矿井安全监测系统概述.pptx

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早期矿井监控系统-甲烷遥测系统,一、甲烷遥测系统组成,二、作用及功效：,监控井下环境中甲烷浓度，并含有瓦斯超限声光报警和断电功效。,6,矿井安全监测系统概述,第6页,三、各元件主要功效:,1传感器：,将被测瓦斯浓度转换为电信号送至断电仪,含有甲烷浓度显示和甲烷浓度超限声光报警功效,甲烷传感器至断电仪间采取3芯矿用信号电缆连接，最大传输距离为1Km,7,矿井安全监测系统概述,第7页,2断电仪：,对甲烷传感器送来甲烷浓度信号进行调制,将调制后信号经2芯矿用信号电缆远距离传送至位于地面遥测仪,对接收到甲烷浓度信号进行判别，若超出断电浓度，则切断电源，实现瓦斯-电闭锁,将井下电网交流电转换为本质安全型直流电，作为本身及甲烷传感器电源,8,矿井安全监测系统概述,第8页,3遥测仪：,对接收到调制信号解调后显示甲烷浓度,对甲烷浓度信号进行报警判别，当超出报警门限时，发出声光报警信号,将解调后甲烷浓度信号传输给统计仪,4统计仪：,将甲烷浓度实时统计下来,9,矿井安全监测系统概述,第9页,四、早期矿井监控系统主要缺点,监测参数单一,监测容量小,电缆用量大,10,矿井安全监测系统概述,第10页,1.2 矿井监控系统现实状况,现在矿井监控系统由早期单一参数，发展到今天多步骤、多参数监控系统。主要有：,环境安全监控系统 轨道运输监控系统,胶带运输监控系统 提升运输监控系统,供电监控系统 排水监控系统,矿山压力监控系统 火灾监控系统,煤与瓦斯突出监控系统 水灾监控系统,大型机电设备健康情况监控系统,11,矿井安全监测系统概述,第11页,环境安全监控系统可控参数：,甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢、风速、负压、湿度、温度、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停、工作电压、工作电流等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。,轨道运输监控系统：,被监测机车状态、电动转撤机、机车编号、运行方向、运行速度、车皮数、空(实)车皮数等，并实现信号机、电动转辙机闭锁控制等。,12,矿井安全监测系统概述,第12页,提升运输监控系统：,罐笼位置、速度、安全门状态等,供电监控系统：,电网电压、电流、功率、功率因数、馈电开关状态、电网绝缘等，漏电保护等.,火灾监控系统：,一氧化碳、二氧化碳、氧气浓度等.,煤与瓦斯监控系统：,煤岩体声发射、瓦斯涌出量等.,13,矿井安全监测系统概述,第13页,1.2.1矿井监控系统组成:,14,矿井安全监测系统概述,第14页,15,矿井安全监测系统概述,第15页,分站主要功效：,对传感器输入信号与主站反馈回来信号进行处理,控制执行机构动作.,主站主要功效：,首先接收分站传输信号,送至主机处理;首先接收主机反馈信号,送至对应分站.,主机主要功效：,接收监测信号,然后进行校正、报警判别，反馈至分站，同时将信息传输给打印机、管理工作站、数据服务器等,16,矿井安全监测系统概述,第16页,1.2.2 现有矿井监控系统存在问题:,各种功效监控系统硬件不通用,软件不兼容,信道信息不共享;从而造成设备重复投资,电缆重复铺设.,没有能够将数据、文字、声音、图象等有机地结合,信息利用率不高.,17,矿井安全监测系统概述,第17页,没有能够将监控系统与矿井机电设备实现一体化,没有与便携式仪器相连接移动监控网.现有传感器输出信号为模拟信号（,电压型、电流型、电脉冲型,）和开关量信号（不是数字信号）,极难实现传感器及执行机构电缆多路复用.现有矿井监控系统为主从式传输，传感器信号必须经分站 传至主站，再传给主机，不能越级。,18,矿井安全监测系统概述,第18页,1.3全矿井综合监控系统,19,矿井安全监测系统概述,第19页,全矿井综合监控系统是一个可实现多步骤、多参数监控多功效监控系统，它是矿井监控系统发展方向。,全矿井综合监控系统主要由智能传感器（含执行机构）、智能监控站（可多层）、调度管理网络等组成。,20,矿井安全监测系统概述,第20页,1.3.1智能传感器,智能传感器与现有传感器有以下不一样：,1 通用电路,智能传感器可配接各种不一样传感元件，当用于不一样被测物理量时，只需更换传感元件；而且同一传感器还可同时接入多个传感元件组成多参数传感器。,21,矿井安全监测系统概述,第21页,1.1.3.1智能传感器,电路通用:可配接各种不一样传感组件,组成:,22,矿井安全监测系统概述,第22页,2 数字信号传输与多路复用,智能传感器采取数字信号传输（现有传感器是模拟信号和开关量信号），多台传感器可共享一根多芯电缆。,3 就地控制,智能传感器直接控制执行机构，较经分站控制执行机构速度快、可靠性高优点。