大型风机在线监测系统第一章. ARJC系统硬件部分第1节系统功能与技术指标1.系统功能2.技术指标3.监测参数范围4.系统特点5.系统的组成6.系统的工作原理第2节气体流量的监测1.气体流量计算的基本原理2.负压测点的布置3.微差压变送器的基本技术指标与使用方法4.EDA9017模拟量采集模块5.EDA485C 有源隔离转换器6.气体温度的测量与JWB系列温度变送器7.负压的采集与气体流量的计算第3节电机的轴承温度、绕组温度的测量1.简介2.PT100电阻介绍3.EDA9018温度采集模块4.ARJC温度采集工作原理第4节电气参数的测量1.EDA9033A三相电参数采集模块2.ARJC系统电参数的采集第5节振动的测量1.系统组成2.一体化振动变送器介绍3.振动的测量第6节 ARJC系统的报警1.系统报警的基本原理2.EDA9060继电器输出模块第7节系统的硬件滤波、电子滤波与软件滤波1.气体的滤波与稳压2.电子滤波3.软件滤波第8节计算机及数据打印设备1.ARJC对计算机、打印机的需求第1节系统功能与技术指标1 系统功能系统的主要功能有：实时监测通风系统参数、通风机的性能参数、电机的电气参数、轴承温度、电机振动、数据管理、报表管理、性能测试、远程通讯等，详述如下：⏹实时监测通风系统入口静压、入口温度、风量。
⏹实时监测通风机性能参数：流量、全/静压、效率。
⏹实时监测风机配用电机的电气参数：电流、电压、功率。
⏹实时监测轴承温度并在超限时报警。
⏹实时监测定子温度并在超限时报警。
⏹实时监测电机振动。
⏹数据实时显示、存储、查询、打印。
⏹报表自动生成、存储、查询、打印⏹兼容多种国际计算机通讯协议（DDE、OPC、FTP）。
⏹局域网IE浏览功能⏹Internet信息发布与存贮功能⏹GPRS远程信息服务⏹GPRS手机短信功能2 技术指标⏹工作电压：~220V±10%⏹环境温度：－10℃~＋50℃⏹环境湿度：≯85%⏹变送器精度：≮0.5级监测精度：⏹流量：2.5级⏹压力：0.5级⏹电参数：0.25级⏹温度：0.5级⏹振动：0.5级⏹其它：1.5级3 监测参数范围⏹流量：4000~125000 m3/min⏹压力：－1000~0 mmH2O⏹温度：0~150℃⏹电压：0~10kV⏹电流：由互感器确定⏹功率：无限制⏹振动： 0～20 mm/s4 系统特点⏹采用了先进的计算机技术，功能强大，智能化程度高；以图形界面显示工作状态，画面丰富，直观生动。
⏹采用模块化设计方案，系统抗干扰能力强，运行精度高，使用维护方便。
⏹采用了先进的计算机技网络技术，实现了全矿数据共享。
⏹采用了多种抗干扰措施，因此系统的抗干扰能力强，可靠性高，监测准确。
⏹流量监测措施独特、新颖，可靠性好、精度高。
⏹选用了可靠性好、精度高的传感（变送）器。
⏹软件设计安全性高。
⏹操作简单快捷、维护方便。
5 系统的组成本系统以工业控制计算机为核心，主要由信号测取装置和传感（变送）器、信号采集及转换装置、通讯装置、供电装置、显示器等组成。
如图一所示。
(图一)信号测取装置和传感（变送）器主要包括取压装置、电压及电流互感器、差压变送器、温度变送器、电量采集模块等。
信号采集及转换装置主要包括滤波环节和电压/电流变换。
通讯装置主要包括10mbps/100mbps自适应网卡。
供电装置主要包括直流稳压电源。
6 系统的工作原理该系统以工业控制计算机为核心，配以各种外围设备组成，在软件的控制下，完成数据的采集、分析等工作，以图表等多种形式显示在显示器上，并传输到指定地点。
各部分的工作过程简述如下。
电气参数的监测电气参数指配套电机的电流、电压、功率、功率因数等。
选用精度高、可靠性好的电量采集模块将来自电压、电流互感器二次侧的电压、电流换成标准电信号，再送给计算机进行处理。
气体流量的监测在ARJC系统中，气体流量的监测是依据气体流经变截面构件时所形成的静压差计算获得。
如图2所示，当流体流经变截面构件时有：式中Qv为风速，P2为静压，P1为全压。
当流量足够大时式中系数k值为常数。
K的大小可通过测量两个不同截面的面积求得，并联合通过实验室模拟实验和现场实验校对。
风机振动的监测选用优质的振动变送器监测风机的振动烈度，再交由计算机处理。
信号采集与转换由变送器输出与各种被测信号成比例的电流量，低通滤波和电压/电流变换后送到安装在工业控制计算机内的数据采集模块，在软件的配合下完成将被测的模拟电压/电流量转换为数字量。
系统的通讯监测结果可通过网卡实现局域网内或Internet上的数据公享。
系统的供电由开关电源为各种变送器、传感器提供直流电源。
第2节气体流量的监测1 气体流量计算的基本原理系统对流量监测的核心任务是监测气体在流经风机时经过两个截面积不同的断面时所产生的负压力值。
ARJC 的变截面静压测点选取在风机连接风筒的圆形断面处与一级风机的环形断面处(内有隔流腔)。
在连接风筒的圆形断面处取静压P2，在一级风机的环形断面处取全压P1。
系统工作流程如图三所示。
系统使用4只微差压变送器，分别将两台风机的4个断面处的负压力转换为4～20mA的电流信号，送到模拟量转换模块中进行A/D转换。
转换后的数据信号通过485总线方式交与计算机处理。
计算机通过采集模拟量模块送来的电流数据，换算得到对应的静/全压值，进而通过运算得出气体的流量值。
