三河口煤矿井下瓦斯抽放泵站监测系统技术方案

三河口煤矿井下瓦斯抽采泵站KJ30瓦斯抽放监控系统技术方案书济南惠斯特科技开展有限公司二〇一二年九月目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc336423259"1 前言 3HYPERLINK\l"_Toc336423260"2 需求分析 3HYPERLINK\l"_Toc336423261"2.1 系统需求 3HYPERLINK\l"_Toc336423262"2.2 工程建立需求 3HYPERLINK\l"_Toc336423263"3 设计原那么及依据 4HYPERLINK\l"_Toc336423264"3.1 设计原那么 4HYPERLINK\l"_Toc336423265"3.2 设计依据 4HYPERLINK\l"_Toc336423266"4 工程概况 5HYPERLINK\l"_Toc336423267"5 主要安装设备配置 5HYPERLINK\l"_Toc336423268"5.1 参数监测 5HYPERLINK\l"_Toc336423269"5.2 被控设备 6HYPERLINK\l"_Toc336423270"6 系统构造 6HYPERLINK\l"_Toc336423271"6.1 系统组成 6HYPERLINK\l"_Toc336423272"6.2 系统构造 6HYPERLINK\l"_Toc336423273"7 系统功能 7HYPERLINK\l"_Toc336423274"8 技术优势 8HYPERLINK\l"_Toc336423275"8.1 管道红外甲烷传感器 9HYPERLINK\l"_Toc336423276"8.2 V形锥流量计 9HYPERLINK\l"_Toc336423277"9 主要设备技术指标 12HYPERLINK\l"_Toc336423278"9.1 KJ90-F16(D)监控分站 12HYPERLINK\l"_Toc336423279"9.1.1 根本功能 12HYPERLINK\l"_Toc336423280"9.1.2 主要技术指标 13HYPERLINK\l"_Toc336423281"9.2 KDW660/24B(A)型矿用隔爆兼本安直流稳压电源 14HYPERLINK\l"_Toc336423282"9.2.1 主要技术参数 14HYPERLINK\l"_Toc336423283"9.2.2 主要技术功能 15HYPERLINK\l"_Toc336423284"9.3 矿用气体流量传感器〔V形锥〕 15HYPERLINK\l"_Toc336423285"9.3.1 主要特点 15HYPERLINK\l"_Toc336423286"9.3.2 主要技术指标 16HYPERLINK\l"_Toc336423287"9.4 管道红外甲烷传感器 16HYPERLINK\l"_Toc336423288"9.4.1 主要特点 16HYPERLINK\l"_Toc336423289"9.4.2 主要技术指标 17HYPERLINK\l"_Toc336423290"10 工程业绩 17HYPERLINK\l"_Toc336423291"11 系统培训 18HYPERLINK\l"_Toc336423292"11.1 培训准备 18HYPERLINK\l"_Toc336423293"11.2 培训内容 18HYPERLINK\l"_Toc336423294"11.3 培训目的 18HYPERLINK\l"_Toc336423295"11.4 培训起止时间及地点 18HYPERLINK\l"_Toc336423296"11.4.1 起止时间 18HYPERLINK\l"_Toc336423297"11.4.2 地点 18HYPERLINK\l"_Toc336423298"12 售后效劳 19HYPERLINK\l"_Toc336423299"13 设备清单 20前言本方案在遵循先进性、实时性、高牢靠性、灵敏性与经济性等设计原那么的根底上，充分考虑了三河口煤矿的实际运用需求，在满足管用性要求的前提下，力争以最优化规划，最节约的投资完成三河口煤矿瓦斯抽放监控系统的建立，并确保三河口煤矿瓦斯抽放监控系统先进性和经济性得到最正确组合。