煤矿瓦斯抽采管网监控系统培训讲座.ppt

kj370煤矿瓦斯抽采管网监控系统 郑州光力科技股份有限公司 技术讲座 个人简介 王新亚光力科技研究院副院一 系统概述 二 kj370f分站 目录 三 cgwz 100 a 管道瓦斯气体综合参数仪 四 kjj370光纤交换机 五 rs485总线简介 按数据传输方式分 空分制 频分制 时分制 码分制等 按拓扑结构分 总线型 树型 环型 混合型等 按数据采集方式分 循环扫描 并发方式 混合方式 系统技术架构分类 系统概述 一 系统组成 1 1主干电缆传输 1 2光纤环网传输 一 系统组成 一 系统组成 传统瓦斯抽采监测系统与管网瓦斯监测系统实质性区别 传统管道瓦斯监测 偏重于抽采利用计量 缺陷 1 仅对泵站和主要巷道口主管计量 各监测点相关性弱2 没有专家分析诊断系统 无法对管网各管段运行安全性进行评价 3 无法对区域瓦斯抽采效果进行评价 管网瓦斯监测系统 侧重于对区域以及整体瓦斯抽采效果的评价 对瓦斯管道运行安全的监控 实时提醒对瓦斯抽采风量进行调整 节能 二 kj370f分站 kj370f隔爆兼本安型分站是一种以高性能32位微处理器为核心的微型计算机系统 可挂接多种传感器 能对煤矿井下多种监测参数诸如瓦斯 压力 温度 流量 粉尘 一氧化碳 风速 氧气 设备开停状态等进行连续监测 具有多通道 多制式的信号采集功能 数据存储功能和通讯功能能及时将监测到的各种参数 设备状态传送到地面中心站 并执行中心站发出的各种命令 及时发出报警和断电控制信号 2 1分站功能简介 2 2应用领域 适用于煤矿井下存在瓦斯或煤尘爆炸危险的场所 用于监测 监控各种环境参数及设备运行状态 2 3可连接的传感器包括 cgwz 100 a 管道瓦斯气体综合参数测定仪gjg100h a 红外甲烷传感器gcg1000 a 粉尘浓度传感器粉尘浓度传感器gth500煤矿用一氧化碳传感器其他厂家各种煤矿用传感器 二 kj370f分站 2 4性能特征 采用4 3吋真彩tft液晶显示屏 单屏幕显示信息丰富 操作界面友好 本地轮巡显示各路传感器测值 显示控制输出状态 通讯状态等 具备实时时钟显示功能本地 远程配置传感器接口类型 测量范围 工作状态等传感器接口自定义 便于接入各种制式 各种类型的传感器 支持接入智能设备信号 支持实时采集数据备份功能 为所挂接的传感器 断电器等设备提供本安电源 执行地面中心站发出的各种控制命令 独立对异常情况进行判别及断电控制 具备后备电源 交流电源停电的情况下维持2小时的满负载供电 二 kj370f分站 2 5技术参数工作环境 a 温度 10 40 b 大气压力 80kpa 116kpa c 使用场合 无剧烈震动 冲击 输入电压 a 额定电压 交流127v 220v 380v 660v 允许偏差 标称值的 25 10 b 谐波 不大于10 c 频率 50hz 允许偏差 5 输出电压 a 用途 用于为挂接传感器或其它设备提供电源 b 输出电压类型 本质安全型 c 输出电压等级 18vdc 8路 d 额定电流350ma 保护电流470ma 二 kj370f分站 输入端口 a 端口数量 16个 b 端口类型 每个端口均可自由配置为电流型 频率型 电压型 电流型输入 1 5ma或4 20ma 频率型输入 200hz 1000hz或1200hz 2000hz 电压型输入 0 5v或1 5v 断电控制输出口 a 8个 近程 远程各4个 b 通讯距离 远程控制5km上行通讯 a 通讯方式 rs485总线 b 通讯信号幅值 10v c 通讯速率 2400bps d 通讯距离10km 二 kj370f分站 备用电源 24v 7ah 交流断电后 满负载下可维持2小时正常工作 防爆型式 矿用隔爆兼本质安全型 防爆标志 exd ib 本安参数 a 最大输出电压uo 18 6vdc b 最大输出电流io 470 0ma c 最大输出电容co 4 4uf d 最大输出电感lo 200 0uh 外形尺寸 a 电源箱 514mm 320mm 177mm 长 宽 高 b 分站主机 372mm 270mm 107mm 长 宽 高 整机重量 60kg 二 kj370f分站 2 6kj370f分站的安装调试1 