KJ2000煤矿瓦斯监控系统原理及常见故障处理

换电瓶的机车进入充电室
后，利用起重机将电瓶 Ｂ１、
Ｂ２ 分别吊到空位 Ｃ１、Ｃ２
处，然后再分别将电瓶 Ａ１、
Ａ ２ 吊到机车上 Ｂ１ 、Ｂ ２ 原来 的位置上，连接有关线路
注：Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２． 电瓶 Ｄ． 充电器 Ｃ１，Ｃ２． 电瓶空位
经
后，机车退出充电室，完成
Ｋ． 防爆开关 Ｊ． 电瓶车驾驶
矿用工字钢
并焊而成。
承载梁安装
时，上、下
翼面与水平
面平行，与
巷道拱顶相 距 ２４０ ｍｍ。 工字钢梁中 心线与巷道
１． Ｍ１８×２００ 螺栓 ２． ４００ ｍｍ×４００ ｍｍ×１０ ｍｍ 钢 板 ３． １２＃ 矿用工字钢承载梁 ４． ２５ｂ 工字钢跑道
图 ３ 充电硐室巷道布置图
中心线垂直，两侧预埋于巷壁各 ８００ ｍｍ，如图 ３ 所示。
１ 使用 ＫＪ ２０００ 煤矿瓦斯监控系统现状
老虎台矿在升级 ＫＪ ２０００ 系统时，将地面中心站设在保安 区监测室，与矿调度室、区调度室、矿领导办公室和监测队之 间设有多媒体运行终端，以网络形式与地面中心站主机连接。 井下安装 ２５ 台 ＫＪ ２００７Ｇ 型分站、接入 ＫＪ ２００ 型甲烷传感器 ５ １ 台、Ｋ Ｇ ２ Ａ 型开／ 停传感器 ２ １ 台；地面 ３ 个瓦斯抽放泵站 安装 ２ 台 ＫＪ ２００７Ｇ 型分站、３ 台 ＫＪ２００７Ｄ 型分站、接入 ＫＪ１０１－４５ 型低浓甲烷传感器 ５ 台、ＷＣＰ８５０１ 型高浓甲烷传感 器 ３ 台、ＫＧ２Ａ 型开／ 停传感器 １１ 台、ＫＷ２２ 型管道温度传感 器 ３ 台、ＳＴ３０８８ 型压力变送器 ６ 台。
２．２ 跑道的安装，
跑道由 ２５ｂ 型工字钢焊接而成，巷道左、右侧各一根，每 根 ４０ ｍ。２５ｂ 型工字钢上与每个工字钢梁下翼面平行并接触， 其中心线互相垂直。在每个工字钢梁正下方，每侧的 ２５ｂ 型工 字钢上翼面上有 ４ 个 φ ２０ ｍｍ 的圆孔，通过 ４ 条 Ｍ１８×２００ ｍｍ
螺栓和 ４００ ｍｍ ×４ ０ ０ ｍ ｍ ×１ ０ ｍ ｍ 的钢板将承载梁与 ２ ５ ｂ 型 工字钢连接牢固，如图 ３ 所示。
（收稿日期：２００５－０７－２８） ghghghghghghghghghghghghghghghgh
论文编号：１００１－３９５４（２００５）１２－０１２３－１２５
ＫＪ ２０００ 煤矿瓦斯监控系统
原理及常见故障处理
张树江 １ 陈光 ２
１ 辽宁石油化工大学 辽宁抚顺 １１３００８ ２ 抚顺矿业集团老虎台矿
３ ＫＪ ２０００ 煤矿瓦斯监控系统常见故障及处
理方法
（１） 中心站计算机显示所有分站通讯中断 故障原因：调 制解调器故障，传输线短路；处理方法：观察调制解调器工作 指示灯是否正常闪亮，如不正常闪亮，可先检查电源是否有
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第 ３３ 卷 ２００５ 年第 １２ 期
电瓶的更换工作。
４ 应用前景
室
验
图 ５ 充电室局部设备布置图
在煤矿井下充电硐室应用桥式起重机具有以下优点： （１） 劳动强度小 操作人员只需操作按纽即可完成电瓶的 更换； （２） 安全可靠 人员通过按纽操作，远离电瓶，大大减少 更换中的人身安全事故。 （３） 效率高 利用桥式起重机取代倒链更换电瓶，每台机 车可以更换时间节约 ２５ ｍｉｎ ，为煤炭运输争取了大量时间。 以桥式起重机为主要起吊、运输设备在充电硐室投入使 用后，效果良好。与告成矿相邻的大平煤矿升级为煤与瓦斯 突出矿井后，参照施工了同样的充电硐室，效果比较理想。 因此，该方案在煤与瓦斯突出矿井具有较高的使用和借鉴价 值。□
升级后的 ＫＪ ２０００ 系统，解决了原 ＫＪ－４ 系统存在的监测 参数显示页不能直接打印、不便于操作人员设置及统计参数、 不能自动统计开／ 停设备累计时间、不能自动统计当日或当月报 警断电次数、历史曲线和实时曲线显示不直观、不能显示出某 一时间的瓦斯浓度值、无故障断电功能等问题。但在实际运行 中发现该系统经常出现一些故障。下面就其工作原理及常见故 障作简要分析。
