分布式光纖測溫系統(tǒng)在倉礦主提升系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、分布式光纖測溫系統(tǒng)在倉礦主提升系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘要：隨著礦井提升系統(tǒng)的自動化程度越來越高，絞車變頻器的安全可靠則顯得更為重要。在絞車變頻系統(tǒng)中，變頻器內(nèi)部igbt模塊因過熱而引發(fā)故障即可造成整個系統(tǒng)停止工作。因此，倉礦公司引進(jìn)了一套分布式全光纖測溫系統(tǒng)，主要是對主井高壓變頻器igbt模塊溫度進(jìn)行在線監(jiān)測、預(yù)測預(yù)警，指導(dǎo)檢修，把事故消滅在萌芽中。 關(guān)鍵詞：變頻器igbt 光纖測溫 abstract: along with the hoist system increasingly high degree of automation, winch converter safety is more i

2、mportant. the winch frequency conversion system, internal igbt module inverter overheat fault can cause the system to stop working. therefore, bin mine company introduced a fully distributed optical fiber temperature measurement system, is mainly carried out on-line monitoring, forecasting and early

3、 warning, the main high voltage inverter igbt module temperature guide maintenance, the accident nipped in the bud. keywords: inverterigbtray measurement 中圖分類號：tm452+.94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 前言 在眾多的煤礦機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)中，煤礦主井絞車變頻器的安全可靠性則顯得尤為重要，它直接關(guān)系到整個煤礦的安全與生產(chǎn)。在絞車變頻器系統(tǒng)中，變頻器內(nèi)部igbt模塊的工作狀態(tài)是決定變頻器能否長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，單個igbt模塊故障即可造成整個系統(tǒng)停止

4、工作，這其中有很多故障有igbt模塊過熱現(xiàn)象，因此對igbt模塊進(jìn)行實(shí)時在線溫度監(jiān)測可以對過熱故障提前預(yù)警，就顯得格外重要。 光纖測溫系統(tǒng)主要是對主井高壓變頻器igbt模塊溫度進(jìn)行在線監(jiān)測、預(yù)測預(yù)警。安裝一套“分布式全光纖測溫系統(tǒng)”，將感溫光纖直接安裝在igbt模塊溫度敏感點(diǎn)上，實(shí)時、準(zhǔn)確、連續(xù)地監(jiān)測各點(diǎn)的運(yùn)行溫度，實(shí)現(xiàn)對igbt模塊溫度的在線監(jiān)測、預(yù)警指導(dǎo)消缺檢修，把事故消滅在萌芽中。 一、總體思路 光纖測溫監(jiān)測系統(tǒng)對高壓電氣設(shè)備電氣接點(diǎn)、高壓電纜接頭等位置均可安裝布設(shè)，且具有：連續(xù)分布、實(shí)時精確、耐高壓、耐腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。能為保障各系統(tǒng)安全運(yùn)行，減少非計(jì)劃停電、降低運(yùn)行成本、提高工

5、作效率發(fā)揮積極和重要的作用。 本系統(tǒng)是對倉礦6kv主井絞車房高壓電氣設(shè)備、igbt單元、開關(guān)柜、變頻柜、母線、高壓電纜及中間頭絞車電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行溫度以及環(huán)境溫度進(jìn)行在線監(jiān)測、預(yù)警。安裝一套單通道“光纖測溫實(shí)時在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”，監(jiān)測主井變頻柜及絞車電機(jī)高壓電纜等設(shè)備。實(shí)時、準(zhǔn)確、連續(xù)地監(jiān)測各溫度敏感點(diǎn)的運(yùn)行溫度，實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)柜電氣接點(diǎn)過熱預(yù)警并準(zhǔn)確定位，指導(dǎo)消缺檢修，把事故消滅在萌芽中。并可按要求將數(shù)據(jù)上傳到局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 二、工作原理 “光纖測溫在線點(diǎn)檢系統(tǒng)”包括連續(xù)分布全光纖測溫儀、工控機(jī)、顯示器、報警器、測溫光纖和光纜等設(shè)備。 工控機(jī)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動采集各個監(jiān)測點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，