需求分析瓦斯抽放监控系统的建立，是供应煤矿瓦斯综合治理，实现煤矿平安生产的根底系统之一。为保证瓦斯抽采系统牢靠运行，加快煤矿瓦斯抽采利用，促进煤矿平安生产形势稳定好转，为创立平安、高效、现代化矿井供应技术支撑。通过了解瓦斯抽采系统运行动态、从而更加有效管理及优化瓦斯抽采系统。系统需求本工程瓦斯抽放监控系统的设计须具有以下功能：井下瓦斯抽采泵站监测监控系统接入矿井现有的瓦斯监控系统；瓦斯抽放监控系统的各项数据和信息资源与矿井瓦斯监控系统共享；实现泵站各项工况参数的在线监测；工程建立需求本工程建立时，由于瓦斯抽放监控系统接入矿井KJ90NA瓦斯监控系统，所以不再增加监控主机及相关帮助设备，只需增加监控终端。设计原那么及依据设计原那么在对瓦斯抽放监控系统的设计过程中，我们充分考虑了用户实际应用的需求，运用目前成熟、稳定且先进的技术，来整体规划和设计系统方案构造。系统将遵循以下原那么：1、先进性系统既要接受先进、成熟的气体流量和瓦斯浓度检测技术，确保设备满足应用的需求，又要留意构造、设备等的相对成熟度。要求接受的设备、技术不但能反映业界的先进水平，而且具有必需的前瞻性，在将来假设干年内能占主导地位。2、实时性由于瓦斯抽放对于煤矿平安生产的重要性。因此，在设计上应保证系统对瓦斯抽放工况监测参数的实时数据处理实力。3、高牢靠性实时监控的不行连续性确定了在系统设计中必需考虑提高设备运行的牢靠性；因此，在系统构造、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及修理实力等方面着手，确保系统运行的牢靠性和稳定性。4、灵敏性整个系统必需满足便于安装、便于管理、便于维护、便于运用的要求。5、经济性在必需的资金资源下，尽量有效地利用，以适当的投入，建立一个尽可能高水平的、完善的瓦斯抽采监控系统。全部设备的选型配置和选购 订货，坚持性能价格比最优的原那么，同时兼顾供货商的资信度和修理效劳实力。设计依据完善的设计方案要有坚实的设计依据和根底，本次瓦斯抽放监控系统的建立重庆探究院严格遵循以下煤矿行业相关设计标准及标准进展本方案的设计：《煤矿平安监控系统通用技术要求〔AQ6201-2006〕》《煤矿平安监控系统及检测仪器运用管理标准》(AQ1029-2007)《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》《爆炸性环境用防爆电气设备本质平安型电路和电气设备要求》《煤矿平安规程〔2010版〕》《煤矿平安质量标准化标准》《煤矿瓦斯抽放标准〔AQ1027-2006〕》《KJ30型瓦斯抽放监控系统产品企业标准》《煤矿平安监控系统软件通用技术要求(MT/T1008-2006)》《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》工程概况井下瓦斯抽采泵站一共3台瓦斯抽采泵，1趟进气管，1趟出气管，管径为DN200mm，泵进水管管径暂定为DN100mm。泵站一个设置2个水池，1台循环水泵。主要安装设备配置为了保障三河口煤矿瓦斯系统运行的平安性和牢靠性，为其配套牢靠性高，计量精确且运行稳定的瓦斯抽放监测监控系统是必不行少的。依据《4、工程概况》的瓦斯抽放系统的总体状况说明，对如下工程进展监测。