煤矿安全监测监控系统

煤矿安全监测监控系统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2km．•(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传输及中转系统A1B1C1Z1存储输出及分析控制系统ABCZ各类传感器及控制执行机构有线或无线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0～100％，但只有在8～60CH4％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2km．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10km，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：0℃～40℃。(2)相对湿度：≤98％。(3)大气压力：86kPa～110kPa：(4)风速：0m/s～8m/s。(5)矿井环境中的（H2S）气体浓度：6×10-6。(6)防爆类型：矿用本安兼隔爆型。(7)防爆标志：ExibdⅠ。(8)整机工作电压：(12--24)VDC(本安电源)。(9)整机工作电流：≤100mA。(10)测量范围：0％CH4～4.00％CH4。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：0.50％CH4～2.50％CH4连续可调，(14)断电信号点设置：0.50％CH4、0.75％CH4、1.00％CH4、1.25％CH4、1.50％CH4；相应的复电点设置：0.40％CH4、0.65％CH4、0.90％CH4、1.15％CH4、1.40％CH4。(15)检测响应速度：≤30s。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2.0％CH4的标准瓦斯气体，通气流量控制在200mL／min。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：0.50％CH4～2.50％CH4。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：0.50％CH4，0.75％CH4、1.00％CH4、1.25％CH4、1.50％CH4。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：0℃～40℃。(2)相对湿度：≤98％。(3)大气压力：80kPa～110kPa。(4)风速：0m/s～8m/s。(5)矿井环境中的(H2S)气体浓度：6×10-6。(6)防爆类型：矿用本安兼隔爆型。(7)防爆标志：ExibdⅠ。(8)整机工作电压：(12～24)VDC(本安电源)。(9)整机工作电流：≤100mA。(10)测量范围：0％CH4～40.00％CH4。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：0.50％CH4～2.50％CH4连续可调。(14)断电信号值设置：0.50％CH4、0.75％CH4、1.00％CH4、1.25％CH4、1.50％CH4。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3.00mA)。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25cm～35cm之间；(3)温度传感