2022年鹤壁煤矿安全监控系统设计措施.docx

《2022年鹤壁煤矿安全监控系统设计措施.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年鹤壁煤矿安全监控系统设计措施.docx（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 煤矿安全监控系统设计方案鹤煤集团三矿二 00 七年一月留意：下页及以后的橙色字部分要依据各矿的实际情形修改 1 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、矿井相关情形：1.1 矿井概述鹤煤三矿井采纳一对立井开拓,开采井田范畴：南北宽约 2.5 km,东西长约 4km,设计生产才能 45 万 t/a,核定生产才能 80 万t/a,现开采的 3 煤、16 煤的煤层平均厚度分别为8.8m、1.14m,分为自燃、易燃煤层,煤尘均具有强爆炸危急,矿井为低瓦斯矿井；矿井采

2、纳中心并列式通风,副井井筒长 204m）进风、主井 .煤矿安全规程 2006年版 2.矿井通风安全质量标准化标准3.矿井通风安全监测装备使用治理规定4.煤矿监控系统总体设计规范5.煤矿监控系统中心站软件开发规范6.爆炸性环境用防爆电气设备通用要求7.爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要 求8.煤矿安全质量标准化标准9.煤矿安全监控系统通用技术要求AQ6201-20062006.05 10.煤矿安全监控系统及检测仪器使用治理规范 AQ1029-20072007.04 11.MT/T1004-2006 煤矿安全生产监控系统通用技术条件12.MT/T898-2000 煤矿信息传输装置1

3、3.MT/T772-1998 煤矿监控系统主要性能测试方法井筒中和井下只准采纳矿用隔爆型或本质安全型设备,对于各类控制、测量、通信、信息传输等电气设备应优先采纳本质安全型设备,其有关技术标准不得低于中国国家标准 煤安标志；3 / 25 GB3836.14-83.并具有名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 井下设备的防护等级应不低于 IP54 井上设备的防护等级应不低于 IP52 三、监测监控系统配置矿井设一套监测监控系统含终端屏显系统 ,该系统是实时监控的网络化结构,具备完善的安全监测治理功能,对全矿井下环境 参数进行

4、实时数据采集、传输、处理、显示、记录、打印；以确保人员及设备的安全,全面提高矿井的经济效益和社会效益；要求监控装置的工作时间为 1、硬件配置 1.1 地面中心站365d,每天 24h,即全年连续工作；监测主机 2 台备用 1 台）针式打印机 2 台 地面中心站 UPS 电源系统 1 套断电后延时供电时间 2h）1.2 分站： 井下分站 32 台,地面总回风分站 站分站 3 台）1 台,地面瓦斯抽放泵井下分站应采纳矿用本质安全型、矿用隔爆兼本质安全型；井下分站电源箱应能适应AC660V 或 AC380V 输入电源电压；电压波动范畴 90110%地面）, 75115%井下）；应具有接收各种标准信号

5、的才能即：数字串行码、2001000Hz 应具备接收其它通信接口信息的才能；在满负荷情形下,分站备用电池应能独立供电2h,4 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 分站要有规律判定、数据处理功能和储备功能；当分站与地面 主机脱机时,应能独立工作,并能实现全部原有功能；分站与中心站、分站与传感器之间传输的信号应是本安型；应具有初始化参数掉电爱护功能和输出掌握功能,组态敏捷、安装 修理便利；1.3 传感器及掌握器 应采纳本质安全型 掌握器可采纳防爆兼本安型）断电器掌握输出回路的接点容量为AC127V 5A AC6

6、60V 4A 甲烷传感器、 CO 传感器应具有超限就地报警显示功能 声光报警）型）应输出标准信号即：数字串行码、2001000Hz举荐采纳数字1.4 系统检修专用工具和专用测试仪器外表各一套；2、软件 软件应用平台包括操作系统软件、应用软件、数据库及外部系统 通讯协议等；2.1 系统软件 操作系统 WINDOWS XP 2.2 应用软件安全监测监控系统应用软件1 套,具有以下功能：A. 适时地完成信息采集和处理；5 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - B. 具有适当的储备容量,并能储备肯定数量的实时数据和历

7、史数 据；C. 对采集和处理的信息进行显示；D. 打印输出处理信息；E. 对被控的设备发出掌握指令；F. 对系统本身的运行状态和故障状态进行自诊断；G. 具有图形显示功能；四、系统主要性能及技术指标1、 系统应具有甲烷、风速、压差、CO、温度、煤流主要煤仓煤位等模拟量监测,馈电状态、设备开停、风筒开关、烟雾等开关量监 测和累计量监测功能；2、系统应具有甲烷浓度超限声光报警和断电 3、系统应具有甲烷风电闭锁功能：/复电掌握功能；3.1 掘进工作面甲烷浓度达到 1.5%CH4 时,系统应能切断掘进工作 面内的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面甲 烷浓度低于 1.0%CH4 时,系统