,23,矿井安全监测系统概述,第23页,1.3.2 智能监控站类似分站,功效：信号采集、传输，与主站(或上级智能控制站)双向数据传输等功效.,1.3.3 调度管理网络似现有系统中心站,作用：初始化,显示,打印,储存,控制干预等.,24,矿井安全监测系统概述,第24页,2、矿井监控系统特点及要求,2.1 矿井监控系统特点,电气防爆（煤矿瓦斯、煤尘等易燃、易爆）,传输距离远（矿井监控系统传输距离最少10km）,网络结构宜采取树形结构（井下巷道为树形分支结构）,25,矿井安全监测系统概述,第25页,监控对象改变迟缓,（矿井监控对象多为缓变量）,电网电压波动大,电磁干扰严重,（井下空间小，电气设备多）,工作环境恶劣,（有腐蚀性气体、矿尘大、潮湿）,传感器宜采取远程供电,（传感器安装地点环境恶劣，不易就地供电，多采取分站远距离供电,分布式光纤温度传感器可实现沿光纤连续分布温度场分布式测量，测试用光纤跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点或多点准分布测量相比含有较高性能价格比。,分布式光纤温度传感器含有很多优点：,(1)光纤是本质绝缘，适合易燃、易爆环境,(2)光纤中传输是光信号，抗强电磁干扰,(3)光纤纤细柔软，易于安装,(4)实现温度分布式测量,26,矿井安全监测系统概述,第26页,2.2 矿井监控系统信息传输要求,传输介质：采取价格较低矿用双绞线电缆，光缆也可,网络结构：宜采取树型网络结构，易安装维护，成本低,工作方式：现有监控系统均为主从式，抗故障能力差；今后将向多主或无主工作方式转化,传输距离：分站与主站之间、分站与分站之间最大传输距离应大于10km，传感器及执行机构与分站之间应大于2km,27,矿井安全监测系统概述,第27页,3 矿井安全监控系统,矿井安全监控系统主要是用来监测甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢浓度，风速、负压、温度、湿度，风门、风窗、风筒状态，局扇、主扇开停，工作电压、电流等，并实现甲烷超限声光报警、断电，甲烷风电闭锁控制，断电命令与馈电状态不符声光报警等。,28,矿井安全监测系统概述,第28页,3.1 安装、使用与维护,规程第158条要求：全部矿井必须装备矿井安全监控系统。,3.2设 计,必须对安全监控设备种类、数量和位置、信号电缆和电源电缆敷设，控制区域进行设计，并绘制布置图。,29,矿井安全监测系统概述,第29页,3.3 对安全监控设备要求,1符合相关国家标准和行业标准，经过煤炭行业标准化归口审查，经过国家技术监督局认证检测机构检验，并取得“MA标志准用证”和“防爆合格证”。,2采取本质安全型设备，设备与设备之间输入输出信号也必须为本质安全型信号,3监控设备之间必须使用专用阻燃电缆连接，确保本质安全防爆性能,30,矿井安全监测系统概述,第30页,4必须含有故障闭锁功效，当与闭锁控制相关设备未投入正常运行或故障时，必须切断该设备所控区域全部非本质安全型电气设备电源并闭锁，当与闭锁控制相关设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。,5为预防系统主机和电缆发生故障时，无法实现甲烷超限声光报警、断电和停风断电，甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置全部功效必须由现场设备完成，当主机和系统发生故障时，系统必须确保甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置全部功效。,31,矿井安全监测系统概述,第31页,6为确保对甲烷浓度连续监控，矿井安全监控系统、甲烷风电闭锁装置、甲烷断电仪必须装备备用电池。当电网停电后，必须确保正常工作时间大于2h。,7具备防雷保护功效,8含有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存放和打印报表功效,32,矿井安全监测系统概述,第32页,3.3.1甲烷断电仪必须具备以下功效：,甲烷浓度到达或超出报警浓度时，声光报警,甲烷浓度到达或超出断电浓度时，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,与闭锁控制相关设备未投入正常运行或故障时，应切断该设备所监控区域全部非本质安全型电气设备电源并闭锁，当与闭锁控制相关设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。,33,矿井安全监测系统概述,第33页,3.3.2甲烷风电闭锁装置必须具备以下功效：,含有甲烷断电仪全部功效和风电闭锁功效,风电闭锁：当局部通风机停顿运转，或局部通风机风筒中风速低于要求值时，系统应能切断供风区域全部非本质安全型电气设备电源并闭锁；当局部通风机恢复正常工作或风筒中风速大于要求值时，系统应能自动解锁,34,矿井安全监测系统概述,第34页,3.4 安装要求:,必须依据已同意作业规程或安全技术办法提出安装申请，并分别报送通风和机电部门,安全监控设备供电电源必须取自被控开关电源侧，禁止接在被控开关负荷侧,与安全监控设备关联电气设备，电源线及控制线在拆除或改线时，必须与安全监控管理部门共同处理。