煤矿安全监控系统设计.doc
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1、 目 录第一节 概 述1一、设置安全监测系统的必要性1二、安全监测监控系统设置的条件和要求1三、开采技术条件和安全条件2第二节 安全监测、监控设备选择3一、监测、监控设备选型原则3二、监测监控系统选择及简介4第三节 地面中心站及主要设备6井下监测点布置6一、地面中心站的设置6二、主要设备8第四节 井下监测监控分站设置8一、分站设置的原则8二、功能9三、分站设置及型号、数量9第五节 井下监测点布置10一、瓦斯传感器(GJ4/100)10二、风速传感器的设置(KG3088)13三、风压传感器的设置(KG3033)14四、温度传感器的设置14五、开关量传感器的设置14六、掘进工作面局部通风机的风筒末
2、端宜设置风筒传感器。(GY15型)14七、馈电状态传感器的设置(GKT127V660V)14第六节 传输设备及器材选型16一、传输设备及器材选型的原则16二、传输设备及器材型号和数量16第七节 管理制度17一、管理机构和人员培训17二、监测系统管理制度17第一节 概 述一、设置安全监测系统的必要性XX煤矿矿井设计生产能力6万t/a,按低瓦斯矿井设计,煤尘无爆炸性危险;煤层无自燃倾向性水文地质条件简单。但井下采掘工作面多,巷道远,运输、通风、排水、供配电系统复杂,因此矿井设置安全监测监控系统,对矿井安全实施全方位的监控是十分必要的。二、安全监测监控系统设置的条件和要求1、监测监控系统设置的条件在
3、煤矿生产过程中,为了保证矿井的安全生产,根据煤矿安全规程第一百五十八条规定,所有矿井必须装备矿井安全监控系统。矿井安全监控系统的安装、使用和维护必须符合煤矿安全规程、煤炭工业小型矿井设计规范、煤矿安全监测监控系统及检测仪器使用管理规范和相关规定的要求。2、监测监控系统设置的要求(1)监测监控系统设置的要求系统具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能,用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速(风量)、负压、风门状态、馈电状态、设备开停、主要通风机开停、局部通风机开停、通风机总负压、水泵开停、烟雾、温度等,并实现甲烷超限声光报警、断电和
4、甲烷风电闭锁控制等。1)数据采集功能,即甲烷浓度、风速、风压、一氧化碳浓度、温度等模拟量采集、显示及报警功能。2)系统必须由现场设备完成甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能。3)系统宜具有自动、手动、就地、远程和异地调节功能。4)具有以地点和名称为索引的存储和查询功能。5)具有列表显示功能。6)具有报表、曲线、柱状图、状态图、模拟图、初始化参数等召唤打印功能(定时打印功能可选)。7)具有人机对话功能,以便于系统生成、参数修改、功能调用、控制命令输人等8)具有自诊断功能。当系统中传感器、分站、传输接口、电源、断电控制器、传箱电缆等设备发生故障时,报警并记录故障时间和故障设备,以供查询及打印。
5、9)具有双机切换功能。系统主机必须双机备份,并具有手动切换功能或自动切换功能。当工作主机发生故障时,备份主机投人工作。10)必须具有备用电源,具有数据备份功能。11)传感器应具有现场模拟测试报警和断电功能。12)有防雷功能。分别在传输接口、人井口、电源等采取防雷措施。13)系统应具有网络通信功能、软件自监视功能、软件容错功能、实时多任务功能,能实时传输、处理、存储和显示信息,并根据要求实时控制,能周期地循环运行而不中断。(2)系统软件功能操作系统、数据库、编程语言等应为可靠性高、开放性好、易操作、易维护、安全、成熟的主流产品。软件应有详细的汉字说明和汉字操作指南:1)软件必须具有操作权限管理功
