安全监测监控系统-蒋锐.ppt

煤矿安全监测监控系统,四川矿山安全技术培训中心 蒋锐 手机邮箱：jiangrui_2000126.com,这门课程的几点目的：,1、知道故障出在何处，学会简单的故障处理； 2、牢记规定的探头数量和安放位置； 3、熟悉煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范AQ1029-2007； 4、学会观察分析监控系统数据。,教学计划：,要求掌握本工种的安全工作职责； 掌握煤矿监测监控设备完好标准及检修质量标准； 一般掌握监测监控设备的使用、维护、调校及一般故障处理方法和安全操作技术； 了解用监控系统的瓦斯浓度变化来预测突出的技术。,本次课程主要内容：,1、煤矿安全监测监控系统简介 2、两种瓦斯传感器的调校 3、传感器的安装要求 4、“监控有效” 5、用监控系统瓦斯浓度预测突出基础知识,参考资料：,煤矿安全规程2010年版 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范AQ1029-2007 监测监控技术手册，吉林电子出版社 煤矿安全监测监控技术，煤炭工业出版社 川安监【2008】298号关于全省煤矿瓦斯监控系统检测检验和使用情况的通报 川安监【2009】44号四川省安监局四川煤监局关于全省煤矿安全监控系统升级专项监察情况的通报,第一章 煤矿监控系统简介,甲烷传感器,第一章 煤矿监控系统简介,矿井监测监控系统是由单一功能的甲烷监测、就地断电控制的瓦斯遥测系统和简单的开关监测模拟调度系统发展而来的。 我们以KJ90系统为例做介绍,第一章 煤矿监控系统简介,1、组成,第一章 煤矿监控系统简介,(1)传感器：将被测物理量转换为电信号 (2)执行机构(含声光报警及显示设备)：将控制信号转换为被控物理量 (3)监控分站：接收来自传感器的信号，传感器及执行机构距监控分站的最大传输距离一般不大于2 km (4)电源箱：将井下交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源 (5)主站(或传输接口)：接收监控分站远距离发送的信号，并送主机处理；接收主机信号，并送相应监控分站。 (6)主机及其他设备,第一章 煤矿监控系统简介,第一章 煤矿监控系统简介,第一章 煤矿监控系统简介,思考： 根据监控系统的总线方式及故障出现的部位，分析是传感器损坏、分站损坏或某处线路断线？,第一章 煤矿监控系统简介,2、传感器技术 传感器类型 甲烷、CO、O2、H2S等气体浓度传感器； 速度、位移、压力、温度、电流、电压、流量等参数传感器； 开闭、位置等状态传感器,第一章 煤矿监控系统简介,甲烷浓度传感器 载体热催化传感器：简单实用、价格低廉：2200元以内，目前国内甲烷检测的主流；但量程小：0-4%，寿命短：约1年，调校期短：15天，反应慢：30S，且易发生H2S和高浓度甲烷中毒。 光干涉传感器：光电转换 技术没有突破。,系列催化元件,第一章 煤矿监控系统简介,热导传感器，测量范围0100，但只有在860CH4范围内满足精度要求，通常用作高浓度段瓦斯的测量；测值受环境温度影响大，不易补偿； 红外传感器，测量范围可达0-100%，寿命5-8年，调校期12月以上，反应时间15S以内，价格8000元以内。,英国E2V的红外气体传感头,中国重庆院红外气体传感头,第一章 煤矿监控系统简介,3、监控分站： 接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式(时分制或频分制等)远距离传送给主站(或传输接口)，同时接收来自主站的(或传输接口)多路复用信号(时分制或频分制)监控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主站(或传输接口)传输来的信号进行处理，控制执行机构工作，传感器及执行机构距监控分站的最大传输距离一般不大于2 km,第一章 煤矿监控系统简介,因此，一般采用星形网络结构(1个传感器或1个执行机构使用1根电缆与分站相连)单向模拟传输。监控分站至主站之间最大传输距离达10 km，为减少电缆用量、降低系统电缆投资、便于安装维护、提高系统可靠性，通常采用2芯(用于单工或单向)、3芯或4芯(用于双向)矿用信号电缆，时分制或频率分制多路复用(有的系统采用码分制)；采用树形网络结构、环形网络结构或树形与星形混合网络结构，串行数字传输(基带传输或频带传输，异步传输或同步传输)。,第一章 煤矿监控系统简介,4、主站(或传输接口)与主机： 接收监控分站远距离发送的信号，并送主机处理；接收主机信号，并送相应监控分站。主站(或传输接口)主要完成地面非本质安全型电器设备与井下本质安全型电气设备的隔离、控制监控分站的发送与接收、多路复用信号的调制与解调、系统自检等功能。,第一章 煤矿监控系统简介,主机一般选用工控微型计算机或普通台式微型计算机，双机或多机备份。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、与管理网络联接等。