参数监测主进气管路里安设管道红外瓦斯传感器、管道一氧化碳传感器、V形锥流量传感器各一台；进气管路、出气管路防回火装置各安设压差传感器一台；泵房内安设环境瓦斯传感器4台；瓦斯泵站下风侧栅栏外设置一台甲烷传感器；泵房内安设环境温度传感器一台；每台抽放泵安设开停传感器、缺水传感器、泵轴温传感器；每台抽放泵电机安设轴温传感器；每台循环水泵安设开停传感器一台；两个水池分别安设水位传感器、水温传感器各一台；瓦斯泵总进水管安设水压传感器一台；泵房安设2台监控分站。被控设备瓦斯泵〔电机〕的缺水爱惜限制，环境瓦斯超限自动报警限制。系统构造系统组成本系统全称为KJ30瓦斯抽放监控系统，它是集瓦斯抽采及利用、计量监测、设备限制于一身，主要针对煤矿瓦斯抽采及利用中的管道工况参数、环境参数、供水参数、供电参数、供气参数等进展实时监测及局部参数计量，并依据以上参数对瓦斯抽放泵、加压泵、水泵、冷却塔和管道阀门等设备进展自动限制，最终实现瓦斯泵站的无人值守。系统能够独立运行，也可以接入综合监控系统平台。在本系统中监测和监控功能有机结合为一个整体系统功能，数据共享便利、快捷、有效，各层次之间的数据传输稳定、牢靠。监测功能由全部传感器分别实现，然后通过监控柜采集整理并上传数据至中心站，最终通过Web站点方式实时发布监测数据，实现远程网络监测的全部功能。监控功能那么依靠监测所得各项数据，实时判定是否满足限制条件，以上位机运算和下发限制指令、PLC可编程限制箱接收指令并动作为核心实现全自动远程监控的全部功能。系统构造KJ30瓦斯抽放监控系统接受应用管理、显示限制、检测与执行三层构造。其中应用管理层：上位机负责实时监控整个抽放系统全部设备的运行状态、采集监测数据，判定限制条件，下发限制指令，共享限制权力〔实现网络远程限制〕、检测数据的管理、统计存储、动态显示工艺流程、查询打印、网络通讯等任务。显示限制层：显示限制柜/PLC限制柜负责采集现场各传感器数据、数据计量及操作限制、故障爱惜、面板操作、现场数据显示、声光报警、限制现场全部受控设备，通过储存的程序指令以条件式地判定分别精确地实现远程限制等。检测与执行层：各类传感器与执行器负责采集瓦斯抽放系统中的各种参数，执行抽放泵〔电机〕的开停、电动阀的开停、冷却塔的开停指令。系统构造如图1所示：图1KJ30瓦斯抽放监控系统拓扑图系统功能自动监测瓦斯抽放系统管道瓦斯浓度、管道压力、管道温度、管道工况及标况混合流量等管道参数；依据以上管道参数自动计算出管道标况纯流量；自动统计管道标况混合流量和管道标况纯流量的年、月、日累计量；可自动监测瓦斯抽放系统中环境瓦斯浓度、环境温度等环境参数，当监测点瓦斯浓度值到达报警值时，系统进展声光报警并显示该点报警信息；可自动监测瓦斯抽放系统中瓦斯抽放泵、循环水泵的运行状态、瓦斯泵轴承温度、电机轴温、防回火装置两端压差等工况参数；具有瓦斯抽放泵断水爱惜功能，当瓦斯抽放泵缺水时报警并显示该点报警信息；可自动监测瓦斯抽放系统中瓦斯抽放泵供水状态、水池水位、水池水温等供水参数；以上各监测参数和瓦斯累计量等在瓦斯抽放监控系统上位机实时显示；上位机软件具有WEB发布功能和数据上传功能，在全矿局域网上任何一台计算机上，只要具备相应的权限〔密码爱惜〕，即可以阅读瓦斯抽放系统的运行状况；监控系统具有停电保持功能，备用电池可以工作两小时以上；可以进展历史数据查询、报警查询和报表打印功能，对数据的保存在10年以上；在上位机全部的操作都具有操作权限管理和操作记录功能；可以在中心站进展报警点等参数设置。系统可以与KJ90NA/NB瓦斯监控系统无缝连接，系统数据可以在瓦斯抽放站监控室和调度室同时监测，显示。系统基于C/S和B/S模式混合开发，可以实现网络远程监测监控功能。中心站可以InternetWEB站点方式数据发布，实现局域网或广域网实时数据监测监控，局域网方式需当前中心站主机接入相应网络，假如以广域网方式实现数据发布及共享那么需当前中心站主机有广域网内静态IP地址及域名映射。