6、能,对参数设置、控制等必须使用密码操作,并具有操作记录。2)在各种显示模式下都必须有主菜单显示功能,主菜单包括:参数设置、页面编辑、控制、列表显示、曲线显示、状态图及柱状图显示、模拟图显示、打印、查询、帮助、其他等。3)具有报警、断电、馈电异常询、调用等查询功能。4)在任何显示模式下,均可直接进人所选监控量的列表显示、曲线显示或状态图及柱状图显示、模拟图显示、打印、参数设置、页面编辑、查询等方式。5)具有汉字显示、汉字打印和汉字提示功能。6)防止修改实时数据和历史数据等存储内容(参数设置及页面编辑除外)功能。7)模拟量数据表格显示功能、开关量数据表格显示功能。8)模拟量曲线显示功能。9)开关量
7、状态图与柱状图显示。10)模拟图显示功能。11)报警功能。12)存储记录、打印功能。三、开采技术条件和安全条件1、开采技术条件煤矿属于生产矿井,矿区范围内可采煤层一层,煤层平均厚度为0.67m。煤层平均倾角10。矿井采用斜井开拓,采煤工作面采用走向长壁后退式开采,顶板支护采用单体液压支柱配合铰接顶梁进行支护,全部垮落法管理顶板。矿井通风方式:中央并列抽出式,主井、副井进风,回风井回风,主要通风机选择FBCDZ-6-No13型煤矿地面用防爆对旋抽出式轴流通风机二台。排水方式:采用机械排水。运输:采煤工作面采用刮板运输机煤;平巷采用矿车运输;斜井、主井采用绞车牵引矿车运输。2、安全条件(1)矿井为
8、低瓦斯矿井。(2)煤尘元爆炸危险性。(3)煤层无自燃倾向。(4)本井田地温情况无异常,按正常地温考虑。(5)本矿井回采工作面和掘进工作面均采用打眼放炮。第二节 安全监测、监控设备选择一、监测、监控设备选型原则(1)监测监控设备必须符合有关国家标准和行业标准,经国家煤矿安全监察局授权的有资质的检测、检验机构联检合格,取得煤矿矿用标志,用于爆炸环境的煤矿安全监控设备,还必须通过国家技术监督局认证机构防爆检验,并取得“防爆合格证”。设备选型时应优先选用本质安全型设备。(2)优先选用本质安全型设备。(3)安全监测、监控设备必须具备故障闭锁功能(4)安全监测、监控设备必须具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置
9、的全部功能。当主机和系统发生故障时,系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。当电网停电后,安全监测、监控系统保证正常工作时间不小于2h。(5)为防止雷电通过矿井安全监测、监控系统引起井下瓦斯爆炸,系统设备必须具有防雷保护。(6)为防止人为取消断电功能,保障煤矿安全生产,系统设备必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能。二、监测监控系统选择及简介(一)、系统选型北京中煤安泰机电设备有限公司的KJ78N型煤矿安全生产监控系统具有以上各项功能并满足AQ6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求,属两级分布式结构,由监控主机及其外设、传输接口、井上分站、传感器和信
10、号电缆等组成,系统可对瓦斯、风速、负压、烟雾、温度、煤位、水位、流量、电压、电流等井下参数及局部通风机的开停、主要风门的开闭状况进行连续监测,对掘进工作面实现风电瓦斯闭锁,此外还对国定设备,采掘设备、供电系统等的开停工况、馈电开关状况及其他相关参数进行连续监测。系统的控制分为两级,第一级为就地控制,如分站根据事先设定好的断电瓦斯报警限值,实现超限就地控制,也可根据规范要求组成风电瓦斯闭锁并独立工作;第二级为通过键盘或鼠标通过地面主机实现远距离控制,在需要对井下设备进行远距离控制时,主机半控制命令与分站巡检信号一起传给分站,再有分站输出传给运动设备。监控主机对接收到的实时信息进行处理和存盘,并将
