煤矿安全监控系统.pptx
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1、阳城县煤炭安全监控调度中心 靳郭龙1l煤矿安全生产监控系统是煤矿安全生产的重要煤矿安全生产监控系统是煤矿安全生产的重要保证保证 煤炭行业是高危行业,瓦斯、煤尘、水灾、火灾、冲击地压、地热等困扰着煤炭工业的健康发展。其中,瓦斯事故是煤炭生产最严重的灾害。 2000年至2005年,全国发生一次死亡百人以上事故8起,其中6起就是瓦斯事故。 因此,瓦斯防治是减少煤矿死亡事故总量的首要工作,是煤矿安全生产工作的重中之重。 煤矿安全生产监控系统是煤矿安全生产的重要保障,在瓦斯防治、遏制超能力、超定员生产,加强井下作业人员管理和煤炭产量监管等方面发挥着重要作用。 23l煤矿安全监控系统用来监测甲烷浓度、一氧
2、化煤矿安全监控系统用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、风碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主要通风机开停等,状态、局部通风机开停、主要通风机开停等,并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。锁控制等。l还可通过煤矿安全监控系统监控瓦斯抽放系统、还可通过煤矿安全监控系统监控瓦斯抽放系统、通风系统、煤炭自燃、瓦斯突出等。通风系统、煤炭自燃、瓦斯突出等。 4l当瓦斯超限或局部通风机停止运行或掘当瓦斯超限或局部通风机停止运
3、行或掘进巷道停风时,煤矿安全监控系统自动进巷道停风时,煤矿安全监控系统自动切断相关区域的电源并闭锁,避免或减切断相关区域的电源并闭锁,避免或减少由于电气设备失爆、违章作业、电气少由于电气设备失爆、违章作业、电气设备故障电火花或危险温度引起瓦斯爆设备故障电火花或危险温度引起瓦斯爆炸;避免或减少采、掘、运等设备运行炸;避免或减少采、掘、运等设备运行产生的摩擦碰撞火花及危险温度等引起产生的摩擦碰撞火花及危险温度等引起瓦斯爆炸;提醒领导、生产调度等及时瓦斯爆炸;提醒领导、生产调度等及时将人员撤至安全处。将人员撤至安全处。5l煤矿安全生产监控系统包括煤矿安全监控系统、煤矿安全生产监控系统包括煤矿安全监控
4、系统、煤矿瓦斯抽采(放)监控系统、煤矿轨道运输煤矿瓦斯抽采(放)监控系统、煤矿轨道运输监控系统、煤矿胶带运输监控系统、煤矿供电监控系统、煤矿胶带运输监控系统、煤矿供电监控系统、煤矿排水监控系统、煤矿火灾监控监控系统、煤矿排水监控系统、煤矿火灾监控系统、矿山压力监控系统、煤与瓦斯突出监控系统、矿山压力监控系统、煤与瓦斯突出监控系统、煤矿井下作业人员监测系统、煤炭产量系统、煤矿井下作业人员监测系统、煤炭产量监测系统等,用于煤矿通风安全及生产环节的监测系统等,用于煤矿通风安全及生产环节的监控。监控。 6l系统一般由主机、传输接口、分站、传感器、执行器(含断电器、声光报警器)、电源箱、电缆、接线盒、避
5、雷器和其他必要设备组成。7电源电源执行器开关量传感器模拟量传感器分站127vAC或其他127vAC或其他传输接口地面主机执行器开关量传感器模拟量传感器分站8l(1)传感器将被测物理量转换为电信号输出。l( 2 ) 执 行 器(含声光报警器和断电器)将控制信号转换为被控物理量。电源电源执行器开关量传感器模拟量传感器分站127vAC或其他127vAC或其他传输接口地面主机执行器开关量传感器模拟量传感器分站9l(3)分站接收来自传感器的信号,并按预先约定的复用方式远距离传送给传输接口,同时,接收来自传输接口多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和
6、传输接口传输来的信号进行处理,控制执行器工作。电源电源执行器开关量传感器模拟量传感器分站127vAC或其他127vAC或其他传输接口地面主机执行器开关量传感器模拟量传感器分站10l(4)电源箱将交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源,并具有维持电网停电后正常供电不小于2h的蓄电池。电源电源执行器开关量传感器模拟量传感器分站127vAC或其他127vAC或其他传输接口地面主机执行器开关量传感器模拟量传感器分站11l(5)传输接口接收分站远距离发送的信号,并送主机处理;接收主机信号、并传送相应分站。传输接口还具有控制分站的发送与接收,多路复用信号的调制与解调,系统自检等功能。电源电源执行器