技术优势系统在管道瓦斯浓度、流量这两个关键参数检测上，接受了与国外先进技术一样的途径，设备性能指标到达了国际先进水平，很好地解决了国内煤矿生产企业长期以来瓦斯抽放过程中瓦斯浓度、流量测量不精确的难题。管道红外甲烷传感器自主研发的管道红外甲烷传感器，接受了温度、压力补偿以及气体预处理措施，不仅整体技术指标到达国外同类产品的水平，还能适用于正压端、负压端等困难工况〔国外同类产品由于无压力补偿、无气体预处理措施，只能用于排空端运用〕。图2管道红外传感器与热导传感器的性能比拟图3：温度补偿图4：压力补偿V形锥流量计自主研发的“V”锥流量传感器不仅具有精度高、压损小、直管段要求低〔前3D，后1D〕、自整流、自清洁等特点，还在抗干扰、防雷击等方面接受了相应措施，与国外同类产品相比，更适合中国煤矿现场运用。图5：多种流量计的永久压损比拟图6：多种流量计的综合性能比拟本系统中接受的V形锥流量计和管道红外甲烷传感器已广泛应用于煤矿行业的CDM工程瓦斯计量系统中，如：山西阳城民生燃气、晋城寺河电厂、四川芙蓉集团、河南磴槽金岭矿、贵州盘江山脚树电厂、贵州水城矿业集团、四川华蓥山广能集团、贵州盘江煤电煤层气公司、四川川南煤业公司。其中阳城民生燃气、晋城寺河电厂、四川芙蓉集团已经拿到碳排放交易资金。在用于CDM工程时，供应到达贸易结算要求并由国家级检验机构出具的单台对应的相关证书。如图7和图8所示：图7V形锥流量传感器校准证书图8管道红外甲烷传感器校准证书主要设备技术指标KJ90-F16(D)监控分站根本功能通讯功能分站具有与上级传输接口及下级智能设备的双向通信功能。显示功能：具有数码管显示a)分站具有甲烷、风速、风压、一氧化碳、温度等模拟量采集及显示功能。b)分站具有馈电状态、风筒开关、风门开关、烟雾等开关量采集及显示功能。c)分站具有累计量采集及显示功能。d)分站具有轮番显示下级智能设备传输给分站的数据信息、运行状态、通讯状态等功能。分站具有红外遥控功能。分站具有限制〔含断电和声光报警，声光报警可由传感器或声光报警器完成〕功能。a)甲烷浓度超限声光报警和断电/复电限制功能：〔由分站、传感器、声光报警器、断电器组合完成〕甲烷浓度到达或超过报警浓度时，声光报警；甲烷浓度到达或超过断电浓度时，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；与闭锁有关的设备未投入正常运行或故障时，应切断该设备所监控区域的全部非本质平安型电气设备的电源并闭锁。当与闭锁限制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁；b)甲烷风电闭锁功能：〔由分站、传感器、声光、断电器组合完成〕掘进工作面甲烷浓度到达或超过1.0%CH4时，声光报警；掘进工作面甲浣浓度到达或超过1.5%CH4时，切断掘进巷道内全部非本质平安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%CH4时，自动解锁；掘进工作面回风流中的甲烷浓度到达或超过1.0%CH4时，声光报警、切断掘进巷道内全部非本质平安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%CH4时，自动解锁；被串掘进工作面入风流中的甲烷浓度到达或超过0.5%CH4时，声光报警、切断被串掘进巷道内全部非本质平安型电气设备的电源并闭锁；当被串掘进工作面甲烷浓度低于0.5%CH4时，自动解锁；局部通风机停顿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平安型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机或风筒复原正常工作时，自动解锁；局部通风机停顿运转，掘进工作面或回风流中甲烷浓度大于3.0%CH4，必需对局部通风机进展闭锁使之不能起动，只有通过密码操作软件或运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%CH4时，自动解锁。