机在运行过程中存在的隐患能够迅速作出处理决策，避免可能发生的事故。

本系统可以实现矿井通风机风压、风量及其它安全参数的实时在线监测。

为确保风机正常运行、保证煤矿安全生产、减员增效提供了新的技术手段。

KJF-05主通风机在线监测系统实施后，可实现如下功能：

1）实现集团公司、煤矿多级管理部的在线监管，减少了问题不能及时发现的缺陷。

2）实时了解风机的实时运行状况，避免出现风机运行不正常或带病运行不能及时察觉。

3）调用、查询、打印各监测数据，进行数据分析，为公司管理人员决策提供可靠的一手资料。

4）可以实现操作台控制风机相关设备，对处理突发事件提供了一种快速的可靠手段。

5）系统提供多级报警的网络功能，一旦发生报警事件，系统可以迅速传到任一个在线用户。

6）系统监测参数全面，既有风机的性能参数，又有风机的安全参数，对主通风机的安全运行提供了可靠保障。

7）系统采用B/S结构，可是实现多用户终端访问。

1.2公司简介

北京XXXXXX信息技术公司（以下简称公司），为煤炭科学研究总院所属全资子公司，现有研究员、高级工程师、工程师及其他专业技术人员200余名，注册资金1100万元。

自1993年成立以来，在技术开发、服务与咨询、产品开发与生产等方面取得了卓有成效的成绩。

特别是自1999年以来，为煤矿安全生产提供了技术先进、质优价廉的煤矿安全产品。

现有生产工厂3个，生产设备200台、套，检验设备80台套，年销售额6000万元以上，生产能力过亿元。

并在多个主要产煤区设有售后服务办事处。

KJ83N煤矿安全生产监控系统及其配套传感器、KJ236（A）矿井人员定位考勤系统、KT108矿用无线通信系统、KTJ108数字程控调度通信系统、KJSNet煤矿安全生产远程网络监控系统、KJ205煤矿共缆工业电视监控系统、KJF-05矿井主通风机在线监控系统、JSG9矿井火灾束管监测系统、煤矿产量远程可视化监控系统、FBD系列矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风机、KL4LM（Y）型矿灯、ZQS50系列手持式气动钻机是公司的主要产品。

公司在煤矿综合自动化集成方面具备很强的综合实力。

作为煤炭科学研究总院所属的科技型企业，公司凭借雄厚的技术、设计、开发、生产、服务能力，承担了国家、部委的多项科研项目，积极为煤矿的安全生产服务。

公司通过了ISO9001质量管理体系认证，坚持“诚信规范、优质高效、争创品牌、顾客至上”的质量方针，得到了广大煤矿客户的信赖和支持，本公司愿为提高中国的煤矿安全自动化水平而不懈拼搏奋进。

1.3煤炭行业业绩

华北

高平市牛山煤矿

山西兰花集团北岩煤矿

高平市申家庄矿业有限公司

山西兰花集团望云煤矿

高平市南阳煤矿

阳城县演礼乡清池煤矿

高平市游仙山煤业有限公司

沁和能源集团有限公司

柳树底永生联营煤矿

泽州县巴公镇来村矿

巴公镇高场煤矿

兰花公司万里矿有限责任公司

李寨乡西岭煤矿

晋城市城区核桃洼煤矿

高平市古寨联营煤矿

山西阳城府底煤业有限公司

阳城县山西晶鑫公司卧庄煤矿

山西沁水湘峪凯安煤业有限公司

阳城县晶鑫公司清林煤矿

山西沁水湘峪宏泰煤业有限公司

山西沁新煤焦股份有限公司

高平市赵庄煤矿

山西沁水九鑫煤业有限公司

华中

河南正龙煤业有限公司

西北

铜川矿务局矿山电器厂

黄陵矿业集团有限责任公司

铜川矿务局矿山电器厂

2系统主要功能

2.1系统主要监测的参数

1）矿井总负压；

2）断面差压；

3）风速；

4）通风机风量；

5）通风机供电电压；

6）通风机电流；

7）通风机有功功率、无功功率、功率因数；

8）电量累计；

9）通风机效率；

10）通风机振动状态；

11）主、备通风机前、后轴承温度；

12）通风机转子、定子温度；

13）硐室温度;