7、开关量传感器模拟量传感器分站127vAC或其他127vAC或其他传输接口地面主机执行器开关量传感器模拟量传感器分站12l(6)主机一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机备份。l主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、联网等。电源电源执行器开关量传感器模拟量传感器分站127vAC或其他127vAC或其他通讯接口地面主机执行器开关量传感器模拟量传感器分站13l(7)投影仪或电视墙用来扩大显示面积,以便于在调度室远距离监视。l(8)用户(其他)计算机一般设置在矿长、总工办公室及有关业务处室,以便及时了解矿井安全及生产
8、状况。14(安委办【2006】21 号)15所有瓦斯矿井必须装备安全监控系统。 高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井和所有低瓦斯矿井必须装备安全监控突出矿井和所有低瓦斯矿井必须装备安全监控系统。未装备安全监控系统的低瓦斯矿井,属系统。未装备安全监控系统的低瓦斯矿井,属于原国有重点煤矿范围的,应于于原国有重点煤矿范围的,应于20072007年年6 6月底前月底前完成安全监控系统的装备;属于原国有地方和完成安全监控系统的装备;属于原国有地方和乡镇煤矿范围的,应于乡镇煤矿范围的,应于20082008年底前完成装备。年底前完成装备。1617逐步改造煤矿在
9、用安全监控系统 煤矿在用的安全监控系统原制造单位取得新的MA标志后,应与煤矿积极协商,共同制定方案,按新的MA标志证书确认的系统配置对煤矿在用系统进行更新改造。改造的重点:一是采用统一显示格式的系统软件;二是配置稳定性为15天以上的传感元件或传感器等关联设备,严禁使用未经国家授权的安全生产检测检验机构进行安全联检的关联设备。18192 术语和定义2.1 煤矿安全监控系统 具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能。用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、负压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风
10、机开停等,并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。202.18 风电闭锁装置 当掘进工作面局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时,能自动切换被控电源的装置。2.19 甲烷风电闭锁装置 当掘进工作面局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时,或空气中甲烷浓度超限时,能自动切断被控设备电源的装置。21l4.4.2 硬件l4.4.2.1 中心站硬件一般包括传输接口、主机、打印机、UPS电源、投影仪或电视墙、网络交换机、服务器和配套设备等。中心站均应采用当时主流技术的通用产品,并满足可靠性、可维护性、开放性和可扩展性等要求。224.4.2 .2 传感器的稳定性应不小于15d。 煤矿用低浓度载
11、体催化式甲烷传感器、煤矿用高低浓度甲烷传感器、瓦斯抽放用热导式高浓度甲烷传感器和矿用电化学式一氧化碳传感器的稳定性和传输距离执行本标准,其它传感器执行各自现行标准。23最大传输距离 传感器及执行器至分站之间的传输距离应不小于km。分站至传输接口、分站至分站之间最大的传输距离不小于10 km。控制执行时间 甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的控制执行时间应不大于2s。24l4.4. 3 软件l操作系统、数据库、编程语言等应为可靠性高、开放性好、易操作、易维护、安全、成熟的主流产品。软件应有详细的汉字说明和汉字操作指南。25l4.5.1 数据采集l4.5.1.1系统必须具有甲烷浓度、风速、风压、一氧化碳浓
12、度、温度等模拟量采集、显示及报警功能。l4.5.1.2 系统必须具有馈电状态、风机开停、风筒状态、风门开关、烟雾等开关量采集、显示及报警功能。l4.5.1.3 系统必须具有瓦斯抽采(放)量监测、显示功能。 264.5.2 控制4.5.2.1系统必须由现场设备完成甲烷浓度超限声光报警和断电复电控制功能;a)甲烷浓度达到或超过报警浓度时,声光报警;b)甲烷浓度达到或超过断电浓度时,切断被控设备电源并闭锁,甲烷浓度低于复电浓度时,自动解锁;c)与闭锁控制有关的设备(含甲烷传感器、分站、电源、断电控制器、电缆、接线盒等)未投入正常运行或故障时,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