,35,矿井安全监测系统概述,第35页,3.5 调校要求,安全监控仪器设备必须定时调试校正，每个月最少1次,调校内容：零点、灵敏度、报警点、断电点、复电点、指示值、控制逻辑等,应采取空气样和对应标准气样或校准气样进行调试和校准，标准气样含CH,4,0.5-3.0%（国家技术监督局认证），校准气样含CH,4,1.0-3.0%（国家煤矿安全监察局认证）,36,矿井安全监测系统概述,第36页,3.6 甲烷传感器设置,3.6.1.总 则：,甲烷传感器应布置在巷道上方，并应不影响行人和行车，安装维护方便.,甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板(顶梁)不得大于300mm，距巷道侧壁不得小200mm。,甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围必须符合煤矿安全规程要求,37,矿井安全监测系统概述,第37页,3.6.2、采煤工作面甲烷传感器设置,采煤工作面要求设置甲烷传感器情况：,低瓦斯、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井都必须设置工作面甲烷传感器，低瓦斯矿井工作面最少设置1个，高瓦斯矿井工作面最少设置2个,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井采煤工作面还必须在回风巷设置甲烷传感器,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井采煤工作面上隅角必须设置便携式甲烷检测报警仪,38,矿井安全监测系统概述,第38页,煤与瓦斯突出矿井采煤工作面甲烷传感器不能控制其进风巷内全部非本质安全型电气设备时，则必须在进风巷设置甲烷传感器,采煤工作面串联通风时，被串工作面进风巷必须设置甲烷传感器,采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪,39,矿井安全监测系统概述,第39页,回采工作面甲烷传感器设置地点：,应尽可能靠近工作面设置，如图其报警浓度1.0%CH,4,，断电浓度1.5%CH,4,，复电浓度,1.0%CH,4,，断电范围为：工作面及回风巷全部非本质安全型电气设备；有煤与瓦斯突出矿井回采工作面断电范围：进风巷、工作面及回风巷全部非本质安全型电气设备。,40,矿井安全监测系统概述,第40页,回采工作面回风巷甲烷传感器设置地点：,回风巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀,且风流稳定位置，如图。其报警浓度1.0%CH,4,，断电浓度1.0%CH,4,，复电浓度,1.0%CH,4,，断电范围为工作面及回风巷全部非本质安全型电气设备,41,矿井安全监测系统概述,第41页,回采工作面进风巷甲烷传感器设置地点：,用于监测有煤与瓦斯突出矿井回采工作面进风巷甲烷传感器，应尽可能靠近工作面设置，如图。其报警浓度0.5%CH,4,，断电浓度0.5%CH,4,，复电浓度,0.5%CH,4,，断电范围为：进风巷全部非本质安全型电气设备,42,矿井安全监测系统概述,第42页,被串联回采工作面进风巷甲烷传感器设置地点,被串联工作面进风巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀、且风流稳定位置，如图。其报警浓度0.5%CH,4,，断电浓度0.5%CH,4,，复电浓度,0.5%CH,4,，断电范围为：进风巷、工作面及回风巷全部非本质安全型电气设备,43,矿井安全监测系统概述,第43页,3.6.3 掘进工作面甲烷传感器设置,掘进工作面要求设置甲烷传感器情况：,低瓦斯、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井掘进工作面必须设置甲烷传感器；,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井掘进工作面还必须在回风流设置甲烷传感器；,掘进工作面串联通风时，被串工作面局部通风机前必须设置甲烷传感器。,44,矿井安全监测系统概述,第44页,掘进工作面甲烷传感器设置地点,掘进工作面甲烷传感器应尽可能靠近工作面设置，如图。其报警浓度1.0%CH,4,，断电浓度1.5%CH,4,，复电浓度,1.0%CH,4,，断电范围为：掘进巷道内全部非本质安全型电气设备,45,矿井安全监测系统概述,第45页,掘进工作面回风流甲烷传感器设置地点,回风巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀,且风流稳定位置，如图。