一種礦用主通風機安全隱患監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通風機安全應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種礦用主通風機安全隱患監(jiān) 測預(yù)警系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦井通風是指將新鮮空氣輸入礦井下，增加氧氣濃度，以稀釋并排除礦井中有毒、 有害氣體和粉塵。礦井通風的基本任務(wù)是：供給井下足夠的新鮮空氣，滿足人員對氧氣的 需要；沖淡井下有害氣體和粉塵，保證安全生產(chǎn)；調(diào)節(jié)井下氣候，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。礦 井通風設(shè)備中，通風機（簡稱風機）是礦井通風系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，其工作性能直接決定 礦井通風效果。礦井內(nèi)使用的通風機為礦用風機，礦用風機是軸流通風機的一種，因其使用 行業(yè)和適用場所的特殊性以及在性能參數(shù)和外型尺寸上與一般軸流通風機存在較大差異。 礦用風機按構(gòu)造可分為普通型礦用風機和對旋型礦用風機兩種。其中，普通型礦用風機為 單葉片，型號有k40、k45、jk40、jk58-l、jk56-l等。對旋型礦用風機又分為兩種，一種是 雙葉輪雙電機，如djk50、FBD型等；另一種是雙葉輪單電機，如jk58-2、jk56等。礦用風機 按用途分為主扇、輔扇和局扇三種類型，其中，主扇是用于全礦井或礦井某一翼的通風，又 叫主通風機；輔扇是用于礦井通風網(wǎng)路中分支風路調(diào)節(jié)起風量的，是協(xié)助主通風機工作的； 局扇是用于礦井無貫穿風流沒有打通的巷道的局部地點通風。
[0003] 實際使用過程中，如能對礦用主通風機存在的安全隱患進行及時、準確監(jiān)測，這樣 便能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取對應(yīng)的有效處理措施，以有效減少甚至防止礦用主通風機發(fā)生故 障，并有效保證礦井通風效果。因而，需設(shè)計一種使用操作簡便、實現(xiàn)方便且使用效果好的 礦用主通風機安全隱患監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及方法，能對礦用主通風機存在的安全隱患進行及 時、準確監(jiān)測，并能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行預(yù)警，提醒工作人員及時采取對應(yīng)處理措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種礦用主通 風機安全隱患監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、安裝布設(shè)簡便且投入成本較低、使用 操作簡便、使用效果好，通過對實時檢測到的通風機工作狀況分析處理，對礦用主通風機存 在的安全隱患進行及時、準確監(jiān)測。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種礦用主通風機安全隱患監(jiān) 測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：包括對被監(jiān)測通風機的工作狀況進行實時檢測的風機工況檢測 裝置、對所述風機工況檢測裝置所檢測信息進行分析處理的上位監(jiān)控機和由上位監(jiān)控機進 行控制的預(yù)警提示裝置，所述風機工況檢測裝置和預(yù)警提示裝置均與上位監(jiān)控機相接，所 述被監(jiān)測通風機為安裝于礦井內(nèi)的礦用主通風機；
[0006] 所述風機工況檢測裝置包括對被監(jiān)測通風機的電機的工作狀況進行實時檢測的 電機工況檢測裝置、對被監(jiān)測通風機的風機主軸的工作狀況進行實時檢測的風機主軸工況 檢測裝置、對被監(jiān)測通風機的出口風速進行實時檢測的風速檢測裝置以及對被監(jiān)測通風機 的風壓和風量分別進行實時檢測的風壓檢測裝置和風量檢測裝置；所述電機工況檢測裝置 包括對所述電機的三相電壓分別進行實時檢測的三相電壓檢測裝置、對所述電機的三相電 流分別進行實時檢測的三相電流檢測裝置、對所述電機的三相繞組的溫度分別進行實時檢 測的三相繞組溫度檢測裝置和對所述電機的電機軸承的溫度進行實時檢測的電機軸承溫 度檢測裝置；所述風機主軸呈水平布設(shè)，所述風機主軸工況檢測裝置包括對所述風機主軸 水平方向上的振動速度進行實時檢測的第一水平振動檢測裝置和對所述風機主軸豎直方 向上的振動速度進行實時檢測的第一豎直振動檢測裝置；所述三相電壓檢測裝置、三相電 流檢測裝置、三相繞組溫度檢測裝置、電機軸承溫度檢測裝置、第一水平振動檢測裝置、第 一豎直振動檢測裝置、風速檢測裝置、風壓檢測裝置和風量檢測裝置均與上位監(jiān)控機進行 通信。