8、应能自动解锁；3.2 掘进工作面间回风流中的甲烷浓度达到1.0% CH4 时,系统应能切断掘进巷道回风区域内的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当掘进工作面回风流中的甲烷浓度低于 自动解锁；1.0%CH4 时,系统应能3.3 当排除掘进工作积聚甲烷使回风流中甲烷浓度达到 1.0% CH4时,装置应能切断回风区域内全部非本质安全型电气设备电源并闭6 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 锁；同时发出声、光报警信号,当回风流中甲烷浓度低于 1.0%CH4 时,系统应能自动解锁；3.4 局部通风机停止运转,或局

9、部通风机风筒中的风速低于规定值 时,系统应能切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并 闭锁；当局部通风机复原正常工作或风筒中的风速大于规定值时,系统应能自动解锁；3.5 停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%,且在局部通风机及其开关邻近 10m 以内风流中的瓦斯浓度都不超过 0.5%时,方可人工开启局 部通风机；3.6 与闭锁掌握有关的设备 含主机、甲烷传感器、设备开停传感器 等）故障或断电时,系统应能切断该设备所监控区域的全部非本质 安全型电气设备的电源并闭锁；与闭锁掌握有关的设备接通电源 1min 内,系统应连续闭锁该设备所监控区域的全部非本质安全型电 气设备的电源；当与闭锁掌握有关的设

10、备正常并稳固运行后,系统 应能自动解锁；4、 系统应具有断电状态监测功能；断电状态监测就是系统对被控 设备的馈电状态进行实时监测,当馈电状态与系统发出的断电 /馈电 命令不一样时,报警并记录相应测点的甲烷浓度、断电 /馈电命令、监测的馈电状态、被控设备的地点和名称等；5、系统应具有中心站手动遥控断电/复电功能,断电 /复电响应时间应不大于系统巡检周期,中心站手动遥控断电 /复电功能是防止瓦斯超限违章作业的措施之一,当瓦斯超限时,中心站值班人员可通过7 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 系统切断有关区域的电

11、源,待瓦斯浓度降低,通风系统工作正常后,中心站值班人员可通过系统有关区域复电；中心站手动遥控断 电/复电功能,由中心站发送命令,传输系统传至相应分站,因此,断电/复电响应时应不大于系统巡检周期；6、系统应具有异地断电 /复电功能；异地断电 /复电功能是解决接于A 分站甲烷等被测超限时,掌握接于B 分站的被控设备断电,以提高系统的敏捷性；断电 /复电响应时间应大于 2 倍系统巡检周期；7、系统应具有备用电源；当电网停电后,系统应能对甲烷、风速、负压、一氧化碳、局部通风机开停、风筒状态等连续监控时间应不 小于 2h；8、系统应具有自检功能；当系统中传感器、分站、让站、传输电缆 等设备发生故障时,报

12、警并记录故障时间、故障设备,以供查询打 印；9、系统主机应双机备份,并具有手动切换功能自动切换功能可选）,当工作主机发生故障时,备份主机投入工作,保证系统的正常工作；10、系统应具有实时存盘功能；存盘内容包括：甲烷、风速、负压、一氧化碳等重要测点模拟量的实时监测值；模拟量统计值 最大值、平均值、最小值）；报警及解除报警时间及状态；断电 /复电时间及状态；断电/复电规律关系不符报警时间及状态；设备开/停时间及状态；累计量值；设备故障 /复原正常工作时间及状态等；在这些存盘工程中,除重要监测点模拟量的实时测控值存8 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 25 页精选学习

13、资料 - - - - - - - - - 盘记录应保持 24h外,其余均应储存3 个月以上,并具当系统发生故障时,丢失上述信息的时间长度应不大于 5min；11、系统应具有列表显示功能；模拟量及相关显示内容包括地点、名称、单位、报警门限、断电门限、复电门限、监测值、最大值、最大值、平均值、断电 /复电命令、馈电状态、超限报警、断电规律 不符报警、传感器故障、封锁与解锁等；开关量显示内容包括地 点、名称、开 /停时刻、状态、工作时间、开停次数、传感器状态、封锁与解锁等；12、系统应具有模拟量曲线和历史曲线显示功能；在同一坐标上用不同颜色显示最大值、平均值、最小值3 种曲线；在一屏上,同时显示不小

