煤矿本安防爆型感温探测装置研究.pdf

煤炭新视界CHINA COAL VISION煤 矿 安 全0引言带式输送机运输系统在煤矿地面运输走廊、井下运输巷道等多处承担着重要的生产任务。然而，由于环境、机电运行和管理等多种因素的影响，运输走廊、电缆、运输机电设备等存在一定的火灾安全隐患，会威胁矿井生产和工人的生命安全。因此，对运输走廊、电缆、带式输送机等各种机电设备的火灾趋势进行监测、预警和分析有重要意义。近年来，数字化和信息化快速发展，感温电缆技术不断提升，采用相关技术可以有效避免煤矿重大火灾事故的发生1-4。基于此，研发具备本安防爆功能的温度探测装置，以满足带式输送机运输系统火灾防范需求是十分必要的。1煤矿本安防爆型感温探测装置研究意义目前，煤炭行业在原煤输运过程中多采用带式输送机运输系统，其具有承载能力大、环境适应能力强、运输距离长及运输能力强等优点5-6。与货车运输相比，其能够有效提高企业低碳减排能力，提高生产效率，从而大大节约企业运营成本，提高企业综合竞争力。但是，带式输送机运输存在设备空间有限和运输距离较长等问题，对运行中的设备进行监测有诸多不便，尤其是在巷道或栈桥等特殊工作空间，监测难度更大。因此，加强对长距离带式输送机运输系统的安全管理是煤炭行业的重要任务7-8。在带式输送机运输过程中采用本安防爆型感温探测装置对设备进行监测有重要意义。第一，该控制装置作为独立的感温探测报警灭火系统，是带式输送机运输系统“八大保护”的补充，可以有效防止带式输送机运输系统火灾事故的发生。矿用感温探测电缆铺设在带式输送机系统上下带面之间，若是带式输送机运输系统的温度、烟雾保护装置 失 效，带 式 输 送 机 运 输 系 统 周 围 温 度 达 到 定 值（85），主机同步报警器会自动发出声光报警，通过喷雾电磁阀，开启喷雾灭火装置。此外，该装置能够准 确 显 示 报 警 点 位 置 及 报 警 温 度，提 高 火 灾 识 别效率。第二，该控制装置还可对井下电缆、电气设备等引发的火灾和高温进行探测报警。感温探测电缆在电缆桥架中 S 型敷设，能最大限度地覆盖电缆桥架中的电缆。井下铺设的电缆线路“点多面广”，可根据各单位评估的现场风险等级，装设矿用感温探测报警灭火控制装置，实现有效报警，提高对井下安全生产保障能力。第三，该控制装置还能够实现 煤矿安全规程 第一百四十五条“装有带式输送机的井筒中必须装设自动报警灭火装置”的要求，实现全巷道自动报警灭火控制，提高整体安全水平。综上，建议煤矿企业使用该控制装置，提高对带式输送机运输系统、电缆、电气设备等外因火灾的防范能力，降低火灾发生率。2热电阻感温技术原理基于电缆感温技术的本安分布式在线测温系统采用热电阻感温技术。热电阻感温技术的作用原理是利用被监测对象在其自身温度发生变化时产生的电阻变化，分析其变化特性反馈温度。感温元件通过细金属丝均匀的双缠绕方式固定在绝缘骨架上。当被测对象的介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。工作原理如图 1 所示。煤矿本安防爆型感温探测装置采用模拟型电缆感温系统。模拟型电缆是一种多根导体芯线绞合的煤矿本安防爆型感温探测装置研究高红伟，尚鹏（陕西能源凉水井矿业有限责任公司，陕西 榆林 719300）摘 要：为提高带式输送机运输系统火灾防范效果，对煤矿本安防爆型感温探测装置进行研究，主要包括技术原理，装置功能、特点等。该装置可实现对带式输送机运输系统的全线路准确测温、精确定位监测，同时能进行预测预警。关键词：感温探测；定位监测；智慧矿山中图分类号：TP23文献标识码：A16CHINA COAL VISION煤炭新视界煤 矿 安 全电缆，其中两根导线外皮是负温度系数的高聚化合物，另两根外皮是 PVC 材料。当温度变化时，高聚化合物内的电阻会不断变化，探测装置通过监测电路来监测电缆电阻的变化，作为报警信号。3煤矿本安防爆型感温探测装置功能分析煤矿本安防爆型感温探测装置基于电子学、小信号处理技术、高速信号采集处理等技术，采用嵌入式软硬件系统，具有系统稳定、结构紧凑、功耗低等优点。该装置应用热电偶传感技术，能够在恶劣煤矿环境中稳定运行。