14）矿井风排瓦斯浓度；

15）矿井风排瓦斯涌出量；

16）通风机开、停状态；

17）通风机风门状态。

2.2系统容错功能

当用户键盘、鼠标操作错误时不影响系统的正常运行，当盘片读写错误时或出现打印没有连机时，不影响系统软件的正常运行。

2.3备用电源功能

监控室的监控计算机及通风机在线监测装置具有备用电源，在没有交流电的情况下可连续运行2小时。

2.4显示功能

1）实时数据显示：

实时显示负压、风量、电流、电压、功率、通风机效率、电机风机轴承温度、风排甲烷浓度、振动、硐室温度等模拟量参数数值；

2）设备运行状态显示：

以动画、组态方式显示通风机开、停状态，风门的关闭状态。

3）过程监视显示：

以实时曲线动态跟踪监测参数（包括：

负压、风量、轴承温度等）数据，连续显示监测数据的变化。

4）以历史曲线图形显示在线测量与处理的风机运行参数，并能查询任意历史时刻的数据。

历史数据在计算机库中的保留时间为一个月或指定时间跨度，也可拷贝到磁盘长期保存，便于查询查询分析。

5）以多种形式对在线测量与处理的风机运行参数越限报警。

6）风机性能现场测试和绘制风机性能三大曲线。

7）风机工况点分析显示：

动态实时显示当前风机的运行状态，通过最小二乘法对数据进行曲线拟合分析显示风机工况点。

8）模拟图显示：

模拟显示系统的安装工艺流程图，传感器（或变送器）的安装位置。

2.5打印功能

1）打印监测日报、月报、各个时间段报表。

2）打印所有监测点的定义表。

3）打印任意日期各测点数据形成的历史数据曲线。

4）以报表的形式查询与处理的风机运行参数的历史数据，便于值班人员打印值班报表及技术人员定量研究、分析和准备数据制作性能曲线。

2.6存储记录功能

系统具有实时存储所有监测点的监测数据，监测数据的实时数据和趋势数据可根据计算机硬盘的大小来决定存储时间。

其中趋势数据包括一段时间内的最大值、最小值、平均值、报警值、报警时间、设备开停时间等，系统配置可保存半年以上。

2.7报警功能

1）矿井通风机轴承温度超过预警点时，监测装置声光报警，上位机给出报警信息；

2）通风机停止运转或故障时，上位机声光报警；

3）通风机振动偏离超过预警点时，给出报警信号，上位机给出报警信息。

4）通风机开启编号与风门开启编号不符时，上位机给出报警信息。

2.8联网数据接口

系统提供一套完整的开放数据接口，数据接口由两个文件组成，分为实时数据文件、初始化文件，实时数据文件定时更新。

同时数据接口可根据用户需求作相应的调整。

可以向煤矿监控调度中心或矿务局WebGIS网络系统信息中心传送监测参数。

2.9远程传送

根据需求，可以用传输电缆或光缆将放置在通风机房的监测主机的全部数据信息传送到矿调度中心及相关职能部门或领导部门，显示监测数据和报警信息。

3KJF-05主通风机在线监测系统

3.1系统设计依据

GB3836.1-2000爆炸性环境用防爆电气设备通用要求

GB3836.2-2000爆炸性环境用防爆电气设备

GB3836.4-2000爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备“i”

GB/T4924.2-93低压电器外壳防护等级

MT209-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术

MT210-90煤矿通信、检测、控制基本试验方法

AQ1011-2005煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范

3.2系统设计原则

1）选用的主通风机在线监测与定期分析监管系统设备必须符合国家有关标准和行业标准要求，通过国家指定检验机构审查和检验，具有防爆合格证、检验合格证及“MA”标志准用证。