13、;当与闭锁控制有关的设备工作正常并确定运行后,自动解锁。274.5.2.2系统必须由现场设备完成甲烷风电闭锁功能:a)掘进工作面甲烷浓度达到或超过1.0时,声光报警;掘进工作面甲烷甲烷浓度达到或超过1.5时,切断掘进巷道内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时,自动解锁;b) 掘进工作面回风流中的甲烷浓度达到或超过1.0时,声光报警、切断掘进巷道内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1.0时,自动解锁;28c)被串掘进工作面入风流中甲烷浓度达到或0.5时,声光报警、切断被串掘进巷道内全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁;当被串
14、掘进工作面入风流中甲烷浓度低于0.5时,自动解锁;d)局部通风机停止运转或风筒风量低于规定值时,声光报警、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;当局部通风机或风筒恢复正常工作时,自动解锁。e)局部通风机停止运转,掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%,必须对局部通风机进行闭锁使之不能起动,只有通过密码操作软件或使用专用工具方可人工解锁;当掘进工作面或回风流中甲烷浓度低于1.5%时,自动解锁。29lf)与闭锁控制有关的设备(含分站、甲烷传感器、设备开停传感器、电源、断电控制器、电缆、接线盒等)故障或断电时,声光报警、切断该设备所能监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁;与
15、闭锁控制有关的设备接通电源1min内,继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;当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后,自动解锁。严禁对局部通风机进行故障闭锁控制。304.5.2.3 安全监控系统必须具有地面中心站手动遥控断电复电功能,并具有操作权限管理和操作记录功能。4.5.2.4 安全监控系统应具有异地断电复电功能。31l4.5.3 调节l系统宜具有自动、手动、就地、远程和异地调节功能。 32l4.5.4 存储和查询l系统必须具有以地点和名称为索引的存储和查询功能:l a)甲烷浓度、风速、负压、一氧化碳浓度等重要测点模拟量的实时监测值;l b)模拟量统计值(最大值、平均
16、值、最小值);l c)报警及解除报警时刻及状态;l d)断电/复电时刻及状态;l e)馈电异常时刻及状态;l f)局部通风机、风筒、主要通风机、风门等状态及变化时刻;l g)瓦斯抽采(放)量等累计量值;l h)设备故障/恢复正常工作时刻及状态等。 33l4.5.5显示l4.5.5.1系统必须具有列表显示功能:l a)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、最小值、平均值、断电/复电命令、馈电状态、超限报警、馈电异常报警、传感器工作状态等;l b)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、传感器工作状态、报警及解除报警
17、状态及时刻等;l c)累计量显示内容包括:地点、名称、单位、累计量值等。34l4.5.5.2 系统应能在同一时间坐标上,同时显示模拟量曲线和开关状态图等。l4.5.5.3 系统必须具有模拟量实时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、最小值等曲线。l4.5.5.4 系统必须具有开关量状态图及柱状图显示功能。35l4.5.5.5 系统必须具有模拟动画显示功能。显示内容包括:通风系统模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。应具有漫游、总图加局部放大、分页显示等方式。l4.5.5.6 系统必须具有系统设备布置图显示功能。显示内容包括:传感器、分站、电源箱、断电控制器、传
18、输接口和电缆等设备的设备名称、相对位置和运行状态等。若系统庞大一屏容纳不了,可漫游、分页或总图加局部放大。 36l4.5.6 打印l系统必须具有报表、曲线、柱状图、状态图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能(定时打印功能可选)。报表包括:模拟量日(班)报表、模拟量报警日(班)报表、模拟量断电日(班)报表、模拟量馈电异常日(班)报表、开关量报警及断电日(班)报表、开关量馈电异常日(班)报表、开关量状态变动日(班)报表、监控设备故障日(班)报表、模拟量统计值历史记录查询报表等。 37l4.5.7 人机对话l系统必须具有人机对话功能,以便于系统生成、参数修改、功能调用、控制命令输入等。l4.5.8 自