14、于 3 个模拟量,并设时间标尺,可显示出对应时间标尺的 模拟量值；13、系统应具有柱状显示功能,以便直观地反映设备开机率；显示内容包括地点、名称、最终一次开/停时刻和状态、工作时间、开机率、开 /停次数、传感器状态、封锁与解锁等,并设时间标尺；14、系统应具有模拟动画显示功能,以便形象、直观、全面地反映 安全生产状况,显示内容包括工艺流程模拟图、相应设备开停状 态、相应模拟量数值等；15、系统应具有系统设备布置图显示功能,以便准时明白系统配 置、运行机构、分站、电控箱、主站和电缆等设备的设备名称、位 置和运行状态等；9 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 25 页

15、精选学习资料 - - - - - - - - - 16、系统应具有报表、曲线、柱状图、模拟图、初始化参数等呼唤 打印才能,以便于报表分析；17、系统应具有人机对话功能,以便于系统生成、参数修改、功能 调用；18、系统应具有防雷措施,防止雷电击毁设备,引起井下瓦斯爆 炸；19、系统应具有抗干扰措施,防止架线电机车火花；大型机电设备 启停等无线通讯设备电磁干扰影响系统正常工作；20、系统分站应具有初始化参数掉电爱护功能,以防分站停电后,初始化参数丢失；21、分站显示功能显示分站电源的工作状态UPS工作 AC 供电）显示分站接入的开入 /开出状态,模拟量数值；显示分站传感器的故障 显示分站掌握电源的

16、状态 显示分站的通信状态 22、传输 22.1 传输系统：系统巡检周期应不超过 30S；22.2 传输距离：主站距分站距离不小于 小于 2km；23、电源15km,分站至传感器距离不10 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 地面 AC220V ,50Hz；井下 AC127V ,660V,50Hz；电压波动范畴：地面 90110%,井下 75115%；电源故障时,备用电源 UPS）应自动投入,且地面中心站设备应保证满负荷工作供电时间不小于 2h；24、适应的环境条件2h,分站及传感器供电时间不小于井下环境温

17、度 040,相对湿度 98%；地面环境温度 -1540井下装置要符合中国爆炸环境电器设备的使用要求,有相应的 防爆合格证和产品检验合格证及下井许可证、煤安标志；五、监测监控现场详细装备：为防止井下瓦斯、煤尘、火灾等事故危害人身和设备安全,在井 下各采煤工作面、掘进头及主要巷道、机电硐室等处设置甲烷、温 度、烟雾、一氧化碳、风速、负压等各类环境监测传感器,在风门 处设风门开关,在风筒上设风筒开关,对井下环境、火灾、通风设 施的状况进行监测,并经分站将监测信息传送到地面中心站,经处 理后显示、传输,供有关人员准时全面把握井下环境状况,达到对 各类灾难的早期猜测、预报、处理,防止事故的发生；1、各种

18、传感器的装备地点及数量 依据煤矿安全规程等有关规定和煤矿安全治理需要,井上、下 主要作业场所及需要配备的传感器种类、数量详见表 1 表 1：主要设备清单序名称规格型号单数号位量11 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 主机备机研 华 工 控P4 2.8G/1G/160G、台2 19液晶、声卡、麦克风、音箱/操作系统2 图形机研华工控P4 2G/1G/160G、19台1 液晶、声卡、麦克风、音箱/操作系统套1 3 系统软件KJ101N 台4 UPS电源3KVA/2h 1 KJ101N-F1,KJ101N

19、-F2 套1 5 语音报警6 防雷过压爱护器台4 7 矿用监控分站台25 台8 甲烷传感器KJ101-45B 49 台9 烟雾传感器12 KGW10 0-10010 温度传感器台30 11 风速传感器台20 GFT15 0.3-15m/s 台12 负压传感器KGY5 0-5kpa 5 台13 一氧化碳传感器GTH500 0-500ppm 40 台14 设备开停传感器KGT8 30 台15 风门开关传感器KGE8 40 16 差压传感器KGY5 台3 17 风筒开关传感器GFT5 台30 台18 馈电状态传感器KGT19 30 台19 馈电断电器KJ101N-GD 30 k m 20 传感器电缆

20、4 芯10 21 传输线缆4 芯K m 20 22 采样气囊20L 个10 23 传感器线接线盒2 通个15 0 24 传感器线接线盒3 通个1612 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 0 25 示波器 台 1 26 CO 标准气体 CO 纯度 1000PPM 瓶 3 27 甲烷校验标准气体 40L 瓦斯纯度 2.0 0.1）瓶 3 28 CO 标准气体 8L CO 纯度 1000PPM 瓶 10 29 甲烷校验标准气体 8L 瓦斯纯度 2.0 0.1）瓶 10 30 工具 含组合工具、万用表 套 2

