动态材料在矿井空压机功能检测研发中的运用

发布日期：2011-06-29　来源: 中国压缩机网　查看次数: 75

核心提示：　　1 概述　　空压机是煤矿主要动力设备之一，消耗电量约占全矿总电耗的 8 ～ 11。为了保证安全、经济运转，必须对空压机进行现场性能测试。　　目前煤矿常采用热球风速仪测量容积流量，但是测量精度不够高。如果采用手工抄表的话，则工作量大、数据处理繁杂、自动化程度低。本文以工控软件 Forcecontrol 6. 0 为基础，采用智能流量计，开发矿用空压机性能测试系统，实现测试、数据分析、存储和生成检验报告的自动化，有效解决矿用空压机现场检测的问题。　　2 矿用空压机性能测试内容　　矿用

　　1 概述

　　空压机是煤矿主要动力设备之一，消耗电量约占全矿总电耗的 8% ～ 11%。为了保证安全、经济运转，必须对空压机进行现场性能测试。

　　目前煤矿常采用热球风速仪测量容积流量，但是测量精度不够高。如果采用手工抄表的话，则工作量大、数据处理繁杂、自动化程度低。本文以工控软件 Forcecontrol 6. 0 为基础，采用智能流量计，开发矿用空压机性能测试系统，实现测试、数据分析、存储和生成检验报告的自动化，有效解决矿用空压机现场检测的问题。

　　2 矿用空压机性能测试内容

　　矿用空压机性能测试需采集的数据主要包括：容积流量、压力（各级吸排气压力、润滑油压力）、温度（各级吸排气温度、油温、冷却水温、压缩机箱体温度）、功率、电流、电压等。

　　3 测试系统总体结构

　　（1）硬件构成

　　以矿用 MLG10 /7-55G 型空压机为测试对象，系统硬件组成所示。

　　变送器输出 0 ～ 5 V 的电压信号，选用研华PCI1716 数据采集卡，该卡具有 16 路 16 位单端模拟输入通道，16 路数字输出通道。选用智能流量计，准确度1. 5级，具有 RS485 接口。

　　（2）软件构成

　　Forcecontrol 6. 0 包括开发系统和界面运行系统两部分。开发系统是一个集成环境，具有创建工程画面、配置各种系统参数、脚本、动画、启动其它程序组建等功能；操作人员可通过界面运行系统读取和监控实时测试数据。

　　4 系统设计及主要功能实现

　　（1）系统设计Forcecontrol 6. 0 组态软件建立的系统由用户窗口组态、数据库组态、IO 设备组态、脚本动作组态四部分构成。

　　1）用户窗口组态

　　用户窗口界面由静态和动态画面组成，包括主显示界面、曲线图、参数设置、数据打印等。为空压机性能参数动态显示窗口。

　　2）数据库组态

　　实时数据库负责和 IO 调度程序的通信，获取设备的控制数据，给其它程序和其它数据库提供实时和历史数据，数据库之间可以互相通信。按照空压机测试要求，定义和设置了模拟 I/O 点、数字 I/O 点共约 50 点。

　　压机性能参数动态显示窗口3） IO 设备组态

　　DDE、OPC、PLC、UPS、变频器、智能仪表、板卡等外部设备，一般通过串口和以太网与上位机交换数据。定义 IO 设备后，数据库就能和这些设备交换数据。本工程中 IO 通讯设备有 PCI 板卡、智能流量计及钳形电力分析仪。在 PCI 板卡的通道连接属性页中，把所有未使用的通道周期设置为 0，以提高系统运行的速度与可靠性。

　　4）脚本动作组态

　　动作脚本是一种编程语言，可以访问和控制实时数据、历史数据、报表和趋势、打印、保持等，同时可实现简单数字计算和高级控制算法功能。

　　（2）主要功能的实现Forcecontrol 6. 0 是独立的运行系统，可按照用户指定方式进行各种处理。另外，可通过制作运行包，将运行系统（不包括开发系统）、当前工程应用、相关参数信息及数据等压缩成安装程序。

　　1）性能参数实时显示

　　将空压机的当前吸（排）气温度、吸排气压力、功率、电压、电流等参数动态显示在同一画面上。

　　2）超限报警

　　按照标准要求，螺杆空压机一二级排气温度、油温、储气罐温度、冷却水温、一二级排气压力、油压、断水等参数可设置报警极限，组态软件可实现动态画面提示超标参数，以便试验人员进行相应处理。

　　3）数据存储及报告生成

　　可实现数据库中实时数据的存储，并利用组态软件的历史报表、历史曲线以图表或曲线形式给出空压机关键参数的运行状态和变化趋势。通过电子表格的设计，实现空压机性能参数检验报告的自动生成。

　　4）联网显示为了实现远程联网的需要，本系统利用力控的www 网络应用方式，可从 IE 浏览器上远程访问工程画面，得到空压机运行实时参数。

　　5 测试结果

　　国内外生产厂家及检验机构常用喷嘴法测试容积流量，该法具有精度高、稳定性好的特点。现与其比对，以验证本系统。

　　（1）参数及试验工况

　　空压机结构参数：容积流量 10 m 3 /min；排气压力 0. 7 MPa；电机功率 55 kW；水冷冷却；喷嘴直径50. 80 mm；试验工况：环境温度 11. 0 ± 0. 5 ℃；环境湿度42. 1 ±2 % RH；冷却水进水温度 15. 0 ±1 ℃；标准工况：环境温度 0 ℃；大气压力 0. 1 MPa.

　　（2）运行状态

　　开启空压机，加载到额定压力，待空压机排气温度、排气压力等参数的读数满足 GB3853-1998要求时，按 1 min 时间间隔，连续 15 min 记录容积流量。

　　（3）结果分析

　　1） 15 min 内容积流量的平均值，喷嘴法测得为10. 018 m 3 /min，流量计法测得为 9. 770 m 3 /min.以容积流量-时间变化曲线喷嘴法为准，流量计法的相对误差 2. 47% ，满足MT687 标准规定相对误差不大于 5% 的要求。

　　2）在规定时间内，喷嘴测量法均方差0. 006 8，流量计测量法均方差为 0. 035.喷嘴测量法测量所得数值较为平稳，流量计测量法测量所得数值波动相对较大，但在允许范围内。

　　测试结果验证了采用流量计法测量矿用空压机容积流量的可行性。