19、诊断l系统必须具有自诊断功能。当系统中传感器、分站、传输接口、电源、断电控制器、传输电缆等设备发生故障时,报警并记录故障时间和故障设备,以供查询及打印。38l4.5.9 双机切换l系统必须具有双机切换功能。系统主机必须双机备份,并具有手动切换功能或自动切换功能。当工作主机发生故障时,备份主机投入工作。l4.5.10 备用电源l系统必须具有备用电源。当电网停电后,保证对甲烷、风速、风压、一氧化碳、主要通风机、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量继续监控。 39l4.5.11 数据备份l系统必须具有数据备份功能。l4.5.12 模拟报警和断电l传感器应具有现场模拟测试报警和断电功能。l4.5.13
20、 防雷l系统必须具有防雷功能。分别在传输接口、入井口、电源等采取防雷措施。40l4.5.14 其他l4.5.14.1 系统应具有网络通信功能。l4.5.14.2 系统应具有软件自监视功能。l4.5.14.3 系统应具有软件容错功能。l4.5.14.4 系统应具有实时多任务功能,能实时传输、处理、存储和显示信息,并根据要求实时控制,能周期地循环运行而不中断。 41l4.6 软件功能l4.6.1 操作管理l软件必须具有操作权限管理功能,对参数设置、控制等必须使用密码操作,并具有操作记录。l4.6.2 主菜单l在各种显示模式下都必须有主菜单显示,主菜单包括:参数设置、页面编辑、控制、列表显示、曲线显
21、示、状态图及柱状图显示、模拟图显示、打印、查询、帮助、其他等。 42l瞬间“冒大数”的原因l 目前使用的监控系统传感器信号向分站传输大都采用2001000Hz频率制式,分站采用脉冲计数方式工作,抗干扰防卫能力很差,遇有线路接触不良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铺设,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强烈的电磁脉冲辐射,强干扰脉冲能在瞬间完全淹没传感器信号,结果就造成了“冒大数”现象。井下分站和地面计算机根本无办法识别这些干扰信号,常使系统频频发生误报警,造成难以克服的“大数干扰”,这种干扰问题普遍存在
22、于目前使用的各种系统中43l 为了克服脉冲干扰,许多系统都采用软件干扰滤除方法,即把传感器多次采集结果进行比较,经过多个采集周期后才能确认超限信息的“有效性”,为了加强滤除干扰能力,需要反复进行多次过滤,结果带来的是系统反应迟钝,断电闭锁动作缓慢,使真实超限的数据迟迟不能正确反映上来,根本无法达到煤矿安全监控标准30秒的最低要求。l避免的办法:l1、传感器连线与动力电缆尽量分开铺设。l2、监控分站尽量远离大型电器设备。l3、监控分站尽量使用从变电所接出的专用电源44监控雷击比较频繁的原因现象:l原因一是小型煤矿不合理的电网结构造成的。地方小型煤矿为了减少建设成本,绝大部分没有设采区变压器,38
23、0伏动力电源由地面直接引入井下,引入电缆的架空安装,将井下机电设备直接暴露在大气放电感应的威胁之下,它和大型矿井有采区变压器隔离的环境相比截然不同,大型矿井的6600伏隔爆变压器有良好的绝缘性能,还设有二氧化硅避雷器保护,雷电感应只作用于一次高压线上,二次很少能受到雷电打击。小型煤矿由于没有变压器隔离,雷电感应浪涌电压亟易从动力电源引入井下,多数击穿分站电源变压器。45l原因二是地方小型煤矿对线路避雷器的作用存在误区,认为雷击只是从传输线路引入的,还有人误认为线路避雷器是万能的,甚至将其与建筑物上的避雷针等同起来,错误的认为只要地面安装一台避雷器,就可以确保全矿系统平安无事,由此许多煤矿只在地
24、面安装了线路避雷器,井下线路没有安装,电源进线没有安装,结果一旦矿区遇有雷暴天气,地面计算机保护住了,井下分站甚至传感器遭到严重损坏。46l原因三误认为只要设备接地线良好就是最好的防雷措施,施工中花费了大量财力和人力用以改善接地电阻,忽视了其他方面不安全的因素,实际上除了避雷器的地线要良好接地外,其他设备的接地均不能起到访雷击的作用,比如说地面计算机恰恰相反,它的外壳与大地连通反而会引来雷击。47l原因四除了大气放电造成的强电磁干扰外,还有一种来自矿井内部动力电源故障浪涌电流造成的破坏, 后者的破坏力往往远高于雷电的损坏力,特别在动力电源设备发生击穿短路、电缆短路放炮、电缆弧光短路等情况时,动
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