21、31 辅材 套 1 32 工作台 套 1 33 打印机 A3 针式 台 2 注：以上传感器数量是据实统计,装用时至少考虑 20%的备用量,要求甲烷、一氧化碳传感器具有超限声、光报警及甲烷故障断电功能,风速、风压、温度传感器上有数字显示；2、上述设备详细安装地点表安装地点见表 2 13 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 2：设备安装地点运算机室计打音UP避监继甲负温流一压风声管断开馈风风氧二速光水停电门S控电氧道筒氧算印雷传报保传传传箱电分器烷压度量化差甲风气化机机器感警护感感感源站箱碳烷量碳2 2

22、1 1 器器器器器器1 地面总排风井地面瓦斯泵房掘进工作面 1 掘进工作面 2 ；掘进工作面 N 采煤工作面 1 采煤工作面 2 . 采煤工作面 N 洞室合计14 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 留意：表 2 中的统计数量要与表 1 中的数量完全吻合） 3、安全监控系统图附图 4、安全监控断电系统图附图15 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 六、 设备选型拟选用镇江中煤电子有限公司生产的KJ101N 型煤矿安全

23、监控系统,该系统设备配套齐全,完全符合我矿需要；该系统仍有如下技术优势和创新点 6.1 快速断电掌握 目前监控系统分站断电掌握时间普遍偏长,尚没有见到能够在 2 秒中内快速完成断电掌握的分站,不适合高突甲烷矿井应用,其主要缘由是分站采集处理数据均采纳单 分站的反应时间；CPU 方式,硬件资源限制了KJ101N 系统的新四模监控仪和八模监控仪采纳了多 CPU 处理方式和数字编码远控技术,系统在满负载状态下,能在 2 秒中内完成全分站的 68 路断电掌握；地面主机仍具有“ 通播断电” 功能,系统在紧急情形时能够在 源；2 秒钟内切断全矿井全部被控机电设备电KJ101N 系统的远程断电箱不需要外接电

24、源,本质安全信号驱动 兼作电源供应,当沟通电源中断后,分站仍能爱护断电闭锁状态,使用便利安全牢靠,完全符合新标准要求；常规的远程断电箱必需外接 660伏动力电源,在沟通电中断后断电箱失去能源,虽然分站闭锁信号依旧存在,但无法实现闭锁掌握,如如达到新规程要求就每台断电箱必需配置一台2 小时的矿用不间断电源；6.2 杜绝冒大数误报警16 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - KJ101N 系统采纳全数字化信号采集技术,完全杜绝了监控系统 反常大数干扰,目使用的监控系统传感器信号向分站传输大都采纳 2001000

25、频率制式,分站采纳脉冲计数方式工作,抗干扰防卫度 很差,遇有线路接触不或电磁干扰就会造成假象信号；煤矿井下特 殊狭小的现场环境,传感器连线与动力电缆很难分开附设,有些地 方干脆就是挂在同一个电缆挂钩上,大型电器设备启动和停止时会释放出极其剧烈的电磁脉冲辐射,强干扰脉冲能在瞬完全间埋没传 感器信号,结果就造成了“ 冒大数” 现象；KJ101N 系统分站到传感器采纳的是全数字化传输方式,具有良 好的容错技术,能够有效地捡出干扰信号,可以完全根除误报警这 一顽疾；6.3 高抗干扰性能 2006 年推出的新标准 KJ101N 系统传输技术取得了大幅度提 高,新系统摒弃了传统的基带码传输方式,改用抗干扰

26、性能优越的 DPSK 调制方式,同时应用智能锁相技术、纠错容错技术、共模噪 声抑制技术、电源浪涌抑制技术、同步传输协议等多项先进技术,使抗干扰性能得到了极大提高,其传输性能综合指标处于前国内领 先位置； 2006 年新推出了一款光纤驱动接口,主干线可以选用光纤 传输,将通信接口置于井下,使主机算计与分站之间用光纤隔离开 来,能完全杜绝电磁干扰造成的系统不稳固；6.4 传感器高稳固长寿命17 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 甲烷传感器三大技术难题：高浓甲烷冲击、二值性、全量程；KJ101N-45B 型甲