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图 １ ＫＪ ２０００ 煤矿瓦斯监控系统框图
图 ２ 甲烷传感器原理框图
甲烷通过载体催化元件转换成模拟信号，经电压放大电 路放大后，再经逻辑电路组合，其中一路直接通过 Ｌ Ｅ Ｄ 显示 出来，另一路以 ２００￣１ ０００ Ｈｚ （对应 ０￣１０％ ＣＨ４） 的频率信 号实时向分站传送，再一路送给声光报警电路，当瓦斯浓度 超过设定的报警值时，探头即发出报警信号和声音。传感器 通过三芯电缆接插件接入电源和输出信号，插件的第一脚为 电源正极，第二脚为电源负极，第三脚为瓦斯浓度输出信 号。当瓦斯浓度输出信号断线时，传感器红色指示灯灭。
３ 充电室设备布置及电瓶更换
３．１ 充电室设备布置
充电室布置 ８ 组充电单元，每组充电单元如图 ５ 所示，
左侧依次布置馈电开关 Ｋ １ 、充电开关 Ｄ １ 、备用电瓶 Ａ １ 、
Ａ２，在其对面位置依次布置馈电开关 Ｋ２、充电开关 Ｄ２、空位
Ｃ１、Ｃ２。
３．２ 电瓶更换
如图 ５ 所示，当需要更
系统运行在 Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００ 中文操作平台，装有 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋５．０、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＯＬＥＤＢ、ＫＪ２０００ 版监控系统中心站 软件及其它驱动程序。系统结构框图见图 １。
２．２ 工作原理 中心站与分站之间采用 ５ 对或 １ ０ 对通讯电缆以及 ４ ×１ ． ５ ｍｍ２ 橡胶套电缆连接。 ２．２．１ 中心站 中心站采用高性能工业控制计算机，能够完成监测、监控 数据的采集、存储、显示、打印和输出功能。运行终端以网络 形式与主机连接。所有定义和信号都从中心站中提取。中心站 计算机一般电路通过 ＫＣ６００１Ｄ 型调制解调器与各分站的本质 安全电路实现电器连接。调制解调器接受井下分站发送来的 ＦＳＫ 数字调频信号，解调成标准 Ｒ Ｓ ２ ３ ２ Ｃ 信号送入计算机， 中心站计算机发出的控制命令，由计算机外围芯片转换成标准 的 ＲＳ ２３２Ｃ 信号，经调制解调器调解成 ＦＳＫ 信号，再经耦 合变压器向井下分站发送控制命令。 ２．２．２ ＫＪ ２００７Ｇ 型站 Ｋ Ｊ ２ ０ ０ ７ Ｇ 型分站以 Ｍ Ｃ ６ ８ ０ ０ ３ 单片机为核心构成微型计 算机系统。分站经初始化后即可独立工作。通常分站在单片机 的管理控制下完成 ８ 个端口的数据状态采集，发出断电指令、 控制继电器、控制通讯板的接收和发送。 当地面中心站主机巡检到该分站 （主机发送的地址码与分 站地址相符） 时，地址码经解调后送鉴别器确认，寄存器打 开，接收主机的信息送给单片机。当主机信息全读完后，单片 机控制开关闭合，把系统定义端口的当前监测数据状态发送出 去。主机发送完巡检地址码命令后，即关闭调制通道，解调通 道开通接收刚才被咨询的那个分站发送的数据状态。 分站采用串行 ＬＥＤ 驱动芯片，采用 ５ 位 ＬＥＤ 数码显示 传感器测量的即时值。在显示板上安置 ６ 个发光二极管，分别 表示电源、通讯情况及三路控制量。 ２．２．３ ＫＧ２００ 型甲烷传感器 Ｋ Ｇ ２ ０ ０ 型甲烷传感器基本原理见图 ２ 。
１． １２＃ 矿用工字钢 ２． 电瓶车 ３． 充电站 图 ２ 充电室巷道布置图
石砌筑而成，宽 １ １００ ｍｍ，高出轨道 ８００ ｍｍ。地坪采用砂
浆浇灌而成，厚度 １００ ｍｍ，比轨道上平面低 ３０ ｍｍ。
⑵ 修理室设计尺寸与充电室相同，长度 １０ ｍ，向下挖一
条长×宽×高为 ４ ｍ×０．８ ｍ×１．６ ｍ 的地沟，用于检修电瓶车
电。若调制解调器有故障，更换备用调制解调器；利用中心站 分线盒内设置的开关，查找大至出现短路故障所在区域，如关 闭 ３ 号开关，故障消除说明东岗泵传输线短路。或将某一部分 传输线断开，如故障消除，说明断点后面的传输线有短路点， 再逐一排除。
（２） 分站绿色指示灯常亮，黄色指示灯不再闪亮 故障原 因：分站至传输线干线之间断线；处理方法：查找断线点，重 新连接好。
