風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金生產(chǎn)工藝中風(fēng)機(jī)技術(shù)，特別涉及的是一種基于節(jié)能改造的更精確 的風(fēng)機(jī)節(jié)能情況的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)機(jī)是冶金生產(chǎn)工藝中非常重要的設(shè)備，其使用范圍廣、數(shù)量多、能耗高，應(yīng)用于 煉鐵、煉焦、煉鋼、乳鋼、化工和電廠等各個(gè)區(qū)域，其耗電量占到寶山分公司總耗電量的40% 左右。由于冶金行業(yè)的除塵風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等電機(jī)功率一般都很大，因此，可節(jié)能量十 分可觀，風(fēng)機(jī)節(jié)能改造項(xiàng)目也成為各節(jié)能環(huán)保公司重要的業(yè)務(wù)板塊。
[0003] 節(jié)能改造是指用全新的高效風(fēng)機(jī)整體替換原風(fēng)機(jī)或在原風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上更換效率 更高的葉輪，對(duì)風(fēng)機(jī)原管網(wǎng)系統(tǒng)可以不做改動(dòng)。對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造后，使系統(tǒng)工況點(diǎn)處在 風(fēng)機(jī)最佳工作范圍內(nèi)，是一種非常有效的節(jié)能途徑，節(jié)能率在20%~30%之間。
[0004] 然而風(fēng)機(jī)經(jīng)過長(zhǎng)期的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，加之磨損、腐蝕、葉輪變形、管道阻力增加以及生 產(chǎn)工藝改變等原因，效率逐年下降，即風(fēng)機(jī)的節(jié)能效果也會(huì)逐年下降。如何實(shí)時(shí)掌握風(fēng)機(jī)的 節(jié)能情況并提前采取措施，使風(fēng)機(jī)一直處于較佳的節(jié)能狀態(tài)，靠常規(guī)的設(shè)備維護(hù)手段是難 以實(shí)現(xiàn)的。
[0005] 傳統(tǒng)計(jì)算風(fēng)機(jī)節(jié)能率的方法，僅通過對(duì)比風(fēng)機(jī)改造前后的運(yùn)行功率計(jì)算而得，不 考慮其它因素。事實(shí)上，根據(jù)風(fēng)機(jī)相似定律，風(fēng)機(jī)的耗電量與通過風(fēng)機(jī)的氣體密度成正比， 而氣體密度與其溫度、壓力直接相關(guān)。假設(shè)風(fēng)機(jī)處于理想的工作狀態(tài)，即風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和管 網(wǎng)特性恒定，僅溫度變化對(duì)風(fēng)機(jī)功率的影響就達(dá)到了 10%，如果再疊加大氣壓的影響，環(huán)境 因素對(duì)風(fēng)機(jī)能耗的綜合影響率在10%以上。
[0006] 綜上所述，希望提供一種技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)，以精確把握風(fēng)機(jī)的實(shí)際節(jié)能情況，有 效避免因?qū)嶋H節(jié)能效果下降并未及時(shí)把握實(shí)際情況而造成的損失，可方便各節(jié)能公司或研 究單位使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是一種風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其監(jiān)測(cè)方法，能夠集中監(jiān) 控風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)能耗情況，以使操作者更及時(shí)在出現(xiàn)問題時(shí)進(jìn)行檢查維修。
[0008] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括溫度傳感器、負(fù)壓傳感 器、電力儀表裝置、工控機(jī)、顯示器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；
[0009] 所述溫度傳感器安裝于風(fēng)機(jī)入口處，用以實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)機(jī)入口的溫度并生成溫度數(shù) 據(jù)，所述溫度傳感器有線連接所述工控機(jī)；所述負(fù)壓傳感器安裝于風(fēng)機(jī)入口處，用以實(shí)時(shí)測(cè) 量風(fēng)機(jī)入口的壓力并生成壓力數(shù)據(jù)，所述負(fù)壓傳感器有線連接所述工控機(jī)；所述電力儀表 裝置的電氣測(cè)量接口連接到風(fēng)機(jī)電氣開關(guān)柜的電氣開關(guān)上，用以測(cè)量風(fēng)機(jī)電機(jī)的實(shí)時(shí)有功 功率，所述電力儀表裝置的通信接口連接所述工控機(jī)；
[0010] 所述工控機(jī)在一定時(shí)間周期內(nèi)同步采集所述溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)有功功 率，并傳輸至所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中存儲(chǔ)或更新，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的對(duì)所述溫度數(shù)據(jù)、壓力 數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)有功功率的存儲(chǔ)周期為設(shè)定時(shí)間周期，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中還存儲(chǔ)有常規(guī)標(biāo)況 有功功率，所述工控機(jī)將從所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獲取的歷史數(shù)據(jù)和/或?qū)⑵洳杉臄?shù)據(jù)傳 輸?shù)剿鲲@示器中顯示。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式包括時(shí)間字段、 溫度數(shù)據(jù)字段、壓力數(shù)據(jù)字段、實(shí)時(shí)有功功率字段、實(shí)時(shí)標(biāo)況有功功率字段、常規(guī)標(biāo)況有功 功率字段、標(biāo)記字段、可擴(kuò)展字段。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述溫度傳感器和負(fù)壓傳感器安裝于偏離風(fēng)機(jī)入口的 連接法蘭大體1米位置處，采用螺紋連接方式連接。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述溫度傳感器和所述負(fù)壓傳感器的輸出端均為可編 程模擬量輸出，該系統(tǒng)還包括第一 A/D轉(zhuǎn)換器和第二A/D轉(zhuǎn)換器，第一 A/D轉(zhuǎn)換器連接所述 溫度傳感器的輸出端并將模擬量的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，第二A/D轉(zhuǎn)換器連接所述負(fù)壓 傳感器的輸出端并將模擬量的壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括遠(yuǎn)程上位機(jī)，和所述工控機(jī)通過有線或無線網(wǎng) 絡(luò)連接，所述工控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)將從所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獲取的歷史數(shù)據(jù)和/或?qū)⑵洳杉?數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程上位機(jī)中用于顯示或用于處理。