6、存入數(shù)據(jù)庫，具有圖形顯示界面。當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)有異常時報警，同時報警信息通過mis網(wǎng)上傳。 “連續(xù)分布全光纖測溫儀”采用分布式光纖感溫方式，其原理是利用激光在光纖中傳輸時產(chǎn)生的自發(fā)喇曼（raman）散射和光時域反射（otdr）原理來獲取空間溫度分布信息。當(dāng)在光纖中注入一定能量和寬度的激光脈沖時，它在光纖中向前傳輸?shù)耐瑫r不斷產(chǎn)生后向喇曼散射光，這些后向喇曼散射光的強(qiáng)度受所在光纖散射點(diǎn)的溫度影響而有所改變，散射回來的后向喇曼光經(jīng)過光學(xué)濾波、光電轉(zhuǎn)換、放大、模-數(shù)轉(zhuǎn)換后，送入信號處理器，便可將溫度信息實(shí)時計(jì)算出來，同時根據(jù)光纖中光的傳輸速度和后向光回波的時間對溫度信息定位。測溫儀具有非常高的處理增益、非常低

7、的噪聲電平，使所測量的溫度信號精度和靈敏度滿足使用要求；同時為了實(shí)現(xiàn)足夠高的空間定位精度，測溫儀具有足夠高的時間分辨率，即帶寬和采樣頻率。 下圖是連續(xù)分布全光纖測溫儀的原理框圖。 連續(xù)分布全光纖測溫點(diǎn)檢儀原理框圖 三、 系統(tǒng)構(gòu)成： （一）本系統(tǒng)擬采用一臺光纖測溫主機(jī)對主井6kv電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，數(shù)據(jù)可以通過局域網(wǎng)上傳，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為管理層做決策及時提供準(zhǔn)確、可靠依據(jù)。 該測溫系統(tǒng)利用感溫光纖實(shí)時在線監(jiān)測，對主井變頻器的igbt模塊、igbt單元和電抗器單元進(jìn)行監(jiān)測；此外在6個igbt柜內(nèi)和8面開關(guān)柜各安裝一個環(huán)境溫度監(jiān)測繞盤，設(shè)定報警閾值，溫度超限報警。同時提供溫度變化趨勢的智能分析，可隨時

8、查詢歷史數(shù)據(jù)并形成報告，為設(shè)備管理積累經(jīng)驗(yàn)。 （二）系統(tǒng)拓?fù)鋱D 光纖測溫點(diǎn)檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 變頻器柜內(nèi)部分內(nèi)部圖及安裝位置（可選）： 四、 特點(diǎn)和優(yōu)越性 （一）實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備過熱故障（特別是高壓設(shè)備電氣接點(diǎn)過熱故障）的實(shí)時在線監(jiān)測及早期預(yù)警，防患于未然，并具有本質(zhì)的安全和抗電磁干擾等特性。 （二）發(fā)生過熱故障前，系統(tǒng)對各被監(jiān)測點(diǎn)的故障趨勢進(jìn)行智能分析，并準(zhǔn)確定位，指導(dǎo)檢修工作。 （三）顯示器直觀顯示各被監(jiān)測點(diǎn)或區(qū)域的具體位置及名稱，進(jìn)行實(shí)時連續(xù)的溫度監(jiān)測。 （四） 保存并可隨時查詢歷史數(shù)據(jù)，有利于經(jīng)驗(yàn)的積累和為事故趨勢分析提供依據(jù)。 （五）系統(tǒng)具有局域網(wǎng)絡(luò)接口，可聯(lián)入企業(yè)局域網(wǎng)系統(tǒng)或其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享。 五、實(shí)施效果 安裝前，主井提升系統(tǒng)平均每周要燒毀1塊igbt，影響提煤時間一小時。 安裝后：（一）實(shí)時監(jiān)測高壓開關(guān)柜運(yùn)行溫度，減少巡檢，消除誤差、漏檢和盲區(qū)； （二）對過熱事故隱患及時報警、準(zhǔn)確定位、預(yù)防事故發(fā)生；指導(dǎo)檢修，提高檢修效率； （三）監(jiān)測與報警信息通過mis網(wǎng)實(shí)時上傳市供電公司服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控； （四）為實(shí)現(xiàn)全部高電壓設(shè)備在線監(jiān)測、智能化運(yùn)行做準(zhǔn)備，提高設(shè)備管理水平。（五）年可創(chuàng)效：（igbt按照每塊2萬元計(jì)算） 2萬元/塊*1塊/周*4周*12月+8.5噸/勾*46勾/時*1時/周*4周*12月*0.04萬元=846.72萬元。 綜