在栈桥走廊或井下运输巷道沿带式输送机布置走向铺设感温电缆，探测装置主机放置在带式输送机机头。这样，该装置能够对全系统栈桥或巷道的环境实现在线感温测量，同时对带式输送机系统各部位进行同步感温测量。通过相关软件对监测数据进行分析处理，形成温度变化趋势曲线，便于管理人员随时掌握环境温度变化和带式输送机运输系统各部位的温度变化。设定预警值后，装置能够及时报警或联动，查找安全隐患问题。该装置电路如图 2 所示。煤矿本安防爆型感温探测装置可实现对远距离输送设备、电缆桥架中的电缆的温度进行实时在线式定 温 监 测，并 做 到 早 期 预 警。该 装 置 的 主 要 功 能如下：图 2 煤矿本安防爆型感温探测装置电路图 1 热电阻感温技术原理17煤炭新视界CHINA COAL VISION煤 矿 安 全第一，早期预警，现场温度异常时，装置报警并提供准确定位。第二，装置更加直观可见，有标语识别（显示器对监测对象的位置、温度等信息进行实时显示），同时具有自动数据保存功能，便于进行故障分析。第三，能够实现互联网连接，所有监测数据可进行远程查询，便于远程控制和管理。第四，装置操作简单，电缆温度传感器防水、防电、防尘、防震，能够满足恶劣环境下的使用需求。第五，针对矿井复杂多变的环境，可根据实际需要设置不同报警参数。4煤矿本安防爆型感温探测装置特点分析煤矿本安防爆型感温探测装置具有分布式、准确性、灵活性、兼容性和安全性等特征。4.1 分布式本安防爆型感温探测装置系统是分布式测温系统，能够实现实时动态监测，监测的温度数据也能连续分布输出。4.2 准确性本安防爆型感温探测装置定位精度为 1m，温度精度为1。通过设置区段可对整根线缆进行实时监测，并进行精确反馈，便于在应用过程中精确管理。4.3 灵活性该装置能够对整个线缆实施动态监测，能够实时反映带式输送机运输系统运行过程中线缆的情况。通过相关数据提供线缆不同状态下的温度，且装置运行中一旦发现线缆出现高温报警，会即刻输出报警信号，并按编号区进行信号输出，便于精确定位事故区域，从而快速维修，避免安全事故。4.4 兼容性本安防爆本型感温探测装置可通过 LED、MOD-BUS、RS232 或内置继电器等多种形式与温度监测控制系统进行连通，同时应用互联网将其与火灾报警器及控制器进行有效连接，确保信号的及时和完整输出。煤矿本安防爆型感温探测装置可根据不同报警区分段、分级输出信号，以适应不同控制系统的需要。4.5 安全性电缆分布式温度监测系统具备安全记录功能和远程诊断功能，安装本安防爆型感温探测装置，工程师可通过调控系统调节器，对设备电缆进行远程诊断，便于及时发现线缆的漏电或破损点，避免给企业造成损失。同时，实施远程监控可大大提高设备监测人员的安全性。5结语本安防爆型感温探测装置主要基于热电阻感温技术，能够实现对带式输送机运输系统的全线路准确测温、精确定位监测。采用该装置可对带式输送机运输系统故障进行有效的预测预警，能够避免因漏检引发事故发生。该装置研发可为智慧矿山的建设提供参考。参考文献：1张琪，韦文贤，薛志博，等.机车电气间缆式线型感温火灾探测技术研究与应用J.铁道机车与动车，2022（10）：26-29.2杨晓辉，周阳，刘懿莹，等.分布式光纤光缆测温的现场影响因素研究J.光通信研究，2020（2）：36-39.3王岚，孟弘融，曲冠华，等.光纤传感器感温性能分 析 修 正 J.消 防 科 学 与 技 术，2022（10）：1425-1429.4陈熙.光纤光栅感温火灾报警系统的应用J.集成电路应用，2022（8）：28-29.5杨默，石林.光纤线型感温火灾报警器的故障分析与处理J.电工技术，2021（22）：85-86.6葛鸿翔，单鸿涛，马强，等.基于拉曼散射的分布式 光 纤 直 流 电 缆 测 温 系 统 J.电 子 科 技，2017（12）：102-105+113.7陈志强，王楠.感温光纤检测装置的设计与实现J.电工技术，2021（14）：45-47.8肖淋洋.低功耗 CMOS 温度传感器的研究与设计D.成都：电子科技大学，2022.作者简介：高红伟（1983-），男，陕西延安人，副总工程师，研究方向：机电设备管理。责任编辑：宋潇潇18