淺析西銘礦選煤廠瓦斯監測監控系統升級改造

李育峰

(西山煤電集團 西銘礦選煤廠， 山西 太原 030052)

安全監控系統在煤礦安全生產和預防事故發生、提高生產效益方面起著至關重要的作用。西銘礦選煤廠瓦斯監控系統已不能滿足生產要求，選用智能化、融合性更強的KJ90X數字化瓦斯安全監控系統對原有瓦斯監控系統進行改造。

1 瓦斯監測系統現狀及存在的問題

西銘礦選煤廠原瓦斯監控系統為2007年建廠安裝的KJ160N系統，該系統由山西美安科技公司生產，在該廠調度室安裝，有主機、光電轉換器、打印機、聲光報警等裝置。在現場105配電室、跨線倉上空間、精(原)煤倉下2號配電室等9處不同瓦斯區域設置了分站及電源9臺，安裝有甲烷傳感器45臺。

改造前該系統運行過程中存在以下問題：

1) 安全監控系統及組成設備抗電磁干擾性差，時常出現傳輸中斷等不穩定現象。

2) 傳輸速率慢，監控軟件響應時間較長，系統反應慢，未實現環網。

3) 無法實現上傳中斷報警、分級報警和軟件分析功能，報警時無法識別是預警還是瓦斯超限報警。

4) 現用分站的本安板電容壽命較短，曾在新原煤倉上分站出現故障，檢查發現本安板損壞。

5) 系統未實現風電閉鎖和瓦斯電閉鎖。

6) 軟件功能單一，缺少融合功能。

7) 現場的瓦斯傳感器使用壽命較短，部分瓦斯傳感器尚在保修期內就已無法通過強檢。

2 改造方案

該次改造采用的是KJ90X安全監控系統，組建工業以太環網+現場總線的信息傳輸平臺，主干網絡的敷設系統采用光纖，分站至中心站交換機的光纖升級為數字化傳輸數據。根據選煤廠生產工藝實際，鑒于原毛煤系統130皮帶管轄權劃歸西銘礦，故安設于131皮帶機頭的分站撤銷；整合237刮板處和105配電室分站所接傳感器數量，毛煤倉下瓦斯傳感器改接到105配電室分站，由此分站布置地點由原來的9處減為7處，瓦斯傳感器數目不變。同時升級傳感器與分站，使傳感器防護等級由IP54升級到IP65. 具體系統結構示意圖見圖1.

圖1 新監控系統結構示意圖

1) 將選煤廠瓦斯區域劃分為原煤倉上下、精煤倉上下、皮帶走廊5個區域，在不影響正常生產的情況下，根據生產情況按區域逐步鋪設光纜以及通信線纜。

2) 分區域安裝分站及傳感器設備，改造期間每拆除1個區域舊傳感器，必須接入1個新傳感器，并將其并入新系統，同時將信號傳至西銘礦監控機房，以保證改造期間上傳不中斷。

3) 分區域進行分站及各類傳感器的調試，待選煤廠設備數據上傳全部改造完畢，新系統運行正常后拆除舊系統所有設備。

4) 根據近3年來生產過程中瓦斯涌出量的實際情況，設置不同的報警級別，做出分級響應，完善新系統就地斷電功能。

5) 新系統監控主機采用雙機熱備，監控系統設置防火墻，建立災難恢復體系保障安全。

3 改造現場實踐

1) 準備車間主要擔負原煤的拉運存儲，所轄新舊系統運輸工藝復雜，皮帶分布面積廣，不僅數量多達20余部，而且部分皮帶鋪設長度均接近300 m，故在準備車間調度室增設1臺瓦斯監控顯示機，具有瓦斯超限、斷電聲光報警功能。

2) 施工前，必須檢查施工環境20 m范圍內的瓦斯濃度，符合規定方可施工。

3) 考慮到在高處安裝的傳感器探頭標校問題，施工中必須設計滑輪或轉盤等方式便于升降移動。皮帶運輸機上方的傳感器探頭要留以探頭為中心到走廊橋架距離1.5倍長度的數據線。

4) 布置光纖和信號電纜時，需與動力電纜分開走線，系統底層網絡建設纜線必須使用阻燃信號屏蔽纜線，所有纜線必須進入電纜橋架，無橋架時必須架設穿線管，纜線穿線管使用不銹鋼管，并使用接地線將穿線管與整個接地網進行連接。

5) 布設線纜應有冗余，交接間、設備間一般預留3～6 m，工作區為0.3～0.6 m；彎曲線纜曲率半徑不小于纜線外徑的20倍。

4 改造效果分析

KJ90X系統采用了工業以太環網與數字化傳輸技術，提升了系統抗干擾性、實時性、可靠性；實現了分級報警和區域斷電功能；實現了系統定期的自診斷、自評估功能，能夠預先發現系統在安裝使用中存在的問題。主要體現在系統軟件具有傳感器等設備參數設置錯誤提醒功能，可對傳感器漏裝，報警、斷電、復電門限設置錯誤進行診斷并提醒；具有傳感器定期未標校提醒功能；具有分站、傳感器、電源箱、控制器工作狀態監測功能，可檢測設備軟硬件故障、通信故障等；可監測電源箱交直流狀態、電池狀態信息，具備遠程充放電管理功能。中心站軟件具有雙機熱備異常、數據存儲異常、通信異常等自診斷并提醒功能。該功能加強了對偽數據的標注，特別是多系統融合條件下的異常數據與綜合數據的分析；提升了系統性能指標，增加了采用如MD5、RSA算法的加密存儲功能。系統巡檢時間不大于10 s，異地斷電時間不超過20 s，最短縮至5 s；就地斷電時間不超過2 s；新監控系統供電電源最高可達8 h，同時具有遠程監測功能。

KJ90X系統自2019年9月投入使用以來，總體運行穩定，經統計，發生數據傳輸中斷、系統超限誤報警、標校上傳過程中死機等現象均保持“0”的記錄。同時，監控軟件預留有端口，支持多網多系統融合，實現了與西銘礦監控系統統一運行，完善了CO和風機開停傳感器的安設， 實現了風電、瓦斯電閉鎖。

5 結 語

通過升級改造運行KJ90X安全監控系統，強化了安全監測監控信息的深度分析和數據融合，彌補了以往重采集輕分析的缺陷，實現了更加智能的分級報警及邏輯業務報警，提升了選煤廠瓦斯管理水平，從根本上提高了安全預測預警水平，為選煤廠下一步多系統的融合聯動和智能化廠建設打下堅實的基礎。