２．３ 起重机的结构及安装 ⑴ 起重机采用某防爆起重机有限公司生产的 ５ｔ ＨＢＳ 电动 葫芦，主要由防爆电机、减速器、运行机构、卷扬装置、吊 钩、电源引出器、限位器、操纵装置、主、副梁等部分组成。 ⑵ 如图 ４ 所示，两个行走轮卡于 ２５ｂ 型工字钢两侧下翼 面上，通过电机、减速器、运行机构获得动力，带动主、副梁 沿硐室中心线作前、后运动。 ⑶ 副梁位于主梁下方，与承载梁平行，通过传动机构实现 卷扬装置左、右运动。 ⑷ 卷扬装置通过吊钩、钢丝绳、起吊架与电瓶连接，实现 电瓶上升、下降。 ⑸ 电源引出器、限位器、操纵装置为起重机安全、可靠运 行起到重要作用。
（３） 中心计算机显示紊乱，多个分站显示通讯中断 故障 原因：某分站通讯板故障 （黄色指示灯常亮）、传输线路故障； 处理方法：查找有故障的分站，更换通讯板。当分站处于正常 工作状态时，分站绿色指示灯亮，处于等待接收主机咨询状 态，当主机巡检到该分站后，黄色指示灯亮 （ 绿色指示灯熄 灭），向主机回送数据，发送完毕黄色指示灯常亮，这说明通讯 板发生了故障，向中心站常发数据，造成系统紊乱；查找故障 线路，应先查找地面瓦斯泵传输线路，地面瓦斯泵传输线同电 话线同在一根多芯通讯电缆内，当电缆接头进水造成短路时极 易产生此类故障。
１． 跑道 ２． 承载梁 ３． 运行机构 ４． 主梁 ５． 电缆 ６． 卷扬装置 ７． 防爆电机 ８． 副梁 ９． 吊钩
图 ４ 行车与承载梁、跑道安装结构图
抚顺矿业集团老虎台矿年设计生产能力 ３００ 万 ｔ，是一个 具有百年历史的老矿，矿井内水、瓦斯、煤尘、煤与瓦 １１２２３３
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（４） 传感器指示值变小 故障原因：煤尘将传感器气室通 路堵塞；处理方法：清理气室外罩上的煤尘，但注意避免探头 淋水、喷水。
（５） 传感器有数显，分站 ０．０００ 故障原因：探头信号线开 路或与电源负极短路，分站故障，探头故障；处理方法：先判 断是线路故障还是分站故障。将分站 Ｘ１１ 口和 Ｘ１２ 口对换， 如原有通道故障消除，说明是线路故障。也可将探头直接接到 分站附近的接线盒上，如故障消除，说明是线路故障，查找线 路故障点，重新接好，如故障仍存在，说明是接线盒至分站 １９ 芯插头故障或分站故障，更换插头或分站；探头故障。若 ＋１８Ｖ－ＲＲ８ 连线断，则焊接连线，否则更换探头。
２ ＫＪ ２０００ 煤矿瓦斯监控系统的构成及其工
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作原理
２．１ 系统构成
ＫＪ ２０００ 系统由地面中心站、调制解调器、井下分站、井
经
下防爆电源、各种矿用传感器、矿用机电控制设备及 ＫＪ ２０００ 安全生产监测软件组成。
验
地面中心站有专用数据服务器、Ｐ４ 工控机、商用机终 端、ＫＪ ２０００ 联网图型工作站，图型工作站由奔腾商用机、专 业多屏显示卡和大屏幕显示器组成。
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１．２ 充电硐室的结构
⑴ 如图 ２ 所示，充电室设计净宽 ４ ． ２ ｍ，净高 ５ ． ６ ｍ，
半圆拱断
面，锚喷
支护，喷
层厚度 １００
ｍｍ，长
度 ３ ０ ｍ。
中线向东
侧偏 ２ ０ ０
ｍｍ 为轨
道中心
线，轨道
两侧各布
置一排充 电站。充 电站由料
机身。
⑶ 酸液室布置一个长×宽为 ３ ｍ×２ｍ 的平台，硫酸缸放
置其上，标高比电瓶加酸口高 ２ ｍ，酸液经软管及阀门后可以
直接加入电瓶内。
２ 起重机及其承载梁、跑道的安装
２．１ 承载梁的安装
承载梁由 ２０ 根工字钢梁组构成，相邻梁组间距 ２ ｍ，均
匀分布于修理室和充电室，每个工字钢梁由 ２ 根 ４ ｍ 长 １ ２ ＃
第 ３３ 卷 ２００５ 年第 １２ 期
斯突出以及冲击地压等多种灾害俱全，特别是瓦斯危害十分严 重。２００４ 年 ５ 月，矿里决定将原ＫＪ－４煤矿瓦斯监控系统升级。 升级后的 ＫＪ ２０００ 煤矿瓦斯监控系统主要用于监控低浓度瓦 斯，同时还监控瓦斯超限断电状态、局部通风机开／ 停、注水泵 开／ 停、瓦斯抽放泵开／ 停。相对于 Ｋ Ｊ － ４ 系统来说，Ｋ Ｊ ２ ０ ０ ０ 系统不但提高了运算速度和存储容量，还增加了许多功能。