,第二章 瓦斯传感器的调校,KG9701低浓度甲烷传感器,KG9001B高低浓度甲烷传感器,第二章 瓦斯传感器的调校,KG9701型 低浓度甲烷传感器 结构示意图,KG9701低浓度甲烷传感器主要技术指标 (1)工作温度：040。 (2)相对湿度：98。 (3)大气压力：86kPa110kPa： (4)风速：0m/s8m/s。 (5)矿井环境中的（H2S）气体浓度：610-6。 (6)防爆类型：矿用本安兼隔爆型。 (7)防爆标志：Exibd。 (8)整机工作电压：(12-24)VDC(本安电源)。 (9)整机工作电流：100 mA。 (10)测量范围：0CH44.00CH4。,第二章 瓦斯传感器的调校,第二章 瓦斯传感器的调校,(11)显示定义：左起第一位功能显示含义如下： 1调零；2灵敏度调节；3调报警点；4调断电点； 5自检。 后3位：测量值显示(单位：)。 (12)报警方式：二极管间歇式声光报警；声音强度80dB； 光强：能见度20m， (13)报警点设置：0.50CH42.50CH4连续可调， (14)断电信号点设置：0.50CH4、0.75CH4、1.00CH4、1.25CH4、1.50CH4；相应的复电点设置：0.40CH4、0.65CH4、0.90CH4、1.15CH4、1.40CH4。 (15)检测响应速度：30 s。,第二章 瓦斯传感器的调校,1)零点调校 在各种不同的情况下，甲烷传感器的电气特性会有一些变化，这种变化会导致传感器零点漂移，影响监测数据。调校时按要求正确连接好传感器，接通电源，使甲烷传感器进入正常的工作状态，预热20min后。在新鲜空气中观察甲烷传感器显示窗内的LED数字显示是否为零若有偏差，应将配套遥控器对准甲烷传感器显示窗，轻轻按动遥控器的“选择键使显示窗内的小数码管显示“l”，然后再通过按动遥控器的“上升”键和“下降”键。使甲烷传感器的显示为零。即可完成甲烷传感器的校零工作。,第二章 瓦斯传感器的调校,2)精度调校 当甲烷传感器在瓦斯环境工作一段时问以后，催化元件会因化学反应而出现变化，影响测量精确度。调校时在完成甲烷传感器的电气零点调节后，第二步是甲烷传感器的精度调校，具体方法是：旋开甲烷传感器热催化元件室顶部的防尘罩，将通气罩插入并罩住甲烷传感器元件粉末冶金气室的外部。然后通入浓度约为2.0CH4的标准瓦斯气体，通气流量控制在200mLmin。此时，甲烷传感器显示窗内的数字显示应与通往的瓦斯气体浓度值相同。若有偏差，则将遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“2”，然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”键或“下降”键。直至显示窗内的显示值与实际通入的瓦斯气体浓度值相同为止。,第二章 瓦斯传感器的调校,3)报警值设定 根据传感器不同的安装地点，当甲烷浓度达到规定值时，必须报警，详见表1-1。要实现此功能首先使传感器进入正常工作状态，然后将遥控器对准甲烷传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“3”。然后再根据需要分别按动摇控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(即报警点)调节为所需要的数值即可完成本传感器报警值的设定。 甲烷传感器报警值的允许范围为：0.50CH42.50CH4。,第二章 瓦斯传感器的调校,4)断电值设定 根据传感器不同的安装地点，当甲烷浓度达到规定值时，必须通过监控分站向所控制的电气设备发出断电指令，详见表1-1。实现此功能要待传感器进入正常工作状态后，将遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“4”。然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字调节为所需要的断电点即可完成本传感器断电点设定。断电点的瓦斯浓度的等级分为：0.50CH4，0.75CH4、1.00CH4、1.25CH4、1.50CH4。,第二章 瓦斯传感器的调校,5)传感器内热催化电桥的零点偏离过大的调校 当传感器老化后会出现零点偏离过大的情况，此时之前的零点调节已不能满足要求。需将遥控器对准传感器的显示窗，同时按动遥控器上的三个按键持续数秒钟(清零)，然后立即按动“选择”键，使传感器显示窗内的小数码管显示“1”，用螺丝刀旋下传感器后盖上的紧固螺丝钉，打开传感器后盖，露出整机电路板。再用专用小螺丝刀调节电路板上的零点电位器P1，使传感器的显示回到“0.00”，即完成调校。,第二章 瓦斯传感器的调校,需要说明：进行此项操作后，必须再用标准气体重新对传感器的精度进行校对后方可下井使用。,第二章 瓦斯传感器的调校,6)自检 为了方便检查传感器功能是否正常，本传感器专门设计了自检功能。