探讨轴流式通风机在线监测与自动控制系统的改造

孙笑声

摘要：本文轴流式通风机风门的切换为人工操作电控箱启动绞车牵引风门进行切换，风机启动方式为高开柜直接启动。为解决老式轴流式通风机操作程序繁琐，对照标准要求存在不足與缺陷，对在线监测系统进行改造。

关键词：轴流风机；监测自动控制；改造应用

风机在线监测系统为KJZ-2型，虽然投运以来一直运行稳定，但不具备自动控制、数据上传、网络通讯接口等扩展功能。本文阐述了通风机在线监测与自动控制改造的情况。该系统采用了液晶触摸屏和PLC可编程控制器组成的监控系统，完善了原有监测系统的运行参数及报警和保护功能，实现通风机的一键启停及自动切换，保障风机的可靠运行。

1风机在线监测及控制系统存在的问题

主扇风机目前只能实现风机温度、电参数、振动、性能特性等的监测，不具备控制功能，风机启动、停止、倒换风机过程全部由人工操作实现，操作可靠性低，存在诸多安全隐患。

（1）主扇风机为老式轴流风机，采用人工手动进行风机启、停、倒换控制，操作程序繁琐，可靠性低，启动时风机操作时间较长，当运行风机出现故障时很难在规定的时间范围内顺利切换到备用风机，安全隐患大。现有在线监测系统只监测电机电流、电压、功率和启停信号，不具备自动控制功能，虽对风机开关柜进行了技术改造，但风机集中控制系统还没有建立，与上述风机集中控制系统要求第1、2条不符。

（2）现有风门设备老化陈旧、关闭不严，在倒风机时需要人工动手刹车，停止后需重新启动，倒机时间长，安全隐患增加，与上述风机集中控制系统要求第1、2、3条不符。

（3）现有风门控制和关闭到位情况通过人工实施和判定，控制可靠性低，判断时间长且容易失误，与上述风机集中控制系统要求第3条不符。

2风机在线监测及控制系统改造方案

2.1改造方案根据多方调研和现有在线监测系统的实际情况，提出改造方案。利用现有在线监测系统的监测数据，增加一套控制系统，完成监测控制功能，确保设备的可靠性。

（1）在原有在线监测系统功能的基础上还需完善以下功能：①风机开、停状态；②风门状态；③风机正反转信号；④风机开关柜合、分闸状态及故障信号。

（2）报警和保护功能①数据超限声光报警；②通风机停止运转或故障时，报警并提示启动备用风机。

（3）控制功能

①通风机控制系统分为就地控制、触摸屏控制二种方式，具有优先级、级别依次降低。系统可按预先编制的程序在电脑终端发送相关控制命令，各控制命令以开关量信号下传相关控制系统，由相关电控系统实施控制操作。

②监测控制柜内安装在线监测所需元器件，一方面将监测数据上传触摸屏显示所有参数，另一方面将控制命令通过中间继电器与通风机电控柜的远控系统联动，实现通风机的集中控制。

③通风机高压电控柜设操作选择开关或按钮。当选择手动时，通风机及其附属设备由各自的就地控制按钮起动、停止；当选择集中控制时，通过监控触摸屏进行相关操作。系统可实现用户切换功能，用于设置普通用户和管理员的切换。

2.2系统组成及功能实现

由触摸屏和三菱PLC可编程控制器及数据采集组成的监控系统。该系统采用485通讯模块，实现电气开关合闸和线路情况监控的自动化。全系统由主控机（液晶显示器）、PLC采集系统、指令系统、测量系统和动态画面显示系统构成。监控触摸屏作为主机和管理机，对现场各设备运行参数进行实时采集、管理、集成和历史数据存储。并对风机运行及切换流程以画面和数字方式显示和报警，与此同时用户可以实时对系统进行管理、报表生成，并可通过485通讯接口将有关数据上传至其他的中心数据服务器上。用户可以根据现场情况设定开关的启、停及进行故障检测等。通过液晶触摸屏可对投入运行的设备进行状态和参数监视，并有各种报警、故障显示等功能。操作界面全部通过汉字菜单进行多画面的切换。

3风机监控系统的集成化自动化

3.1风机手动和自动两种控制方式

（1）当风机控制打到手动控制时，选择按钮选择其中一台风机，按顺序依次按下风门打开，抱闸打开，风机启动按钮，按顺序启动风机。按顺序依次按下风机停止，风门关闭，抱闸关闭按钮，按顺序停止风机来操作控制方式。

（2）当风机控制系统打到自动控制时，选择按钮选择其中一台风机，按下自动启动按钮按顺序启动其中一台风机，当风机运行超时或出现故障时自动切换到运行风机按顺序停机，而另一台风机自动启动的过程。此操作通过PLC自动完成，自动化和集成化程度高，维护简单，确保时时都有一台风机处于工作状态，一台风机处于停止备用状态。

32风机的切换过程

例如：主通风机由1号机自动切换至2号机按下切换按钮，1号风机开关柜真空断路器分闸，1号电动机停止运转，延时15s后，1号风机电动机对轮电动抱闸装置紧闸，同时2号风机电动抱闸松闸，当松闸状态灯显示为绿色后，1号风门绞车启动下放关闭风门。当风道下方接近开关或霍尔传感器判断风门关闭到位后，1号风门绞车停止运转。2号风门绞车启动上提开启风门，当风门上方接近开关或霍尔传感器判断风门开启到位后，2号风门绞车停止运转。2号风机高开柜真空断路器合闸，2号风机电动机启动，风机切换完成。

3.3显示功能上位机触摸屏监控画面由故障状态显示画面，风机实际模拟显示运行和图表及故障报警画面组成，利于工作人员的日常监测与操作。

结语：

通过对东风风井风机在线监测及集中控制系统的改造，是风机运行更加合理、稳定。完善了风机自动控制系统，简化了操作程序，风机的切换过程控制在200s以内，符合安全生产标准化基本要求，大大提高了通风及的自动化水平。

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（作者单位：浙江江铜富冶和鼎铜业有限公司）