11、各种生产过程模拟量、测量参数表及各种参数的实时和历史曲线进线显示或打印相关报表。系统具有一定的集成功能,能够充分发挥局域网作用,通过监测监控信息网可各主要生产环节的信息汇集到矿井调度中心,从而进一步提高矿井的科学管理水平。本设计选用北京中煤安泰机电设备有限公司KJ78N监测监控系统。(二)、KJ78N型煤矿生产监控系统简介KJ78N型煤矿安全生产监控系统是北京中煤安泰机电设备有限公司在充分吸取国内外同类煤矿监控系统成功运行的基础上博取众长,精心设计的,它不仅适用于大、中型矿井,而且同样适用于小型及各种地方煤矿使用。整个系统配套灵活、合理,软件功能丰富,操作使用方便,可集中连续地监测矿井的环境、
12、生产工矿等参数,分站独立实现风电瓦斯闭锁,断电仪的功能,在监控主机屏幕上可以显示出不同的曲线、图纸和表格等,具有数据存贮超限报警、输出控制、打印各种表和曲线等多种功能并可以方便地将计算机上的信号在模拟盘、大屏幕投影、大屏幕监视器、远程终端、电视机等外部设备上进行显示,并可以根据用户的需要组成计算机网路,实现数据共享。其技术水平在国内监控系统中居领先地位。 KJ78N型煤矿安全生产监控系统是改变煤矿安全面貌,提供生产效率的重要手段,是组成全矿信息指挥中心的有力工具,是实现现代化矿井必不可少的技术设备,也是目前国内性能价格最优的一套监控系统。1、中心站设备的使用环境条件: a)温度:1530 b)
13、相对湿度:4070 c)大气压力:86kPa106kPa d)接地电阻: e)环境条件:清洁,无强电磁场干扰,无腐蚀性气体,要求使用防静电地板。 2、井下设备在下述环境中应能正常工作 a)环境温度:040 b)相对湿度:95(25) c)大气压力:86kPa106kPa d)有瓦斯和煤尘存在的场所。 3、系统特点(1)、结构简单(电源分站蓄电池一体化设计),性能可靠; (2)、分站智能化,自检功能强,便于维护; (3)、通用性强,节省备件,便于维护; (4)、针对地方煤矿电压波动范围大而设计,供电电压范围宽;(5)、分站功能多重化,在不增加任何设备的基础上时具有风电瓦斯闭锁和断电仪的功能,具有
14、较高的性能价格比; (6)、分站输入输出控制点适中,资源配置合理,节省电缆; (7)、工控机模板结构,可靠性高,维护方便; (8)、可组成一个大的局域网,实现数据共享,便于各级领导集中监控管理;4、主要技术参数 (1)、系统容量 系统分站数64个,可最大扩展为128个; 分站最大传感器16个; A:输入模拟量8个 B:输入开关量8个 C:输出控制量4个 系统设计模拟量512个,开关量512个、控制量128个,并可按其两倍进行扩展。(2)、系统传输方式 主控接口与分站传输:采用485基带; 分站与传感器传输:采用2001000Hz方式信号; 主控接口与计算机和模拟盘传输采用RS232C。 (3)
15、、传输速度与系统巡检周期 主控接口与分站:2400bit/s或1200bit/s; 主控接口与计算机和模拟盘1200bit/s; 系统巡检周期:每分站0.1秒; 系统数据刷新周期:10秒。 (4)、传输距离 主控接口与分站:最大20KM; 分站与传感器:最大2KM。 (5)、分站供电 交流:127V/220V,380V/660V; 直流:24V/4AH,电池满负荷供电时间大于2小时。 第三节 地面中心站及主要设备井下监测点布置一、地面中心站的设置地面中心站设在公司办公楼一楼内,便于煤矿有关人员进行查阅和操作。1、设置位置要求地面中心站技术、安全条件要求符合GB6650、GB2887、GB157
