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GZK-PC型压风系统空压机无人值守在线监控系统

1.主要设计依据

2016版《煤矿安全规程》

2020版《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分办法》(试行)

AQ1013-2005《煤矿在用空气压缩机安全检测检验规范》

AQ6201《煤矿安全监控系统通用技术要求》

AQ2055-2016《金属非金属矿山在用空气压缩机安全检验规范》

2.简介

空压机产生的压缩气体是风钻、喷浆机、矿井上下操车设备、工厂自动化设备等各种气动设备的动力源，压缩空气压力较高，而且要储存在压力容器中，是比较重要的安全设备之一。常用的螺杆式空压机的主要运行部件含主电机和压缩机机头等，润滑及冷却方式普遍采用油循环装置，空压机自带独立的运行控制系统。多台空压机站群采用多台分散控制方式，常规的空压机控制系统包括必要的内部运行参数监控，控制传感器无冗余，当控制系统传感器等异常时，存在气压过高、温度过高等安全隐患。我公司开发的在线监控系统可实现不间断的设备运行状况监视，具有气压超限报警、温度超限报警、断油报警等，并且在出现超限报警时，立即控制空压机停机，确保空压机运行安全。多台空压机集群使用时可实现集群控制、自动值守联动控制，提高了空压机的自动化程度，保障其安全可靠运行，对矿山空压机系统的数据采集、过程控制、生产调度和决策指挥具有重要意义。

3. 系统组成

系统以监控分站、通讯控制箱、PLC控制柜、远程监控服务器（上位机电脑）等组成完整的监控系统，其中，监控分站连接各种传感器，实时获取当前设备的运行参数，包括温度、压力、振动等数据，监控数据在监控分站实时显示，同时监控分站也具有超限声光报警及远程指令执行功能，当不需要远程监控时，可作为独立的振动、轴承温度、断油及超温保护装置单独运行，具有独立的超温超压、断振动及轴承温度保护功能。

PLC控制柜内安装专用的协议转换、数据转发设备及PLC控制器和触摸屏，现场所有监控分站的监控数据及状态信息，通过数据总线连接到PLC控制柜，进行协议转换、逻辑控制和数据转发，转发数据上传到远程电脑或者矿山智慧化平台，PLC控制箱支持多种数据通讯协议，满足数据接入及特定协议转发，兼容多种矿山智慧化平台接入协议。

远程监控服务器（上位机电脑）是远程数据集中控制中心，采用万点并发高速通讯组态软件系统自主开发，可快速获取监控系统的运行数据，并存储监控数据，同时具有曲线显示功能，可以为空压机的运行状态进行动态分析，及时发现故障隐患，避免严重故障的发生。

4. 主要功能简介

4.1 监控对象

系统在线监测多台空压机的运行状态，包括工作压力（包括空压机排气压力、风包压力、是否断油）、温度（包括风包温度）以及其他电气参数（包括电机电流、电压等）等，可控制多台空压机的远程启动和停止。

4.2 主要功能

（1）储气罐超温保护功能

     监控分站可实时监测储气罐内温度，当温度超过120℃时，可立即报警，并控制空压机紧急停机。本功能符合煤矿安全规程中第四百三十九条  空气压缩机的风包，在地面应设在室外阴凉处，在井下应设在空气流畅的地方。在井下，固定式压缩机和风包应分别设置在2个硐室内。风包内的温度应保持在120℃以下，并装有超温保护装置，在超温时可自动切断电源和报警。

（2）断油保护功能

     当空压机运行过程中，出现润滑油路异常时，立即报警并控制空压机紧急停机。本功能符合煤款安全规程中第四百三十七条  空气压缩机必须有压力表和安全阀。压力表必须定期校准。安全阀和压力调节器必须动作可靠，安全阀动作压力不得超过额定压力的1.1倍。使用油润滑的空气压缩机必须装设断油保护装置或断油信号显示装置。水冷式空气压缩机必须装设断水保护装置或断水信号显示装置。

（3）电机振动及轴承温度保护功能

     电机运行过程中，出现振动量及主要轴承温度超过设定值时，立即报警，并控制空压机紧急停机。本功能符合《煤矿安全生产标准化管理体系基本要求及评分方法》第143页，项目内容压风系统第11.使用低耗、*、可靠的电控装置，有电动机及主要轴承温度和振动监测；

（4）联动控制

     系统实时动态监控供气管路压力，根据压力的变化，自动控制空压机的启停台数，避免用气需求下降时空压机空转运行，或者频繁加卸载。当用气需求增加时，可自动按需投入待用空压机台数。主运行空压机和待用空压机的启停顺序，可通过触摸屏及上位机电脑实时调整。从而实现空压机自动轮值、自动按需启停功能

     通过用户设定空压机运行的优先级，可自动定时切换主运行空压机，使空压机均匀运行，使磨损量相对平衡，使维护时段相对集中，便于维护保养。

（5）数据记录功能

     各监控分站及上位机电脑均具有数据记录及曲线显示功能，可随时查看空压机运行数据及报警数据。上位机电脑运行数据可生成报表，可用于打印机存档查询。

（6）通过以上空压机运行监控功能配置，可实现空压机站房无人值守，节省人工劳动量，节省运行成本。同时配置的监控保护功能，可满足空压机安全检测的全部要求，顺利通过检测中心的安全检测。

（7）选配功能

        储气罐自动排水功能，空压机长时间运行时，储气罐内会出现冷凝水，需要定期排水。配置自动排水功能后，可实现自动定时排水，或者远程启动排水功能。在寒冷地区，为了避免排水管路结冰，需要增加排水管路加热功能。

    本功能是空压机站群无人值守功能的完善与补充，客户根据需要自行选择。

5. 硬件设置

每台空压机配置一台监控分站，用于数据采集和现场控制，并具有参数显示功能及现场操作功能。监控分站和集中控制站通过PLC控制柜组成控制网和MODBUS通讯网。现场监控分站做系统分布式控制与数据采集。系统配置一台标准PC或者上位机作为远程上位机，安装运行专用软件。PLC控制箱与上位机采用高速网络通讯协议进行高速数据通讯，当通讯距离较远时，数据传输可采用光纤传输或者网络中继传输，将PLC控制柜与上位机系统组网，在调度室的上位机上实现远程监控。