安装地点必须选择在无溅水 不易受碰撞场所 地面平整的台上或安装架上 2 安装地点必须有合适的交流电源 通常为127v或660v 推荐选择127v 3 为分站供电的交流电源线由矿方提供 推荐 电缆外径22mm 4芯 耐压等级不小于660vac的矿用电缆 4 必须为分站提供可靠的接地 接地线推荐截面积不小于4mm25 为分站连接电源前必须确认 分站内部交流输入选择是否正确插接到与本地电源一致的位置上 二 kj370f分站 2 7kj370f分站故障指南2 7 1分站主机不工作 提示 可能原因是分站电源箱提供给分站主机的12v电源故障或分站主板故障 a 打开分站主机 检查主板供电插座是否连接可靠 用万用表测量供电插座是否有12v电压 若有12v电源 则可判断分站主板故障 b 打开分站电源箱 检查交流输入是否正常 也可观察电源箱内充电板上指示灯来判断 c 检查电源箱交流输入线中保险管是否熔断 若熔断更换保险管 d 检查分站电源箱变压器次级25vac线路保险管是否熔断 e 检查电源箱开关是否可靠 f 检查12v电源连接线路是否有故障 不可靠接插 g 若以上都无法排除故障 则应考虑更换12v电源板 二 kj370f分站 2 7 2本安电源18v一路或多路无输出提示 连接不良 部分电源板出现故障 排除 1 打开分站电源箱 20芯电缆线与母板连接是否可靠 2 电源箱内部18v电源板可互换 采取互换法看故障是否消除 若故障消除则可判断为电源板故障 若无法判断则为线路连接原因 二 kj370f分站 2 7 3直流无法供电 可能原因 充电板没有供电 电池组保护用保险管熔断 居多 充电板故障 电池已经老化 排除 1 井下作业时 断电后打开分站电源箱 拆出电池上方的电路板 检查电池组内部保险管是否熔断 若无法排除故障 则应进一步检查接线状况 重点检查电池组插座 27vac 变压器次级中的一个 旋钮开关控制 若仍无法排除故障 进行井上检修 2 井上安全环境下 打开分站电源箱 检查充电板指示灯是否点亮 可判断交流电是否输入 若充电板灯不亮应首先检查变压器次级27vac输出是否正常 检查电池组开路输出是否大于21v 若小于21v说明已经老化 应更换电池组 若以上都不能排除故障 则应检查是否充电板故障 检查充电板与底板的连接线是否可靠 检查电源开关控制是否正常 二 kj370f分站 2 7 4上行通讯故障1 无法上传数据到监控系统 分站能正确上传数据到监控系统取决于几个因素 通讯电缆连接 分站正确配置本地地址 通讯波特率 数据通讯接口正常或网络交换机正常 故障排查 依照说明书正确配置分站 同一系统内分站地址不能相同 系统布局走线时 推荐采用mhyv1 4 7 0 52矿用电缆线 最好采用屏蔽线 一个系统同一条通讯线路上的分站推荐采用链型连接 不推荐采用星型连接 必须有分叉线时 分叉长度不超过600m 分叉末端未连接设备时 推荐用500 1000 电阻短接ab线或在干线上拆除分叉 检查与分站通讯的设备是否正常 或同一通讯链路上是否有其它的设备导致整个链路中断 如设备内部ab线短路 ab线接反 有其它自主发送设备等 二 kj370f分站 2 上传数据不稳定 时断时续 依据传输方式 首先判断是否为交换机故障或数据通讯接口故障 检查通讯线路 长距离通讯 超过2km 在总线两端接120 抗干扰匹配电阻 增加方法可参照说明书 通讯线路是否过载 推荐同一条线路上分站不大于8个 通讯距离是否过长 由于连接问题可能造成系统通讯距离小于10km 二 kj370f分站 2 7 5下行通讯故障 与传感器连接 提示 传感器正确与分站连接取决于几个因素 能正常供电 传感器信号类型配置正确 包含软件和硬件 通讯距离合适 无强电磁干扰 解决方案 1 检查传感器供电是否满足要求 电压符合 电流不超过分站带载能力 传感器是否为关联设备 2 传感器信号类型 确保与分站对应接收端口配置相同 3 通讯线路 检查电缆是否符合规格书要求 通讯距离是否超过传感器能力 接线是否可靠 4 在由强电磁干扰环境下 布线阶段 推荐用屏蔽电缆 光力科技提供强电磁环境下的接线解决方案 二 kj370f分站 2 8kj370f分站的维护必经指定人员负责kj370f型分站的日常维护和保养 