其报警浓度,1.0%CH,4,，断电浓度1.0%CH,4,，复电浓度1.0%CH,4,，断电范围为：掘进巷道内全部非本质安全型电气设备,46,矿井安全监测系统概述,第46页,被串联掘进工作面进风流甲烷传感器设置地点,采取串联通风掘进工作面,必须在被串工作面局部通风机前设置掘进工作面进风流甲烷传感器，如图。其报警浓度0.5%CH,4,，断电浓度0.5%CH,4,，复电浓度,0.5%CH,4,，断电范围为：掘进巷道内全部非本质安全型电气设备,47,矿井安全监测系统概述,第47页,机电硐室甲烷传感器设置,设在回风流中机电硐室进风侧中必须设置甲烷传感器.如图。其报警浓度0.5%CH,4,，断电浓度0.5%CH,4,，复电浓度,0.5%CH,4,，断电范围为：机电硐室内全部非本质安全型电气设备,48,矿井安全监测系统概述,第48页,（6）装煤点甲烷传感器设置,高瓦斯矿井主要运输巷道内使用架线电机车时，装煤点处必须设置甲烷传感器，如图。其报警浓度0.5%CH,4,，断电浓度0.5%CH,4,，复电浓度,0.5%CH,4,，断电范围为：装煤点处上风流100m内及其下风流架空线电源和全部非本质安全型电气设备,49,矿井安全监测系统概述,第49页,（7）运输巷道甲烷传感器设置,高瓦斯矿井进风主要运输巷道使用架线电机车时,在瓦斯涌出巷道下风流中必须设置甲烷传感器，如图。其报警浓度0.5%CH,4,，断电浓度0.5%CH,4,，复电浓度,0.5%CH,4,，断电范围为：瓦斯涌出巷道上风流100m内及其下风流架空线电源和全部非本质安全型电气设备,50,矿井安全监测系统概述,第50页,（8）机车内甲烷传感器设置,在煤与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆型柴油机车时，蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷监测报警仪，柴油机车内必须设置便携式甲烷检测报警仪，当瓦斯浓度超出0.5%CH,4,时，必须停顿机车运行。,51,矿井安全监测系统概述,第51页,（9）瓦斯抽放泵站甲烷传感器设置,瓦斯抽放泵站应在室内设置甲烷传感器，其报警浓度为0.5%CH,4,。,利用瓦斯时，还应在输出管路中设置甲烷传感器，其报警浓度为不低于30%CH,4,。不利用瓦斯，采取干式抽放瓦斯设备时，应在输出管路中设置甲烷传感器，其报警浓度为不低于25%CH,4,。,井下暂时抽放泵站下风侧栅拦外应设置甲烷传感器，其报警浓度为1.0%CH,4,，断电浓度为1.0%CH,4,，复电浓度为,1.0 CH,4,%，断电范围为抽放瓦斯泵。,52,矿井安全监测系统概述,第52页,（10）其它传感器设置,装备矿井监控系统矿井，每一个采区、一翼回风巷及总回风巷测风站应设置风速传感器，风速传感器应设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无改变、能准确计算测风断面地点。,主要通风机风硐应设置压力传感器。,主要通风机、局部通风机必须设置设备开、停传感器，主要风门应设置风门开关传感器。,53,矿井安全监测系统概述,第53页,开采自燃煤层矿井应设置一氧化碳和温度传感器，并应设置在风流稳定、一氧化碳等有害气体与新鲜空气混合均匀位置，如图,54,矿井安全监测系统概述,第54页,4、故障诊疗与维修,防爆要求:,确保本质安全电路电气参数和保护性能不变,保护性能应满足产品使用说明要求,替换组件时，应选取规格、型号相同电气组件，不得私自更改,修改本质安全型电路设计时，应将修改后图样和样机送国家指定防爆检验单位审查检验，合格后方可使用,禁止在井下用非防爆仪器、仪表检验和测量防爆型监控设备,55,矿井安全监测系统概述,第55页,故障诊疗及维修(替换法):,标准：,在查找故障时，普通遵照从系统到详细设备，从详细设备到设备内部组件，从组件到元器件，元器件从大到小查找标准。,56,矿井安全监测系统概述,第56页,采取替换法查找故障程序：,首先将故障设备全部印制板组件用对应备用组件替下，若此时，该设备恢复正常，说明替换下原印制板组件有问题,然后再将替换下原印制板组件逐一替换上，直至设备不正常时，再将该替换上原印制板组件用对应备用组件替下，此时可确定该组件是故障组件,然后继续上述操作，直至全部组件都替换一遍，找出全部故障组件为止，将有故障组件带到井上维修,若用备用组件替换原组件后设备仍不正常工作时，应查找接线端子和传输线是否有问题。,57,矿井安全监测系统概述,第57页,对于故障组件维修,普通在井上维修室进行。,在维修前，应了解该组件工作原理、工作电压、各点波形和频率，依据电路原理图和印制线路板图维修。,维修故障组件时，也可采取替换法查找组件上故障元器件。,58,矿井安全监测系统概述,第58页,