KJ30瓦斯抽放监控系统设计方案

KJ30瓦斯抽放监控系统设计方案

1.需求分析

瓦斯抽放监控系统的建设，是提供煤矿瓦斯综合治理，实现煤矿安全生产的基础系统之一。为保证瓦斯抽采系统可靠运行，加快煤矿瓦斯抽采利用，促进煤矿安全生产形势稳定好转，为创建安全、高效、现代化矿井提供技术支撑。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。

1.1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：

1)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；

2)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；

3)实现泵站各项工况参数的在线监测；

1.2工程建设需求

本工程建设时，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辅助设备，只需增加监控终端。

2设计原则及依据

2.1设计原则

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，使用目前成熟、稳定且先进的技术，来整体规划和设计系统方案结构。系统将遵循以下原则：

1、先进性

系统既要采用先进、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，又要注意结构、设备等的相对成熟度。要求采用的设备、技术不但能

反映业界的先进水平，而且具有一定的前瞻性，在未来若干年能占主导地位。

2、实时性

由于瓦斯抽放对于煤矿安全生产的重要性。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能力。

3、高可靠性

实时监控的不可间断性决定了在系统设计中必须考虑提高设备运行的可靠性；因此，在系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性。

4、灵活性

整个系统必须满足便于安装、便于管理、便于维护、便于使用的要求。

5、经济性

在一定的资金资源下，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。所有设备的选型配置和采购订货，坚持性能价格比最优的原则，同时兼顾供货商的资信度和维修服务能力。

2.2设计依据

完善的设计方案要有坚实的设计依据和基础，本次瓦斯抽放监控系统的建设研究院严格遵循以下煤矿行业相关设计规及标准进行本方案的设计：?《煤矿安全监控系统通用技术要求（AQ6201-2006）》

?《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规》(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安全型电路和电气设备要求》

?《煤矿安全规程（2010版）》

?《煤矿安全质量标准化标准》

?《煤矿瓦斯抽放规（AQ1027-2006）》

?《KJ30型瓦斯抽放监控系统产品企业标准》

?《煤矿安全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》

3项目概况

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。

4主要安装设备配置

为了保障三河口煤矿瓦斯系统运行的安全性和可靠性，为其配套可靠性高，计量精确且运行稳定的瓦斯抽放监测监控系统是必不可少的。根据《4、项目概况》的瓦斯抽放系统的总体情况说明，对如下项目进行监测。

4.1参数监测

1)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；

2)进气管路、出气管路防回火装置各安设压差传感器一台；

3)泵房安设环境瓦斯传感器4台；

4)瓦斯泵站下风侧栅栏外设置一台甲烷传感器；

5)泵房安设环境温度传感器一台；

6)每台抽放泵安设开停传感器、缺水传感器、泵轴温传感器；

7)每台抽放泵电机安设轴温传感器；

8)每台循环水泵安设开停传感器一台；

9)两个水池分别安设水位传感器、水温传感器各一台；

10)瓦斯泵总进水管安设水压传感器一台；

11)泵房安设2台监控分站。

4.2被控设备

瓦斯泵（电机）的缺水保护控制，环境瓦斯超限自动报警控制。

5系统结构

5.1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、设备控制于一身，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、供气参数等进行实时监测及部分参数计量，并根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行自动控制，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，数据共享方便、快捷、有效，各层次之间的数据传输稳定、可靠。

监测功能由所有传感器分别实现，然后通过监控柜采集整理并上传数据至中心站，最后通过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。

监控功能则依靠监测所得各项数据，实时判断是否满足控制条件，以上位机运算和下发控制指令、PLC可编程控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。

5.2系统结构

KJ30瓦斯抽放监控系统采用应用管理、显示控制、检测与执行三层结构。其中应用管理层：上位机负责实时监控整个抽放系统所有设备的运行状态、采集监测数据，判断控制条件，下发控制指令，共享控制权力（实现网络远程控制）、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。

显示控制层：显示控制柜/PLC控制柜负责采集现场各传感器数据、数据计量及操作控制、故障保护、面板操作、现场数据显示、声光报警、控制现场所有受控设备，通过储存的程序指令以条件式地判断分别精确地实现远程控制等。

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。系统结构如图1所示：

图1 KJ30瓦斯抽放监控系统拓扑图

6系统功能

1)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；

2)根据以上管道参数自动计算出管道标况纯流量；

3)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；

4)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达到报警值时，系统进行声光报警并显示该点报警信息；

5)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；

6)具有瓦斯抽放泵断水保护功能，当瓦斯抽放泵缺水时报警并显示该点报警信息；

7)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；

8)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；

9)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（密码保护），即可以浏览瓦斯抽放系统的运行情况；

10)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；

11)可以进行历史数据查询、报警查询和报表打印功能，对数据的保存在10年以上；

12)在上位机所有的操作都具有操作权限管理和操作记录功能；

13)可以在中心站进行报警点等参数设置。

14)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。

15)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Internet WEB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，如果以广域网方式实现数据发布及共享则需当前中心站主机有广域网静态IP地址及域名映射。

7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，采取了与国外先进技术相同的途径，设备性能指标达到了国际先进水平，很好地解决了国煤矿生产企业长期以来瓦斯抽放过程中瓦斯浓度、流量测量不准确的难题。

7.1管道红外甲烷传感器

自主研发的管道红外甲烷传感器，采取了温度、压力补偿以及气体预处理措施，不仅整体技术指标达到国外同类产品的水平，还能适用于正压端、负压端等复杂工况（国外同类产品由于无压力补偿、无气体预处理措施，只能用于排空端使用）。