27、烷传感器应用我公司的创造专利,是一种全新概念的甲烷传感器检测方法,耐高浓甲烷冲击、实现单元件全量程甲烷检测,使检测元件在任何甲烷浓度环境下不受损耗,用户不必再为甲烷突出等缘由担忧传感元件的损坏；KJ101N 型甲烷传感器只用一对黑白元件,全量程内不停测,不爱护,不用切换热导元件,实现不间断0.00-100%CH4 的精确测量,在 0.00-10%CH4量程内有 0.01%CH4 的辨论率,在 10-100%CH4 量程内有良好的线性和极好的重复性,多次胜利采集并记 录甲烷突出的全过程；KJ101N 系统使用的甲烷传感器检测元件具有极长的工作寿命,KJ101-45B 型甲烷传感器采纳“ 恒温”

28、的特殊工作模式使检测元件 寿命取得了突破性进展,在无毒害气体的环境下,典型寿命可以达到三年,经现场使用证明均可达二年以上,很多元件更换不是因灵敏度衰减,而是气室粉末冶金罩日久被煤尘堵塞才更换；KJ101N-45B 型甲烷传感器独创的稳零技术,可使传感器零点与精度具有超低漂移性能,现场有过100天不调校未超标的记录,远远超过国家新标准的 12 天；仪器在全量程下只设一个软件调零,由 红外线遥控操作,使用特别便利；6.5 传感器长线距离18 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - KJ101N 系统配接的传感器全

29、部实现了低功耗,以功耗最高的甲烷传感器为例,典型工作电流小于50毫安,因此能够连接2000M以上的电缆 1 平方电缆 2000M；1.5 平方电缆 3000M）；6.6 异的抗雷击性能KJ101N 型煤矿安全监控系统在十数年的实践中积存了大量防雷学问和体会,开发有性能优良的防雷装置和避雷技术,曾经多次在权威刊物上发表过专题文章,在国内领先推出具有安标的线路避雷器、电源避雷器等产品；KJ101N 系统部件在产品设计时,板级部件全部加装了有效的浪涌抑制电路,比如：接口电路、监控仪主板、监控仪衬板、信号输入电路等等；避雷成效最好的要属2006年推出的“ 矿用光纤接口” ,通信干线可以换成了光纤传输,

30、兼容现有的井下设备,用户无需太多的成 本就能便利升级,使雷击损坏永久成为了历史；6.7 高标准结构设计 KJ101N 系统部件外壳几乎全部用不锈钢和玻璃钢制造,具有耐腐蚀、抗冲击、美观、坚固等优点,比如：KJ101N-F1 型监控仪外壳用不锈钢 6 小时 4小时超长的零点、精度调校周期： 100天长寿命检测元件： 1年宽量程连续检测范畴： 0.00100CH4 地面组网半径： 50Km 传感器接线距离： 2Km 井下传输距离： 25KM 多信号制式：标准 FSK高频调相基带双流码6.14、广泛的兼容方式 KJl01 型监控系统没有分站模式的束缚,各监控参数均具有独 立性,无论硬件或软件的使用、

31、检索、显示可以不受安装地点,连 接端口、归属何分站的影响,井下网络可以挂接任何工作模式的矿 用监控分站 2 模 2 开、 2 模 16 开、3 模 1 开、 3 模 8 开、4 模、八摸开等,ABD-21K 断电仪改插该系统的ZM 2l 板、 ADJ2 断电仪改插该系统的 28 板均可单点入网,无需另加分站,2000年后新软件版本将兼容该系统以外的分站同网混合使用；该系统矿用监控分站的输入端口开关量与模拟量通用,并且可以兼容各种制式的频率量、不连续脉冲、串行码和该系统特有的23 / 25 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - -

32、 - - 二线制叠加码,系统自动识别无须定义,几乎可以配接国内外全部厂家的传感器； KJ101N-F1 型矿用监控分站传感器电源各路独立,稳压 18V,限流 200300mA可调,无论恒流型仍是恒压型传感器都可 以直接配接,无须更换电路；该系统的传感器兼有多种输出制式,如：各种标准的频率量515；0300；05000；2001000：200600960等,模拟量 15mA：420mA；仍有 ADJ-2 和串行码方式；10.5.15、丰富而有用的功能 KJ101N 型煤矿安全监控系统设计有很多新奇有用的功能,其中 绝大部分都是该系统独有的,在此仅作部分介绍； 监控系统的故障中有近70是传输线造成的,该系统设计有智能三通 KFFl 遥控分路器 ,当系统传输线发生短路时,能自动切 除短路支线并报警记录； 随着监控产品的技术升级,单片机的应用己普及到传感器,但随之而来的“ 死机” 问题尚不能完