2 负压测点的布置根据《煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法》MT 421—1996，中华人民共和国煤炭工业部1996—12—30批准，Ｐ1测点布置在一级风机环形断面测点分布见图四a，测点布置在水平、垂直的两条直径与硐壁和芯筒外缘的交点a、b、c、d、e、f、g、h处；P2测点布置在连接风筒圆形断面见图1b，测点布置在水平、垂直的两条直径与硐壁的交点a、b、c、d处，见图四b；3 ARJC系统负压测点的结构与物理位置ARJC系统在工厂设计时是在风机内部的理论位置放置负压引压环，负压引压环是使用Φ40mm的金属管弯圆焊接制成，并在理论位置上打孔，然后引通到相应位置的风机顶部，用以连接测量器件，工艺已标准化。
ARJC系统的负压P2与P1引压环路在风机实体上的物理位置如图五。
在本系统中为描述方便分别称为全压P2与静压P1 （注：全压的最终值并不是这里P1的测量结果）。
4 微差压变送器的基本技术指标与使用方法在ARJC系统中，负压的测量采用LLD-EX防爆型微差压变送器，其性能与技术指标如下：特点⏹长期稳定性好⏹激光调阻温度补偿，使用温域宽⏹防浪涌电压和极性反相保护⏹抗干扰设计⏹灵敏度高，温漂小主要技术参数⏹输出形式：4～20mADC⏹供电电源：＋24VDC⏹准确度：±0.25％⏹介质温度：－20～85℃⏹环境温度：－10～60℃⏹响应时间：≥30mS⏹负载能力：≤600Ω⏹过载压力：2倍⏹过程连接：M20X1.5外螺纹外形及尺寸接线（图七）ARJC系统所使用的4只微差压变送器分别位于两台风机4个引压环路的顶部，使用非导体管箍与引压管路相连。
这样的设计其一避免了使用长距离管路将负压引到室内的作法管路中冬季容易积水堵塞的现象；其二使用非导体管箍可使差压变送器与风机机体作到电气隔离，降低了电机工作时引入的电气干扰，降低了测量误差。
在风机工作时，微差压变送器接受到来自引压环内的负压，将此压力信号转换为4～20mA的电流信号，交与模拟量转换模块作A/D转换及进一步处理。
5 EDA9017模拟量采集模块ARJC系统的模拟量转换采用EDA9017 模拟量测量模块。
EDA9017模块可广泛应用于各种工业控制与测量系统中。
它能测量压力、温度、电量等变送器输出的4～20mA或0～10V信号。
通讯接口为RS485或RS232，电源为DC8～30V，通讯协议为MODBUS-RTU、ASCII码、十六进制LC-02协议3种，协议可自动识别。
EDA9017模块外形图输入信号⏹输入：8路0～20mA电流及4路0～10V电压。
输入信号为直流或交流（频率 25～75Hz）。
⏹信号处理：16位A/D采样；采样速率: 3000次采样/S。
输出真有效值。
⏹测量周期：每通道0.1秒，12通道循环测量。
⏹过载能力：1.2倍量程可正确测量；过载 3倍量程输入1s不损坏。
⏹隔离：信号输入与通讯接口输出之间隔离，隔离电压1000V DC。
A/T、B/R、VCC、GND为输出端，与GND端共地；12路信号输入共地端为AGND端子。
⏹电流通道：输入阻抗 110Ω。
⏹电压通道：输入阻抗 > 100KΩ。
通讯输出⏹接口：EDA485C接口，二线制，±15KV ESD保护；或RS-232接口，±2KV ESD保护。
⏹协议：MODBUS-RTU、ASCII码、十六进制LC-02协议3种，协议可自动识别。
⏹速率：1200、2400、4800、9600、19200 Bps ，可软件设定。
⏹模块地址：00～FFH 可软件设定。
⏹测量精度：电流、电压：0.2级或更高。
⏹模块电源：+ 8～30V DC ；功耗：典型电流消耗为15 mA。
⏹工作环境：工作温度：-20℃～+70℃；存储温度：-40℃～+85℃；相对湿度：5%～95%不结露。
⏹安装方式：DIN导轨卡装体积：122mm * 70mm * 43mm。
EDA9017 模拟量测量模块应用EDA9017模块可广泛应用于各种工业测量与控制系统中。
它能测量压力、温度、电量等变送器输出4～20mA 或0～10V信号。
其输出为RS485总线方式。
通讯协议为MODBUS-RTU、ASCII码、十六进制LC-02协议3种，协议可自动识别，使其可与其他厂家的控制模块挂在同一RS485总线上，且便于计算机编程。
通讯方式为RS485时，将主计算机串口接转换器EDA485TZ(RS-232/EDA485C)，转换器输出DATA+端和所有模块的A/T端连接，DATA-端和所有模块的B/R端连接，并在两终端接入匹配电阻(距离较近时，也可不用)，接入电源。
通过EDA系列模块应用软件，便可开始测量。
EDA9017模块能连接到所有计算机和终端并与之通讯。
EDA9017模块出厂时，都已经过校准，且模块地址为01号，波特率为9600bps。
模块地址从1-255（01H-FFH）随意设定；波特率有1200bps．2400bps. 4800bps. 9600bps. 19200bps五种可使用。
模块地址与波特率修改后，其值存于EEPROM中。
模块的数据更新周期可在67mS～1.7S的范围内设定，方便应用；不超过2倍满量程的瞬时输入信号不会导致模块的损坏。
EDA485C网络：最多可将64个EDA系列模块挂于同一RS485总线上，但通过采用EDA485C中继器，可将多达255个模块连接到同一网络上，最大通讯距离达1200m。