煤矿空压机联网监控系统情况探讨分析

 　　空压机作为煤矿生产的四大件设备之一，它的安全与高效运转是保证煤矿安全高效人性化工作的前提条件。根据《煤矿安全规程》法规，必须对空压机运转过程中主要技术参数进行实时监控与安全保护。空压机是煤矿大型共用耗电装备，各矿井用风设备包括井口绞车系统、井上下装卸载、井下巷道喷浆等，而且用风时间不统一，用风量不稳定，因此空压机必须连续运转，当用风量小时导致空压机长时间低压负荷运行，电能损耗增大并加剧了设备的磨损，增加了运行成本。如负荷小时将设备停机（或部分设备停机），将导致操作频繁，缩短设备寿命，而且会影响用风设备及风动工具的正常工作。

　　例如某煤矿案例，有四台压缩机现在各自独立操作运行，并具有监测本压风机各个运行环节的主要参数作用，在控制供风压力方面各台压风机均以本机的监测为主，这种控制方法在独立供气管道运行时可以使用，但是在多台机器同时并网工作时出现一些不合理的运行状况：在多台压风机设定工作压力一致时，常出现一台或多台连续运行不卸荷，而另一台长期不运行或不加载的状况，同时还会出现多台同时投入加载运行或同时卸载的状况。单纯靠人工开停机也不能很好控制压风机的运行时间均等，很难保证压缩空气的供气质量，也不利于对压风机的维护管理，同时加大了操作维护人员的工作量。对压风机的使用寿命也有很大的影响，为此有必要将多台并网运行的压风机集中控制联网，充分发挥各压风机的性能，使系统在保证供气质量的前提下，实现最大限度的节能与运行时间的均等，延长压风机的使用寿命，有利于压风机的维护。

　　控制系统方案

　　1、控制系统硬件结构

　　压风机集中控制系统组成系统图如图1所示，有上位工控机系统、plc下位机、传感器、触摸屏等组成。上位工控机系统由工业控制计算机、后备电源（ups）、打印机等组成；其主要完成压风机远程参数的监控、运行参数设置及其数据处理、查询等功能。plc下位机系统：现场plc控制系统选用西门子s7-300系列可编程序控制器作为监控核心。充分利用可编程序控制器能适应各种恶劣现场条件，现场抗干扰能力强的特点，且安装维护方便，其模块化结构，配置相应的通讯接口与各压风机控制器通讯；与上位计算机进行通讯可以采用profibus或工业以太网；系统配置合理，技术可行，完全可以满足现场使用要求。该部分主要是根据设定的操作方式，实时采集总管空气压力，自动控制各台压风机运行及保护功能。现场传感器实时采集现场物理量信号，并将其转换为标准电信号传送给cpu。本系统现场使用的传感器较多，如压力、温度、电流、电压、功率、电量等等。为减少传输误差，提高检测精度，均选用带变送器，性能可靠，寿命长，输出标准电流信号4-20ma的传感器，直接采集现场信号，并配以二线制rvvp电缆单独传送，以进一步提高整套系统的可靠性。

　　压力变送器采用gpt系列变送器，作为一种能够将压力信号直接转换为4-20ma标准电流输出的压力变送单元，其核心传感器采用了经激光烧刻补偿技术制造的扩散硅进口器件，由传感器生成的电信号经过变送电路完成放大、线性修正、温度补偿、电流转换，最终形成与被测压力成正比的4-20ma标准输出。该变送器采用独特的一体化全不锈钢免维护结构，具有良好的密封、散热和抗震、耐腐蚀性能，加上输出传送方式具有长线抗干扰能力，使变送器能够在测量现场恶劣环境下长期在线工作。

　　2、系统功能设计

　　（1）能够自动采集、显示压风机的各种运行参数，控制压风机运行。

　　（2）能够根据检测到的信号判断压风机的工作情况，故障时能及时发出报警信号，并根据故障类型停止压风机。

　　（3）有启动、停止、正常停车、故障停车、紧急停车、预告、保护及故障报警功能。

　　（4）系统通过plc及控制网络可方便地采集现场设备开/停及故障状态、电机电流等实时数据。

　　（5）实现自动（动态）恒压供风。当系统在自动集控工作方式时，系统根据设定的供气压力值，自动控制卸荷或加载。当压力值当风压达到设定值时，自动停机（卸荷）；风压降到低值时，自动启动或关闭卸荷阀。

　　（6）安全可靠地报警保护。每台压风机均可具有：出气压力超限保护、出气超温保护、吸气阻力过大保护、润滑油超温保护、润滑油量不足保护、主电机超载保护、冷却风机超载保护等功能。