具体的使用方法是：将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择”键，使传感器显示寓内的小数码管显示“5”，此时正常情况传感器的显示值应为2.00，并伴有声光报警及断电信号输出，对应的输出信号值应为360Hz(或是1.80mA)如与上述特征不符则说明传感器损坏。,第二章 瓦斯传感器的调校,注意： 一旦对传感器部分参数进行调节后，断电之前，务必再次按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示的数字循环至消隐、方可使调校后的参数存入传惑器的存贮器内；否则，将导致此次调校无效。,第二章 瓦斯传感器的调校,KG9001B高低浓度甲烷传感器 结构示意图,第二章 瓦斯传感器的调校,(1)工作温度：040。 (2)相对湿度：98。 (3)大气压力：80kPa110kPa。 (4)风速：0m/s8m/s。 (5)矿井环境中的(H2S)气体浓度：610-6。 (6)防爆类型：矿用本安兼隔爆型。 (7)防爆标志：Exibd。 (8)整机工作电压：(1224)VDC(本安电源)。 (9)整机工作电流：100mA。 (10)测量范围：0CH440.00CH4。,KG9001B高低浓度甲烷传感器主要技术指标,第二章 瓦斯传感器的调校,(11)显示定义：左起第一位功能显示含义如下： l热催化调零； 2热催化灵敏度调节； 3热导调零； 4热导灵敏度调节； 5调报警点； 6调断电点； 7调复电点； 8自检。 后3位：测量值显示(单位：)。 (12)报警方式：二极管间歇式声光报警；声音强度80dB；光强：能见度20m。 (13)报警点设置：0.50CH42.50CH4连续可调。 (14)断电信号值设置：0.50CH4、0.75CH4、1.00CH4、1.25CH4、1.50CH4。,第二章 瓦斯传感器的调校,调校方法与前面类似，只是： 1）热导精度调校：只是通气流量控制在150mL/min。 2）自检：此时正常情况传感器的显示值应为2.00，并伴有声光报警及断电信号输出，对应的输出信号值应为600Hz(或是3.00 mA)。如与上述特征不符，则说明传感器损坏。,第二章 瓦斯传感器的调校,思考： 如何检查传感器的误差？传感器的相对误差是？调校、更换传感器时候应该注意的问题是什么？ 讨论： 监控系统 “监而不控”的问题？,第三章 瓦斯传感器的安装,(1)甲烷传感器安置在粉尘较少的环境、风流稳定的地方，且距顶板不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm； (2)风速传感器安置于巷径均匀、风速均匀、空气温度不大的环境中，且风速传感器进风口距离巷道顶部约为25cm35cm之间； (3)温度传感器安置于机电硐室，在巷道中可随意放置或温度偏高的煤壁附近； (4)所有传感器的安放、设置、调校均以该产品的使用说明书为准。,安装总体要求：,第三章 瓦斯传感器的安装,第三章 瓦斯传感器的安装,第三章 瓦斯传感器的安装,课后作业题： 根据矿井的实际情况，绘制回采工作面甲烷传感器布置图并标出报警、断电、复电浓度。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速,装备齐全 全省所有煤矿必须安装完善安全监测监控系统，并按照煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）完成系统升级更新，各中心站、分站、监控传感器安设齐全，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，确保监测监控系统正常、有效运行。煤矿企业要保障系统主机双机或多机备份，中心站双回路供电并配备不小于2小时在线式不间断电源。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,要加强县级监控平台的建设和管理，各主要产煤县（市、区）必须建设县级平台，重点产煤市建设市级平台，要加强管理，规范和健全煤矿安全监控中心平台各项管理制度，并实现与省级监控中心联网运行。 每个县级平台和部分直接联接矿井单井系统的市级平台需要建设技术服务站，全省共需建设47个煤矿技术服务站。 监控平台操作流程,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,“监测监控”是预防瓦斯事故的重要防线和保障措施。按照“两个100%，一个80%”的要求，全省所有低瓦斯矿井装备瓦斯监测监控系统已达到100%；重点产煤县区的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井实现区域联网达到100%；要及时对那些陈旧的、安全性能不稳定的监测监控设施设备进行更换和改造或强制淘汰，确保所有监控系统上线率达到80%以上。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,数据准确 煤矿企业要健全完善各种规章制度，确保安全监控系统正常运行。