与闭锁限制有关的设备〔含分站、甲烷传感器、设备开停传感器、电源、断电限制器、电缆、接线盒等〕故障或断电时，声光报警、切断该设备所监控区域的全部非本质平安型电气设备的电源并闭锁；与闭锁限制有关的设备接通电源1min内，接着闭锁该设备所监控区域的全部非本质平安型电气设备的电源；当与闭锁限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展故障闭锁限制。分站具有初始化参数设置和掉电保存功能。初始化参数可通过中心站软件输入和修改。分站具有外接备用电源，当电网停电后，能对甲烷、风速、风压、一氧化碳、局部通风机开停、风筒状态、下级智能设备等主要监控量接着监控。主要技术指标1)供电电源工作电压：9V～24.5VDC(本安)。工作电流：≤450mA。2)信号制式模拟量频率型信号：200Hz～1000Hz，输出高电平常应不小于3V〔输出电流为2mA时〕，输出低电平常不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms；1200Hz～2000Hz，输出高电平常应不小于3V〔输出电流为2mA时〕，输出低电平常不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.15ms。开关量电流型信号：1mA/5mA。电流≤1.5mA时表示为停，电流≥4mA时表示为开。数字量分站与数字量信号传感器的传输方式：RS485〔主从式、半双工、双极性〕；分站与数字量信号传感器的传输速率：2400bps；分站与数字量信号传感器的最大传输距离：2.5km(运用MHYVP1×4电缆，单芯截面积不小于1.5mm2)；传输信号工作电压直流峰峰值：不大于15V；传输信号工作电流峰峰值：不超过150mA。限制量电平型信号：输出高电平常应不小于3V〔输出电流为2mA时〕，输出低电平常不大于0.5V。限制执行时间分站甲烷超限断电及甲烷风电闭锁的限制执行时间不大于2s。KDW660/24B(A)型矿用隔爆兼本安直流稳压电源主要技术参数1〕稳压电源的防爆形式为矿用隔爆本质平安型，防爆标记为Exd[ib]I。2〕输入电压等级：660V/380V/220V/127V，50HZ。3〕输入电压波动范围：75％～110％。4〕主要性能：供应12V/500mA本安电源；供应24V/500mA本安电源；供应5V/2500mA本安电源；当沟通停电时，备用电源自动投入供电，可保证额定负载下连续工作2小时以上。5〕本安电源输出路数：1路12V输出，5路24V输出，2路5V输出。主要技术功能主要为矿井本安设备供应本质平安直流稳压电源。应用于煤矿井下有瓦斯或煤尘爆炸的紧急场所。矿用气体流量传感器〔V形锥〕在本系统中，引荐运用比孔板流量计、涡街流量计更先进的V形锥流量计。相对于孔板流量计和涡街流量计，V形锥流量计测量精度更高，可以到达1.5级精度。图9图9GLY系列V形锥流量计主要特点⑴抗干扰实力强，V形锥流量计不像涡街流量计那样易受电磁干扰，且可以用于管道振动的场合，而涡街流量计不适用于管道振动的场合；⑵V形锥流量计可以测量低流速，可到达1m/s〔一般小于5m/s的低流速，涡街流量计就难于测量〕；⑶设备具有自整流功能，对直管段没有要求，可以安装于管路条件困难的场所；⑷测量元件不和被测介质干脆接触，调校便利；⑸设备具有自清洁功能，所以不易堵塞。主要技术指标⑴根本误差：≤1.5%；⑵重复性：±0.1%；⑶工作稳定性：节流面积长期稳定，信号稳定；⑷测量管径：12mm3000mm；⑸输出信号：200-1000HZ或RS485智能输出。