维护及保养人员必经认真阅读 使用说明书 及熟悉有关电路图 熟悉kj370f型分站的内外结构及电路原理 分站长期不使用时 必须将分站与备用电池断开 且每隔三个月必给备用电池充电一次 以确保备用电池的使用寿命 充电时间 一次大约15小时 每次打开隔爆结构时 确认隔爆面无生锈 若轻微生锈必须涂抹黄油避免隔爆结构失爆 分站 传感器等设装置必须在井下连续运行6 12月 必须升井维护矿井应配备电源 传感器 分站安全监控设备备件 备件数量不少于应配数量的20 二 kj370f分站 分站电源箱的供电电源必须取自被控开关的电源侧 严禁接在被控开关的负荷侧 隔爆兼本安型防爆电源严禁设置在下列区域 a 低瓦斯和高瓦斯矿井采煤工作面和回风巷内 b 煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面 进风巷和回风巷 c 掘进工作面内 d 采用串联通风的被串采煤工作面 进风巷和回风巷 e 采用串联通风的被串掘进巷道内 二 kj370f分站 分站布置安装要求 1 每台分站带两个 最多不超过三个监测点的传感器信号 2 分站不得布置在井下回风巷 宜布置采掘巷道风门外 接电源要方便 多数布置在井下变电所 泵站 避险硐室 车场 设备集中区 便于安装维护和观察 3 分站与监测点距离越近越好 原则上不超过1000m 4 通过rs485通信线连接的分站与分站之间距离建议不超过2000m 最远点分站到地面监控系统距离不超过10km 5 离环网交换机最近的第一台分站接入环网交换机 其后分站与分站之间采用依次并联接线法连接 依次并联连接的每一路分站总数建议不超过8台 6 分站与环网交换机接线方式 环网交换机 环网接入器 如有rs485口 直接接入 通过信号转换器实现rs485 rj45 接入环网交换机 二 kj370f分站 需要多路接入 而环网交换机仅有一口可用时 增加一台环网交换机接入该口 多路rs485信号接入该增加的交换机 7 井下信号通过rs485总线主干通信电缆传入地面监控系统的数据通信接口时 如分站多于8个 为保证通信质量 增加数据通信接口量 每一台数据通信接口带8台分站 主干通信电缆采用多芯成对屏蔽通信电缆 每一对通信线接入一台数据通信接口 8 选择分站安装地点 区域尽量干燥 不要放在低洼潮湿处 不得直接落地 要放在分站支架上 不得用水冲淋 保证正常供电 9 确保可靠接地 10 接线可靠 布线符合规范且整齐美观 分站布置安装要求 二 kj370f分站 二 kj370f分站 在流体中设置一旋涡发生体 三角柱阻流体 在漩涡发生体的下游 沿传感器测量腔体两侧设有两根金属引出导管 金属导管的另一端设有一个热微桥传感器 抽采管道内的气流首先通过漩涡发生体 从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡 旋涡非对称地交替 循环排列 将能量传递给传感器腔体两侧的金属导管的空气 漩涡的动能使金属管内的空气产生双向涡流 交替推挽产生脉动 这些脉动信号会周期性通过金属引出导管到达另一端的热微桥传感器 使热微桥传感器的热量发生周期性变化 它的变化频率和抽采管道内的气体流速有关 从而测出管道内的流量 1 循环自激式管道瓦斯流量传感器 传感器原理及优势 循环自激式流量传感器管道安装方式 传感器原理及优势 热微桥传感器 循环自激式流量传感器细节展示 循环自激流量计原理 漩涡发生器 金属引出导管 关键传感器原理及优势 不受粉尘 水等其它杂质气体的干扰 不受变频等电磁干扰影响 不会数据漂移 即使管道内流速低至1m s 也能准确测量 优点 缺点 插入式安装 几乎没有管道阻力 安装时 需要有一定的直管道 循环自激流量检测技术 关键传感器原理及优势 监测点安装布置要求 1 不小于11d的平直管段 流量传感器布置在气流最前端 保持前端7d的平直管段 经过4d的平直管段后再安装其他传感器 2 避免附近弯头 变径 管子低垂处 3 在放水器 防回火装置 除尘排渣器下游 防火细水雾上游 若管道中有积水 必须在安装仪器上游位置加装自动排水装置 4 正负压可选择时 布置在负压侧 5 尽量远离泵的进出口 避免气流波动对测量造成影响 避免开启瓦斯泵高低压串气 6 