[0015] 為解決上述問題，本發(fā)明還提出一種風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：
[0016] S1 :工控機(jī)在一定時(shí)間周期內(nèi)同步采集溫度傳感器、負(fù)壓傳感器分別測(cè)量的風(fēng)機(jī) 入風(fēng)口的溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)、以及電力儀表裝置測(cè)量的風(fēng)機(jī)電機(jī)的實(shí)時(shí)有功功率，并在 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中存儲(chǔ)或更新，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的對(duì)所述溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)有功 功率的存儲(chǔ)周期為設(shè)定時(shí)間周期；
[0017] S2:根據(jù)風(fēng)機(jī)節(jié)能改造前在測(cè)試時(shí)間內(nèi)的所述溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)有功功 率的數(shù)據(jù)平均值確定常規(guī)標(biāo)況有功功率，所述常規(guī)標(biāo)況有功功率存儲(chǔ)到所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 中，并在所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中標(biāo)記為不可更改或刪除，公式如（a):
[0018]
[0019] 其中，P。'一節(jié)能改造前的實(shí)時(shí)有功功率，單位KW;
[0020] Pbs-常規(guī)標(biāo)況有功功率，單位KW ;
[0021] P' 一節(jié)能改造前的風(fēng)機(jī)入口平均壓力數(shù)據(jù)，單位hPa;
[0022] t' 一節(jié)能改造前的風(fēng)機(jī)入口平均溫度數(shù)據(jù)，單位°C ;
[0023] S3:根據(jù)風(fēng)機(jī)節(jié)能改造后在測(cè)試時(shí)間內(nèi)的所述溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)有功功 率的數(shù)據(jù)平均值確定實(shí)時(shí)標(biāo)況有功功率，公式如（b):
[0024]
[0025] 其中，P。一實(shí)時(shí)有功功率，單位KW ;
[0026] Pbs-實(shí)時(shí)標(biāo)況有功功率，單位KW ;
[0027] p-風(fēng)機(jī)入口平均壓力數(shù)據(jù)，單位hPa ;
[0028] t一風(fēng)機(jī)入口平均溫度數(shù)據(jù)，單位°C ;
[0029] S4 :根據(jù)常規(guī)標(biāo)況有功功率和實(shí)時(shí)標(biāo)況有功功率確定實(shí)時(shí)節(jié)能率，并將實(shí)時(shí)節(jié)能 率存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，公式如（c):
[0030]
[0031] 式中，（一實(shí)時(shí)節(jié)能率，單位％ ;
[0032] Pbq-常規(guī)標(biāo)況有功功率，單位Kw ;
[0033] Pbs-實(shí)時(shí)標(biāo)況有功功率，單位Kw ;
[0034] S5 :工控機(jī)將從所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獲取的歷史數(shù)據(jù)和/或?qū)⑵洳杉臄?shù)據(jù)和/ 或?qū)⑺鰧?shí)時(shí)節(jié)能率在顯示器上顯示。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式包括時(shí)間字段、 溫度數(shù)據(jù)字段、壓力數(shù)據(jù)字段、實(shí)時(shí)有功功率字段、實(shí)時(shí)標(biāo)況有功功率字段、常規(guī)標(biāo)況有功 功率字段、節(jié)能率字段、標(biāo)記字段、可擴(kuò)展字段。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括步驟S6 :風(fēng)機(jī)節(jié)能改造后依次重復(fù)執(zhí)行步驟 SU S3-S5〇
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述工控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)將從所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獲取的 歷史數(shù)據(jù)和/或?qū)⑵洳杉臄?shù)據(jù)和/或?qū)⑺鰧?shí)時(shí)節(jié)能率傳輸?shù)竭h(yuǎn)程上位機(jī)中用于顯示或 用于處理。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述間隔時(shí)間為1小時(shí)，工控機(jī)每小時(shí)采集1次，一天 采集24次溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)有功功率的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的設(shè)定時(shí) 間周期大于等于3個(gè)月。
[0039] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：在風(fēng)機(jī)入口處設(shè) 置溫度傳感器和負(fù)壓傳感器，測(cè)得的數(shù)據(jù)可以用于計(jì)算風(fēng)機(jī)能耗，考慮了風(fēng)機(jī)入口條件的 能耗比現(xiàn)有技術(shù)更精確，則當(dāng)本系統(tǒng)用在節(jié)能改造前后的能耗測(cè)量并計(jì)算節(jié)能情況時(shí)，計(jì) 算結(jié)果更為準(zhǔn)確，采用工控機(jī)和顯示器可用于集中處理和監(jiān)控各數(shù)據(jù)，可實(shí)時(shí)、精確監(jiān)測(cè)風(fēng) 機(jī)，從而在能夠獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，當(dāng)實(shí)際數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大偏差時(shí)，操作者可以及時(shí)發(fā)現(xiàn) 并進(jìn)行相應(yīng)處理。
[0040] 此外，風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)方法將風(fēng)機(jī)入口處的溫度和壓力（氣壓）條件考慮在內(nèi)，分別