要制定瓦斯事故应急预案、安全监控岗位责任制、操作规程、值班制度等规章制度，配备足够的管理、维护、检修、值班人员，对监控系统实施管理和维护。管理、维护人员必须熟悉监控系统的性能，掌握管理、维护技能，经培训合格后持证上岗。使用的各种瓦斯监测监控传感器必须按规定调校，各种参数设置符合规定。各地要推进重点产煤县（市、区）区域服务中心建设，为安全监测监控系统的使用管理提供技术支持和保障。要确保职守可靠，使各级监控中心能适时反映监控场所瓦斯的真实状态。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,断电可靠 煤矿必须淘汰一切不符合煤矿安全的无安标设备，与安全监控系统连接的所有设备，必须能在瓦斯超限时，及时、准确切断保护区域内的电源，迫使危险区域作业活动停止。甲烷传感器必须按照规定的位置、地点和报警、断电浓度以及断电范围进行设置，并按规定的周期对甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能进行测试，保证甲烷超限断电和停风断电功能的准确可靠。要正确选择监控设备的供电电源和连线方式，保证监控系统的断电和故障闭锁功能。对设备老化、技术落后、超过规定使用年限、更新不经济或无法修复的安全测控仪器，要按照有关规定强制报废或淘汰。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,处置迅速 中心站实行24小时值班制度，对系统报警、断电、馈电异常信息，立即采取断电、撤人、停工等应急处置措施。发现瓦斯超限断电但馈电传感器显示开关仍然有电的异常信息时，中心站值班人员必须立即通知有关部门采取措施加以解决。当系统显示井下某一区域瓦斯超限并有可能波及其它区域时，矿井有关人员应按瓦斯事故应急预案，利用系统的异地断电功能遥控切断瓦斯可能波及区域的电源。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,乐山市沐川县宇业煤矿“8.2”瓦斯爆炸事故 该矿属于低瓦斯矿井，采区前进式布置，通风系统不可靠，进风导向采空区，将高浓度瓦斯压出，27022事故采面没有按规定安设瓦斯监控设施，致使瓦斯积聚区域不能实现系统断电，操作工人违章作业，电气失爆，导致瓦斯爆炸事故的发生。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,我省监测监控系统使用现状与问题： 1）普遍存在各类传感器配置不全，管理不达标。 数量不足，设置位置不规范，维护不及时，远程传输信号不稳定。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,我省监测监控系统使用现状与问题： 2）少数技术服务机构服务质量差。 调校和巡检次数严重不足，调校和巡检时不负责任，对出现故障的设备不能及时维护。 3）全省系统检测检验合格率低。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,合格率低表现在： 1）没有按规定地点、位置和数量安放瓦斯探头，且部分报警和断电浓度设置不正确。 2）没有按规定时间和内容进行调校，及无调校记录。 3）接线不正确，超限不断电。 4）主机无备份或无双电源供电，不能24小时连续运行。,第四章 四川监测监控系统使用现状、问题及“监控有效”,6）部分只对软件升级，井下硬件未升级。 7）培训不到位，技术力量薄弱，不能正常维护和使用。 8）个别服务机构将瓦斯探头撤出井调校，不及时安上合格的备用探头。 9）大部分未绘制与井下实际位置相符合的监控系统图纸。 10）部分矿井不同厂家、不同系统间的设备混用。,第五章 用监控系统瓦斯浓度 预测突出及计算瓦斯涌出量,1、用监控系统瓦斯浓度预测煤与瓦斯突出 (预测煤与瓦斯突出的一种辅助手段),1）华福明教授法： 煤与瓦斯突出主要由三种因素综合作用产生： 应力因素、压力因素、煤的物理力学性质,第五章 用监控系统瓦斯浓度 预测突出及计算瓦斯涌出量,根据监控系统瓦斯浓度作曲线两条：,红线为月平均值 蓝线为日平均值,第五章 用监控系统瓦斯浓度 预测突出及计算瓦斯涌出量,地应力因素：用日均瓦斯浓度曲线在月均瓦斯浓度曲线上波动范围的大小来为其突出危险性赋值。 瓦斯压力因素：用日最高瓦斯浓度与月均瓦斯浓度的比值来为其突出危险性赋值。 煤的物理力学性质：用日最高瓦斯浓度变化趋势来给突出危险性赋值。,第五章 用监控系统瓦斯浓度 预测突出及计算瓦斯涌出量,地应力因素（20%） 瓦斯压力因素（40%） 煤质因素（40%） 0.9 1.1 4倍 6倍 0.6 0.75 突出危 险指标 0 0.1 0.2 0 0.2 0.4 0 0.2 0.4 三种因素突出危险指标求和得出其突出危险性指标,第五章 用监控系统瓦斯浓度 预测突出及计算瓦斯涌出量,三因素指标求和： 0-0.5 正常区 0.5-0.8 威胁区 0.8-1 危险区,第五章 用监控系统瓦斯浓度 预测突出及计算瓦斯涌出量,2）松藻矿务局瓦斯浓度“波峰比”法 思路：,第五章 用监控系统瓦斯浓度 预测突出及计