2）选用的主通风机在线监测系统应具备在线实时、连续监测矿井风量的功能；

3）煤矿安全监控设备使用的连接电缆选用专用阻燃电缆，并具有“MA”标志准用证；

4）所有设备应当能够在井下恶劣的自然条件下长期稳定工作，并且安装施工方法简便，便于维护，在井下使用的设备必须便于布线，线缆必须能够方便地拆卸；

5）要求能够监测的信号种类为：

电流、电压、功率、电量、风压、风量、瓦斯浓度、瓦斯涌出量、风机振动、风机开停、风门开闭状态等信号。

6）风机在线监测设计满足《矿井通风安全监测装置使用管理规定》和《煤矿安全规程》规定的各项指标。

7）矿井所需的监测监控设备，选用产品配套齐全、技术成熟、性能优越的系统软硬件及其配套设备材料，售后服务质量高的产品。

8）除风机房本地声光报警外，矿调度、矿配电室、公司总调度同时实现语音声光报警。

9）必须实现停风停电，并要求矿调度室人员身份验证方可实现断电闭锁。

3.3系统概述

“KJF-05型矿井主通风机在线监测系统”（以下简称系统）是煤矿的重要安全监控装置。

该系统由差压、负压、轴温、温度、电流、电压、功率、功率因数、电量、振动、甲烷、风门、风机开停等传感器、变送器以及ZJF-05监控装置、温度监控装置、引压装置、传输接口、监控计算机及软件等设备组成。

该系统具有上述参数数据采集、有线或无线远距离传输、数据显示、储存、打印、超限报警、断电控制示功能，并提供通用的联网通讯协议，实现与市（县、区）信息中心的通讯。

该系统于2005年九月通过了由国家安全生产监督管理局组织的专家鉴定，专家鉴定意见指出：

“系统采用压力法在线监测矿井风量，其系统构成具有创新性，同时测定通风机电流、电压、有功功率、轴承温度等参数数据及风机开停、反风状态等，实现了在矿井粉尘大、湿度大、气流紊乱的恶劣环境下的通风及性能在线监测，系统软件具有矿井主通风机实时在线监控、性能曲线绘制、矿井需求风量核定计算、联网通讯协议等专业软件功能，并具备矿井风量和产量的定期分析功能，依据分析结果输出报警信息并根据需要切断井下动力电源，为煤矿提供了新型技术装备，该系统技术处于国内领先水平。

”

该系统于2006年4月取得煤矿产品安全标志证书，安全标志编号：

20062965

主通风机在线监测系统提供了丰富的数据、图形、信息，让用户迅速了解风机当前的运行状态，当风机运行状态异常或带病运行时，系统给出可靠的报警信号；为操作人员提供技术参考，有力保障矿井安全，成倍提高煤矿的生产效率。

本系统采用RS485传输，方便与其他系统兼容。

✧实时风机的运行状态

系统通过对风机各参数的监测，实时准确了解风机运行状态、风排瓦斯浓度、涌出量等，对风机用电情况、轴承温度、振动等情况实时了解。

✧可靠的报警功能

系统可具体设置的参数阙值，对轴承温度、风机振动等参数超过这一值时，及时给出声光报警信号，便于及时处理。

✧提高设备管理水平

系统及时了解风机运行等情况，为有效避免设备故障提供可靠的技术保障，及时统计用电情况，为生产部门及成本核算部门拟定计划提供第一手可靠的信息。

3.4系统组成

系统由差压、负压、轴温、电流、电压、功率、功率因数、振动、甲烷、风门、风机开停等传感器、变送器以及JTF-05数据传输接口、JZF-05通风机性能监测装置、轴温监控装置、监控计算机、UPS电源、打印机，以及监测监控软件和数据联网软件等部分组成，系统结构见图1。

其中监测软件采用C/S和B/S相结合的结构形式，软件运行在MicrosoftWindows2000/windows2000Server中文操作平台上，采用VisualC++6.0、Mapx5.0、ASP.Net、ActivX、SQL　Server2000数据库编制，采用多进程、多线程技术，实时并发处理多任务，软件功能丰富。