管道红外甲烷传感器GJG100H〔C〕管道红外甲烷传感器接受红外气体检测原理检测管道内瓦斯浓度，红外敏感元件接受英国e2v公司的产品，具有测量范围宽、稳定性好、测量误差小、运用寿命长、响应时间快、体积小、不受其它背景气体的影响等优点。并配有拥有专利技术的管道瓦斯气体预处理装置，克制了目前管道瓦斯浓度测量中普遍存在的易受水汽、冷凝水、低流速、温度、压力等因素影响的缺点。主要特点⑴接受红外吸取原理，性能牢靠、寿命长，调校周期>1年；⑵完备的汽水分别装置，不会因管道内含水含尘而影响检测精度；⑶特殊的气路设计，适用于正压及负压管道甲烷浓度检测；⑷接受红外遥控设置传感器参数及标定，运用简洁便利；图10图10管道红外甲烷传感器配套⑹抗干扰实力强，检测精度不受水蒸汽、H2S、H2、SO2等等杂质气体影响；⑺供应频率、电流、RS-485、CAN等数据输出接口，与多种接口兼容。主要技术指标⑴工作电压：9～24VDC；⑵工作电流：≤60mA；⑶测量范围：0～100%；⑷测量误差：真值的±7%；⑸适应压力范围〔绝压〕：20～150KPa；⑹适应温度范围：-20～50℃；⑺输出信号：200Hz～1000Hz频率信号。工程业绩KJ30型瓦斯抽放监控系统自推广运用以来，已成功用于国内多个煤矿“CDM”工程及众多的瓦斯抽采工程中。系统技术先进性、适用性得到了联合国“CDM”工程评审机构的认可。已完成山西阳城民生燃气、晋城寺河电厂、四川芙蓉集团、河南磴槽金岭矿、贵州盘江山脚树电厂、贵州水城矿业集团、四川华蓥山广能集团、贵州盘江煤电煤层气公司、四川川南煤业公司等一批“CDM”工程计量监控工程。其中阳城民生燃气、晋城寺河电厂已经拿到联合国基金。完成山西片区如：晋煤集团成庄煤矿、霍尔辛赫煤业公司、阳煤集团寺家庄煤矿、冀中能源段王煤业公司、山煤集团左权宏远煤业等全自动瓦斯抽放监控系统。还完成了义马、神华、淮北、淮南、晋城、平顶山、潞安、邢台、阳泉、晋中、松藻、南桐、天府、广旺、华蓥山、汾西、黄陵、北票、七台河、新集、郑煤、皖北等矿区瓦斯抽采〔放〕计量监控工程。系统培训培训准备为了使监控系统充分为矿井平安生产效劳，充分发挥监控系统的作用；可以使矿方操作运用人员会娴熟操作，维护人员对常见问题能作出快速判定，完成系统的日常维护和运用，确保系统的正常运行。同时在运用和一般维护方面可以为矿方造就系统维护技术骨干。重庆探究院在系统验收完毕后派出经验丰富的授课人员为本系统的操作、修理及工程技术相关人员供应详细的系统培训。培训内容⑴系统理论学问概述；⑵系统运用操作讲解；⑶系统及设备维护讲解。培训目的为了使煤矿瓦斯抽放监控系统管理人员能娴熟该系统的原理、设备技术、管线走向等状况，到达能对该系统进展正常的维护及系统设备一般故障处理的要求。培训起止时间及地点起止时间监控系统验收完毕后。地点1、在重庆探究院：〔理论培训〕重庆煤科院对相关系统操作维护人员及专业技术人员进展为期一周的免费培训学习。内容包括必要的理论学习和实际操作，由我院系统生产的总工程师和相关工程技术人员担当授课老师，培训完毕后，进展考试，颁发结业证书。在培训中，主要留意培训他们的实际操作实力，通过技术培训，使维护人员、操作人员对设备系统的性能、技术原理、操作运用方法，维护管理技术能够有详细的了解，并最好能事实上机操作。2、在本地：〔实践培训〕在系统培训时，还要结合现场实际进呈现场指导、讲解，使他们较好地驾驭系统的操作运用，维护方法及常见的故障处理。由于系统是融电子技术、测量技术、计算机应用、数据通讯等跨学科专业高技术产品，对其操作人员有较高的要求，为保证系统的正常运行，因此建议，所配备的系统监测人员应具备初、中学以上文化程度，技术人员应具备大专以上文化程度，且以计算机应用、电子技术、自动化专业为宜。售后效劳售后效劳〔系统设备安装调试完成以后〕。重庆探究院具有完善的售后效劳体系，有专人负责售后效劳工作，系统安装运行后，一般性故障24小时内刚好派人赶到现场修理，如遇矿方不能解除的故障