16、规定要求。中心站应避开如下区域:发生火灾危险程度高的区域;有害气体来源以及存放腐蚀、易燃、易爆物品的地方;低洼、潮湿、落雷区域;强振动源和强噪声源;强电磁场干扰的地方;应设在紧靠生产调度室、安全调度室的联合建筑中。2、防火要求与中心站相关的其余基本工作房间及辅助房屋的建筑耐火等级不应低于TJ16中规定的三级耐火等级。3、装修要求室内装修材料应符合TJ16中规定的难燃材料和非燃材料,应能防潮、吸音、不起尘、抗静电等。计算机房地面应铺设活动地板,活动地板应是难燃材料或非燃材料。4、中心站供配电要求中心站应设专用可靠的供电线路。计算机系统的电源设备应提供稳定可靠的电源。供电电源设备的容量应具有一定的
17、余量。机房须配备电源稳压设备,为计算机主机和终端配备USP电源。计算机系统接地应采用专用地线。专用地线的引线应和大楼的钢筋网及各种金属管道绝缘。计算机机房应设置应急照明和安全口的指示灯。5、中心站空调系统配置要求计算机机房应采用专用空调设备,空调的室外机组应安装在便于维修和安全的地方。中心站的环境条件应满足计算机厂家关于安装环境中的对空调系统的技术要求。6、其它设备和辅助材料计算机机房使用的磁盘柜、磁带柜、终端点等辅助设备应是难燃材料和非燃材料,应采取防火、防潮、防磁、防静电措施。计算机机房内所使用的纸,磁带和胶卷等易燃物品,要放置于金属制的防火柜内。 7、火灾报警及消防设施中心站内应设置卤代
18、烷1211或1301灭火器。室内除纸介质等易燃物质外,禁止使用水,干粉或泡沫等易产生二次破坏的灭火剂。8、其它防护和安全管理(1)防静电计算机机房的安全接地应符合GB2887中的规定 (注:接地是防静电采取的最基本措施)。计算机机房的相对湿度应符合GB2887中的规定。在易产生静电的地方,可采用静电消除剂和静电消除器。(2)防雷击计算机机房应符合GBl57建筑防雷设计规范中的防雷措施。应在雷电频繁区域,装设浪涌电压吸收装置。(3)防鼠害在易受鼠害的场所,机房内的电缆和电线上应涂敷驱鼠药剂。计算机机房内应设置捕鼠或驱鼠装置。二、主要设备1、 系统选型:KJ78N 2、 计算机选型:品牌PC计算机
19、或工控机两套(需要双机热备份,标准要求使用高性能的计算机)3、 主控接口:KJJ20A 两台(满足双机热备份)4、 交换机一台5、 硬件网络防火墙一台6、 声光报警器两台7、 软件加密狗两个8、 后备电源一套9、 激光打印机一台10、 避雷器两台(机房一台,井口一台)11、机柜一套第四节 井下监测监控分站设置一、分站设置的原则监控分站为矿用本质安全型,符合爆炸环境电器设备的使用要求,有相应的防爆合格证和产品合格证及安全标志。分站电源箱为隔爆兼本质安全型,输入电源电压为AC127V、AC220V、AC660V,频率50Hz,电压变化范围80115。分站在接传感器时,不用区别开关量、模拟量,最后完
20、全由地面计算机作统一定义。分站可单独使用于井上井下各种场合,分站本身带有大显示屏,能够显示多路所配接的各类摸拟量传感器的数值及开关量传感器的开关状态,能够遥控设定断电值等有关参数,存储和显示24小时的瓦斯数据曲线。分站使用带备用电池电源(独立供电2h),当系统因井下发生事故而使系统瘫痪时,仍可从分站调出事故前后有关参数的变化情况供事故分析用。监控分站设置为具有风电瓦斯闭锁功能的监控站时,配置KP1001型隔爆兼本质安全型远动开关及KX4010型矿用本质安全型声光报警器。传感器为本质安全型,传感器超限时有声光报警显示,并在主机屏幕上有醒目的报警条显示传感器的数值、地点及报警时间。系统可以实现多个
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