图1KJF-05通风机在线监控系统构成

图2ZJF通风机在线监测装置及接入设备

3.4.1JZF-05系统软件的主要界面

KJF-05主通风机在线监测主界面

3.5系统组件及工作原理

3.5.1系统原理简单描述

1）采用压力法测定风量原理，通过差压变送器测定扩散筒变异截面压力差，计算风量；

2）在矿井风硐中装有静压取压管，利用JZF-05风机在线监测装置中的压力变送器可以连续监测矿井总负压；

3）在主备用通风机轴承上和电动机定子绕组上预埋有轴承温度检测元件，通过安装在轴温监测柜中的轴温变送器将温度变化转换成标准电信号，当任一轴承温度超过设定报警温度时，能够就地声光报警；

4）通过监测主通风机电量信号，通过安装在JZF-05风机在线监测装置中的电量变送器监测通风机的电压、电流及有功功率等电量参数；

5）监测矿井主、备用通风机的开停状态，同时通过监测矿井总负压的变化，利用计算机软件可以判断矿井反风、或电动机反转状态；

6）利用通风机出风侧取压管将风流样品引至甲烷传感器，测定风排瓦斯浓度，由计算机软件计算风排瓦斯量；

7）由振动速度传感器测定振幅，由安装在ZJF-05装置上的振动烈度监测仪器转换为振动速度，并以标准电信号输出。

系统监控软件根据用户事先输入的参数、采集的监测值进行对比分析，当出现监测值异常或主通风机停机时，输出声光警报信号，监控软件按月动态生成数据库进行数据存储。

用户可以通过报表打印软件进行数据查询和报表、曲线输出。

系统监控软件还提供矿井需求风量核定计算功能；

系统提供一套完整的联网数据接口，依据统一的联网通讯协议实现与县、市或上级信息管理中心联网，将煤矿端通风机在线监测系统的全部数据传送给信息中心。

3.5.2落差法风量测量原理及差压变送器

通过测定逐渐收缩风道两近距离异径断面的静压差求算风量，在流体力学中称落差法。

在通风机锥形扩散器的断面1（大）和断面2（小）上分别开若干个静压孔（视断面大小而定）然后通过压差传感器得到静压，根据伯努利方程和连续方程和经验系统可以得出流过两个断面的风量。

3.6主通风机在线监测联网软件

此软件主要是将集团公司或煤管局将所属的各煤矿主通风机在线监测系统统一联网监测监管的软件。

软件的主要显示界面和煤矿端主通风机在线监测软件显示的界面一致。

显示的参数、报警参数、数声音和煤矿端显示的参数、报警参数、数声音一致。

系统配有专用的组态图形编辑软件VisualMine，用于动态图元素、煤矿巷道的绘制。

所有的动态、静态图形都可由矿方操作人员绘制，同时能将CAD、MapInfo两种常用的矢量图导入系统，系统支持多种图形格式（bmp、jpg、gif等）。

专用的矢量图绘图软件

此软件由四部分构成：

煤矿端风机在线监测系统的代理服务器软件子系统、网络服务器主程序、B/S结构监测实时数据显示子系统以及专用的矢量图绘图软件组成。

4系统主要设备配置及报价表

4.1主要设备

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

单价/元

总价/元

备注

1

监控主机

工控机/P4/120G/19液晶/音箱

台

2

10,000

20,000

2

激光打印机

HP

台

1

1,800

1,800

3

不间断电源

山特（2kv/2h）

台

1

6,800

6,800

4

传输接口

KJT-05

台

1

7,800

7,800

5

监控主体软件

KJF-05

套

1

26,000

26,000

6

联网监测软件

KJF-05net

套

1

18,000

18,000

7

通风机在线监测装置

JZF-05

套

1

110,000

110,000

共12个数据采集模块，可根据实增加和减少

8

振动速度监测仪

ZT6305

套

1

21,000

21,000

9

振动速度传感器

CD6

套

4

3,000

12,000

10

甲烷传感器

GJC4（B）

台

2

2,000

4,000

11

温度传感器

GDW100

台

1

2,500

2,500

12

取压装置

QY-1

套

2

3,500

7,000

13

设备开停传感器

GKT-L

台

4

400

1,600

14

风门开关传感器

GFK-L

台

4

400

1,600

15

电缆及其它附件

Km

0.5

2,000

2,000

16

阻燃电缆

MHYVR

Km

0.5

6,400

3,200

17

设备小计

245300

18

安装指导及调试费用

24000

19

工程合计

269300