风机在线监测系统及其监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冶金生产工艺中风机技术，特别涉及的是一种基于节能改造的更精确 的风机节能情况的在线监测系统及其监测方法。
【背景技术】
[0002] 风机是冶金生产工艺中非常重要的设备，其使用范围广、数量多、能耗高，应用于 炼铁、炼焦、炼钢、乳钢、化工和电厂等各个区域，其耗电量占到宝山分公司总耗电量的40% 左右。由于冶金行业的除尘风机、引风机、鼓风机等电机功率一般都很大，因此，可节能量十 分可观，风机节能改造项目也成为各节能环保公司重要的业务板块。
[0003] 节能改造是指用全新的高效风机整体替换原风机或在原风机的基础上更换效率 更高的叶轮，对风机原管网系统可以不做改动。对风机进行节能改造后，使系统工况点处在 风机最佳工作范围内，是一种非常有效的节能途径，节能率在20%~30%之间。
[0004] 然而风机经过长期的连续运转，加之磨损、腐蚀、叶轮变形、管道阻力增加以及生 产工艺改变等原因，效率逐年下降，即风机的节能效果也会逐年下降。如何实时掌握风机的 节能情况并提前采取措施，使风机一直处于较佳的节能状态，靠常规的设备维护手段是难 以实现的。
[0005] 传统计算风机节能率的方法，仅通过对比风机改造前后的运行功率计算而得，不 考虑其它因素。事实上，根据风机相似定律，风机的耗电量与通过风机的气体密度成正比， 而气体密度与其温度、压力直接相关。假设风机处于理想的工作状态，即风机运行参数和管 网特性恒定，仅温度变化对风机功率的影响就达到了 10%，如果再叠加大气压的影响，环境 因素对风机能耗的综合影响率在10%以上。
[0006] 综上所述，希望提供一种技术能够监测风机，以精确把握风机的实际节能情况，有 效避免因实际节能效果下降并未及时把握实际情况而造成的损失，可方便各节能公司或研 究单位使用。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是一种风机在线监测系统及其监测方法，能够集中监 控风机实时能耗情况，以使操作者更及时在出现问题时进行检查维修。
[0008] 为解决上述问题，本发明提出一种风机在线监测系统，包括温度传感器、负压传感 器、电力仪表装置、工控机、显示器和数据库服务器；
[0009] 所述温度传感器安装于风机入口处，用以实时测量风机入口的温度并生成温度数 据，所述温度传感器有线连接所述工控机；所述负压传感器安装于风机入口处，用以实时测 量风机入口的压力并生成压力数据，所述负压传感器有线连接所述工控机；所述电力仪表 装置的电气测量接口连接到风机电气开关柜的电气开关上，用以测量风机电机的实时有功 功率，所述电力仪表装置的通信接口连接所述工控机；
[0010] 所述工控机在一定时间周期内同步采集所述温度数据、压力数据和实时有功功 率，并传输至所述数据库服务器中存储或更新，所述数据库服务器的对所述温度数据、压力 数据和实时有功功率的存储周期为设定时间周期，所述数据库服务器中还存储有常规标况 有功功率，所述工控机将从所述数据库服务器中获取的历史数据和/或将其采集的数据传 输到所述显示器中显示。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述数据库服务器中的数据存储格式包括时间字段、 温度数据字段、压力数据字段、实时有功功率字段、实时标况有功功率字段、常规标况有功 功率字段、标记字段、可扩展字段。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述温度传感器和负压传感器安装于偏离风机入口的 连接法兰大体1米位置处，采用螺纹连接方式连接。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述温度传感器和所述负压传感器的输出端均为可编 程模拟量输出，该系统还包括第一 A/D转换器和第二A/D转换器，第一 A/D转换器连接所述 温度传感器的输出端并将模拟量的温度数据转换为数字量，第二A/D转换器连接所述负压 传感器的输出端并将模拟量的压力数据转换为数字量。
[0014] 根据本发明的一个实施例，还包括远程上位机，和所述工控机通过有线或无线网 络连接，所述工控机通过网络将从所述数据库服务器中获取的历史数据和/或将其采集的 数据传输到远程上位机中用于显示或用于处理。
[0015] 为解决上述问题，本发明还提出一种风机在线监测方法，包括以下步骤：
[0016] S1 :工控机在一定时间周期内同步采集温度传感器、负压传感器分别测量的风机 入风口的温度数据和压力数据、以及电力仪表装置测量的风机电机的实时有功功率，并在 数据库服务器中存储或更新，所述数据库服务器的对所述温度数据、压力数据和实时有功 功率的存储周期为设定时间周期；
[0017] S2:根据风机节能改造前在测试时间内的所述温度数据、压力数据和实时有功功 率的数据平均值确定常规标况有功功率，所述常规标况有功功率存储到所述数据库服务器 中，并在所述数据库服务器中标记为不可更改或删除，公式如（a):
[0018]
[0019] 其中，P。'一节能改造前的实时有功功率，单位KW;
[0020] Pbs-常规标况有功功率，单位KW ;
[0021] P' 一节能改造前的风机入口平均压力数据，单位hPa;
[0022] t' 一节能改造前的风机入口平均温度数据，单位°C ;
[0023] S3:根据风机节能改造后在测试时间内的所述温度数据、压力数据和实时有功功 率的数据平均值确定实时标况有功功率，公式如（b):
[0024]
[0025] 其中，P。一实时有功功率，单位KW ;
[0026] Pbs-实时标况有功功率，单位KW ;
[0027] p-风机入口平均压力数据，单位hPa ;
[0028] t一风机入口平均温度数据，单位°C ;
[0029] S4 :根据常规标况有功功率和实时标况有功功率确定实时节能率，并将实时节能 率存储到数据库服务器中，公式如（c):
[0030]
[0031] 式中，（一实时节能率，单位％ ;
[0032] Pbq-常规标况有功功率，单位Kw ;
[0033] Pbs-实时标况有功功率，单位Kw ;
[0034] S5 :工控机将从所述数据库服务器中获取的历史数据和/或将其采集的数据和/ 或将所述实时节能率在显示器上显示。
[0035] 根据本发明的一个实施例，所述数据库服务器中的数据存储格式包括时间字段、 温度数据字段、压力数据字段、实时有功功率字段、实时标况有功功率字段、常规标况有功 功率字段、节能率字段、标记字段、可扩展字段。
[0036] 根据本发明的一个实施例，还包括步骤S6 :风机节能改造后依次重复执行步骤 SU S3-S5〇
[0037] 根据本发明的一个实施例，所述工控机通过网络将从所述数据库服务器中获取的 历史数据和/或将其采集的数据和/或将所述实时节能率传输到远程上位机中用于显示或 用于处理。
[0038] 根据本发明的一个实施例，所述间隔时间为1小时，工控机每小时采集1次，一天 采集24次温度数据、压力数据和实时有功功率的数据，数据在所述数据库服务器的设定时 间周期大于等于3个月。
[0039] 采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：在风机入口处设 置温度传感器和负压传感器，测得的数据可以用于计算风机能耗，考虑了风机入口条件的 能耗比现有技术更精确，则当本系统用在节能改造前后的能耗测量并计算节能情况时，计 算结果更为准确，采用工控机和显示器可用于集中处理和监控各数据，可实时、精确监测风 机，从而在能够获得准确数据的基础上，当实际数据产生较大偏差时，操作者可以及时发现 并进行相应处理。
[0040] 此外，风机在线监测方法将风机入口处的温度和压力（气压）条件考虑在内，分别