[0007] 上述一種礦用主通風機安全隱患監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是：還包括將所述風機工 況檢測裝置所檢測信息同步傳送至上位監(jiān)控機的數(shù)據(jù)傳送設(shè)備，所述三相電壓檢測裝置、 三相電流檢測裝置、三相繞組溫度檢測裝置、電機軸承溫度檢測裝置、第一水平振動檢測裝 置、第一豎直振動檢測裝置、風速檢測裝置、風壓檢測裝置和風量檢測裝置均與數(shù)據(jù)傳送設(shè) 備連接且其均通過數(shù)據(jù)傳送設(shè)備與上位監(jiān)控機進行通信。
[0008] 上述一種礦用主通風機安全隱患監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是：所述風機工況檢測裝 置還包括對被監(jiān)測通風機的風門絞車的工作狀態(tài)進行實時檢測的風門絞車工況檢測裝置 和對被監(jiān)測通風機的聯(lián)軸器的工作狀況進行實時檢測的聯(lián)軸器工況檢測裝置，所述風門絞 車工況檢測裝置包括對所述風門絞車的提升速度進行實時檢測的提升速度檢測單元；所述 聯(lián)軸器工況檢測裝置包括對被監(jiān)測通風機的聯(lián)軸器水平方向上的振動速度進行實時檢測 的第二水平振動檢測裝置和對所述聯(lián)軸器豎直方向上的振動速度進行實時檢測的第二豎 直振動檢測裝置，所述風門絞車工況檢測裝置、第二水平振動檢測裝置和第二豎直振動檢 測裝置均與上位監(jiān)控機進行通信。
[0009] 上述一種礦用主通風機安全隱患監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征是：所述風機工況檢測裝 置還包括對被監(jiān)測風機所產(chǎn)生噪音強度進行實時檢測的噪音檢測裝置，所述電機工況檢測 裝置還包括對所述電機的機殼溫度進行實時檢測的機殼溫度檢測裝置，所述噪音檢測裝置 和機殼溫度檢測裝置均與上位監(jiān)控機進行通信。
[0010] 同時，本發(fā)明還公開了一種方法步驟簡單、設(shè)計合理、實現(xiàn)方便且能對礦用主通風 機存在的安全隱患進行及時、準確監(jiān)測并能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行預(yù)警的礦用主通風機安全隱 患監(jiān)測預(yù)警方法，其特征在于該方法包括以下步驟：
[0011] 步驟一、風機工況實時檢測及檢測信息同步上傳：對被監(jiān)測通風機的工作狀況進 行實時檢測，并將檢測到的風機工況信息同步傳送至上位監(jiān)控機；
[0012] 步驟二、風機工況信息分析處理：所述上位監(jiān)控機按照預(yù)先設(shè)定的分析處理頻率， 且按照時間先后順序?qū)Ω鞣治鎏幚頃r刻接收到的風機工況信息進行分析處理，并根據(jù)分析 處理結(jié)果對各時刻被監(jiān)測通風機進行安全隱患診斷，得出各分析處理時刻被監(jiān)測通風機的 安全隱患診斷結(jié)果；
[0013] 所述安全隱患診斷結(jié)果包括被監(jiān)測通風機是否存在故障以及所存在故障的數(shù)量 和各故障的類型；所述被監(jiān)測通風機的故障類型包括風機主軸故障、風機葉輪故障、電機軸 承故障、電機堵轉(zhuǎn)故障、電機過載故障、電機繞組故障、風機工況運行性能不穩(wěn)定故障和風 機工況運行性能不經(jīng)濟故障；所述電機繞組故障為電機接地故障、電機相間短路故障或電 機缺相故障；所述風機主軸故障和風機葉輪故障均為風機機械故障，所述電機軸承故障、電 機堵轉(zhuǎn)故障、電機過載故障和電機繞組故障均為電機故障，所述風機工況運行性能不穩(wěn)定 故障和風機工況運行性能不經(jīng)濟故障均為風機工況不合理故障；
[0014] 所述上位監(jiān)控機對任一個分析處理時刻接收到的風機工況信息進行分析處理時， 過程如下：
[0015] 步驟201、風機工況信息同步存儲：對此時刻接收到的風機工況信息進行同步存 儲，所存儲的風機工況信息為當前待處理風機工況信息；
[0016] 步驟202、故障診斷：調(diào)用故障診斷模塊，對步驟201中所述當前待處理風機工況 信息進行分析處理，并根據(jù)分析處理結(jié)果對此時刻被監(jiān)測通風機是否存在風機機械故障、 電機故障和風機工況不合理故障分別進行診斷；