尽量离掘进巷掘进头 采煤工作面切眼远一些 尽量避免高尘 高湿 水 环境 避免在喷雾点 喷水点布置 7 地面泵站室外监测点必须安装防雨棚 8 地面泵站正压侧必须安装自动排水器 如装于室外 必须采取保温等防冻措施 9 考虑流量传感器安装及维修拆装 必须在管道上方保持650mm以上的空间 10 应尽量避开强电磁环境 远离大功率设备 如电机 如确实无法避免 应采取电磁屏蔽措施 如金属屏蔽箱 且需要良好接地 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 监测点安装布置要求 11 流量传感器对管内流速分布畸变 旋转流和脉动流等影响比较敏感 在确定仪表位置时要特别注意仪表上游的阻流件分布和直管段长度 12 如果需要变径 一定要保证传感器上 下游的直管段长度 如图 13 测量弯曲管道流量时 气体中可能产生冷凝液 或者气体中存在未被排除掉的部分稳定液相 为防止影响测量精度 最好垂直安装在上方并定期排放游离在管道低处的液体 14 仪器通常安装在现场 而供电电源分站多在控制室或不远处的分站放置点 仪器与电源 显示器之间的连线应该通信电缆线连接并与其他强功率电力线相相分离 15 尽可能避开强电设备 高频设备 强开关电源设备 仪表的供电电源 与这些设备分离 16 避开高温热源和辐射源的直接影响 17 避开高湿热环境和强腐蚀气氛的影响 18 避开在强震动管道安装 特别是管道振动的影响 19 安装前请仔细了解管网监控系统技术方案 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 泵房布线 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 监测点安装要求 1 管道材质 可焊接的金属管或能够将所选位置的管道能够替换为金属管 2 距离用于上传的分站距离要小于1000m 3 管径大小 dn200 dn1000mm 4 管道预计流速 1m s 22m s 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 监测点安装要求 5 管道开孔 依照仪器说明书 仪器适用抽放管道内径为200 1000mm的钢管 若管道为塑料材质 应在地面准备一段同管径钢管 按照要求尺寸开3个直径为78mm孔 焊接安装凸台接头 然后拆换安装在井下测点布置位置 6 焊接安装凸台接头 避免焊接变形 丝扣上涂凡士林 避免砰上焊渣 去掉胶垫 拧上堵帽 最好在堵帽上放湿抹布 7 清理安装部位焊渣污物 8 焊好后运输过程拧上堵帽 避免磕伤螺纹 9 按管径确定流量传感器插入深度 同时按管径设置流量 注意设置标况和工况区别 显示面要面向巷道 10 产品配备备用堵帽 仪器未安装或维护时 将堵帽拧上以防管道漏气 11 安装要牢固 密封要可靠 管路 扎线要捆扎均匀 整齐美观 去掉多余扎线 走线要走线架 多余线要蛇形捆扎在挂钩或设备上 不允许盘成一捆 12 监测点主机悬挂或螺钉固定在支架或巷道一侧 高度在1 2 1 8m 显示面对巷道 便于观察 13 传感器安装在负压侧抽放管道时 特别注意防止活接法兰下面的垫圈被吸入管道 安装到位后用扳手拧紧活接法兰 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 电气连接1 只有经过联检的设备 通常是分站 才能与本设备连接 2 仪器主机与分站连接有两个端口 电源1和电源2 需要两路电源 12 25vdc 与分站连接方能正常工作 推荐使用截面积大于1 5mm2的4芯矿用电缆线与分站进行连接 传感器出厂时配备专用本安接线盒 方便现场长距离安装 3 两个电源端口都是4芯结构 内部包含2测量信号和2个电源 具体接线定义见说明书 4 仪器主机与两个传感器现场只需拧上航插接头即完成安装 安装位置上下可互换 特别注意 安装时注意航插上的防水垫圈 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 电气连接 通讯线缆接线定义 把主机与井下分站电源箱或地面机柜端子连接可靠 接线定义见下 航空插座1 主机正面右上 电源12 24v 红 