[0017] 其中，對此時刻被監(jiān)測通風機是否存在風機機械故障進行診斷時，根據(jù)所述當前 待處理風機工況信息中風機主軸工況檢測裝置和三相電流檢測裝置所檢測信息，對此時刻 被監(jiān)測通風機是否存在風機主軸故障和風機葉輪故障分別進行診斷：當風機主軸工況檢測 裝置中第一水平振動檢測裝置和第一豎直振動檢測裝置所檢測的振動速度均大于V。時，說 明此時刻被監(jiān)測通風機存在風機主軸故障；當?shù)谝凰秸駝訖z測裝置和第一豎直振動檢測 裝置所檢測的振動速度均大于V。且三相電流檢測裝置所檢測的三相電流均大于I ^寸，說明 此時刻被監(jiān)測通風機存在風機葉輪故障；
[0018] 其中，V。為預(yù)先設(shè)定的振動速度判斷閾值且V。= 7mm/s~9mm/s ;I i為預(yù)先設(shè)定 的電機電流判斷閾值且I1為所述電機的額定電流；
[0019] 對此時刻被監(jiān)測通風機是否存在電機故障進行診斷時，根據(jù)所述當前待處理風機 工況信息中電機工況檢測裝置所檢測信息，對此時刻被監(jiān)測通風機是否存在電機軸承故 障、電機堵轉(zhuǎn)故障、電機過載故障和電機繞組故障分別進行診斷：當電機軸承溫度檢測裝 置所檢測溫度大于TO時，說明此時刻被監(jiān)測通風機存在電機軸承故障；當三相繞組溫度檢 測裝置所檢測三相繞組的溫度均大于Tl且三相電流檢測裝置所檢測的三相電流均大于I 2 時，說明此時刻被監(jiān)測通風機存在電機堵轉(zhuǎn)故障；當三相繞組溫度檢測裝置所檢測三相繞 組的溫度均大于Tl、三相電流檢測裝置所檢測的三相電流均大于1 3且三相電壓檢測裝置所 檢測的三相電壓均在[U_，U_]范圍之外時，說明此時刻被監(jiān)測通風機存在電機過載故障； 當三相繞組溫度檢測裝置所檢測三相繞組的溫度均大于Tl且三相電流檢測裝置所檢測的 三相電流不一致時，說明此時刻被監(jiān)測通風機存在電機繞組故障；
[0020] 其中，TO為預(yù)先設(shè)定的電機軸承溫度判斷閾值且TO = 75°C~85°C ;T1為預(yù)先設(shè)定 的繞組溫度判斷閾值且Tl = 120°C~130°C，I2為預(yù)先設(shè)定的電機堵轉(zhuǎn)電流判斷閾值且12 =A1XI1, A1= 5~8 ;13為預(yù)先設(shè)定的電機過載電流判斷閾值且I 3= A2XI1, A2= 1. 2~ 5且厶2< Al5Uniin= 0.95XU。，Uniax= 1.05XUQ，U。為所述電機的額定電壓；
[0021] 對此時刻被監(jiān)測通風機是否存在風機工況不合理故障進行診斷時，根根據(jù)所述當 前待處理風機工況信息中風壓檢測裝置、風量檢測裝置和風速檢測裝置所檢測信息，對此 時刻被監(jiān)測通風機是否存在風機工況運行性能不穩(wěn)定故障和風機工況運行性能不經(jīng)濟故 障分別進行診斷：當風壓檢測裝置所檢測的風壓大于F。時，說明此時刻電機存在風機工況 運行性能不穩(wěn)定故障；當風量檢測裝置所檢測的風量大于％時，說明此時刻電機存在風機 工況運行性能不經(jīng)濟故障；
[0022] 其中，F(xiàn)。為預(yù)先設(shè)定的風壓判斷閾值且F。= A 3X V12, F。的單位為Pa，A 3= 0. 005~ 0. 006 ;Q。為預(yù)先設(shè)定的風量判斷閾值且Q。= A4X V1, Q。的單位為m3/s，A4= 0. 15~0. 16 ; V1為所述當前待處理風機工況信息中風速檢測裝置所檢測風速的數(shù)值，且風速檢測裝置所 檢測風速的單位為r/min ;
[0023] 步驟203、安全隱患診斷結(jié)果輸出：調(diào)用安全隱患診斷結(jié)果輸出模塊，且根據(jù)步驟 202中對此時刻被監(jiān)測通風機是否存在風機機械故障、電機故障和風機工況不合理故障分 別進行診斷的診斷結(jié)果，輸出此時刻被監(jiān)測通風機的安全隱患診斷結(jié)果，并對所輸出的此 時刻被監(jiān)測通風機的安全隱患診斷結(jié)果進行同步顯示；
[0024] 步驟204、預(yù)警判斷：調(diào)用預(yù)警判斷模塊，且根據(jù)步驟203中輸出的此時刻被監(jiān)測 通風機的安全隱患診斷結(jié)果，判斷此時刻是否需進行預(yù)警：當此時刻被監(jiān)測通風機存在至 少一種故障時，說明此時被監(jiān)測通風機存在安全隱患，控制預(yù)警提示裝置進行報警提示；否 貝1J，說明此時被監(jiān)測通風機不存在安全隱患；
[0025] 步驟205、返回步驟201，對下一個分析處理時刻接收到的風機