压力信号输出 绿 温度信号输出 白 电源公共端地 蓝 航空插座 电源口2 主机正面右下 电源12 24v 红 浓度信号输出 绿 流量信号输出 白 电源公共端地 蓝 安装航空插时应注意航插前端 后端 o 型密封圈的紧固 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 遥控器使用说明cgwz 100 a 管道瓦斯气体综合参数测定仪配有专用的红外遥控器 下图 该遥控器是针对专用传感器的专用遥控设备 共有7个有效按键 分别为 4个方向键 用于切换选项和调整数值 3个功能键 键 用于执行或退出操作 调试时注意遥控器朝向仪器红外接收口 推荐在距离仪器2m距离内进行操作 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 管道瓦斯浓度传感器调试1 瓦斯浓度传感器出厂时已进行标定校准操作 客户只需根据现场环境进行正确设置即可正常进行测量 特别注意负压环境时瓦斯浓度测量值与压力测量有关 若压力测量不正常 仪器显示的浓度值是不准确的 2 必要设置项 瓦斯浓度正常测量和上传信号到分站必须有以下几个设置项正确设置 a 负压补偿系数 仪器出厂时已配置 不推荐用户修改 b 测量量程上下限设置 仪器出厂时已按默认配置 0 100 若用户有特殊需求 可更改 c 输出频率上下限设置 仪器出厂按默认下限200 上限1000hz配置 用户可修改 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 流量为零或时有时无 原来有流量 逐渐降低为0 流量波动大 传感器常见故障及处理方法 流量传感器 停抽时流量不回零 流量值异常 测量值与cjz70对不上 流量传感器常见故障及处理方法 流量传感器常见故障及处理方法 瓦斯浓度传感器常见故障及处理方法 传感器接入其他厂家分站常见故障及处理方法 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 传感器检定要求 煤矿瓦斯抽采达标暂行规定 2011年10月 国家安全生产监督管理总局 国家发展和改革委员会 国家能源局 国家煤矿安全监察局印发 煤矿瓦斯抽采达标暂行规定 安监总煤装 2011 163号 文件第九条规定 煤矿企业应当建立瓦斯抽采达标评价工作体系 制定矿井瓦斯抽采达标评判细则 建立瓦斯抽采管理和考核奖惩制度 抽采工程检查验收制度 先抽后采例会制度 技术档案管理制度等 第十六条规定 瓦斯抽采矿井应当配备瓦斯抽采监控系统 实时监控管网瓦斯浓度 压力或压差 流量 温度参数及设备的开停状态等 抽采瓦斯计量仪器应当符合相关计量标准要求 计量测点布置应当满足瓦斯抽采达标评价的需要 在泵站 主管 干管 支管及需要单独评价的区域分支 钻场等布置测点 第二十二条 有下列情况之一的 应当判定为抽采基础条件不达标 七 瓦斯抽采系统的抽采计量测点不足 计量器具不符合相关计量标准和规范要求或者计量器具使用超过检定有效期 不能进行准确计量的 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 传感器现场校验方法 1 流量压力温度传感器基本误差校验1 1校验标准流量 误差 5 fs 压力 0 0kpa 200kpa 误差 3 fs温度 10 50 误差 1 5 1 2校验方法1 2 1记录监测点各传感器的流量 压力 温度读数 1 2 2必要时把流量三合一传感器从管道安装座上卸下 用堵帽把安装孔封堵 然后置于平静的大气中 在现场通电 检查环境监测值 此时 流量值应为0 压力为现场大气压 温度为环境温度 记录示值 如偏差超过误差 应判不合格 并进行标校 三 cgwz 100 a 管道瓦斯综合参数测试仪 传感器现场校验方法 续上页 1 2 3将监测点现场小主机电源拔掉 插到校验小主机上 标准流量三合一传感器接入校验小主机传感器插孔 将标准流量三合一传感器插入现场管道瓦斯监测点备用校验孔 并按刻线标识深度和气流方向固定 通电 设置管道直径 标况 待标准流量三合一传感器稳定后记录显示值 该显示值与被校验流量 压力 温度之差为流量基本误差 恢复测点监测仪器的原安