低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，屬于瓦斯管道輸送安全監(jiān)控【技術領域】。該系統(tǒng)包括監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)傳輸接口、監(jiān)控分站、水位控制器、水位傳感器、補排水裝置、水封阻火泄爆裝置、爆炸信號控制器、沖擊波傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器、供電轉換裝置、抑爆器、阻爆閥門和報警裝置。監(jiān)控主機通過數(shù)據(jù)傳輸接口與監(jiān)控分站進行通信，監(jiān)控分站分別與水位控制器、爆炸信號控制器、沖擊波傳感器、供電轉換裝置相連。本監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有監(jiān)控手段豐富、實時不間斷、響應迅速、可靠性高等優(yōu)點,是專門為低濃度瓦斯抽放和利用設計的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，是低濃度瓦斯輸送、利用的重要安全保障措施，是實現(xiàn)監(jiān)測自動化、控制自動化和管理自動化的基礎系統(tǒng)。
【專利說明】低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于瓦斯管道輸送安全監(jiān)控【技術領域】，具體涉及一種低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]礦井瓦斯是煤礦發(fā)生重大安全事故的主要根源，同時瓦斯又是一種優(yōu)質資源，將煤層中的瓦斯抽出并加以利用，既可以防止和減少煤礦重大瓦斯事故的發(fā)生，保證礦井安全生產(chǎn)，又可保護礦區(qū)環(huán)境、增加優(yōu)質資源，獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，國家對瓦斯抽放工作非常重視，將礦井瓦斯抽采作為礦井瓦斯治理的根本措施，提出“先抽后采、能抽盡抽、以用促抽”的十二字方針。許多煤礦企業(yè)都在加大瓦斯抽采工作的力度，擴大抽采范圍，把瓦斯抽采提升到“生命工程和資源工程”的高度。
[0003]然而，在全國已有的礦井瓦斯抽采量中，約80%以上屬于采空區(qū)或采動卸壓區(qū)抽出的瓦斯，而其中又有70%以上的瓦斯抽采量其瓦斯?jié)舛鹊陀?0%，屬于低濃度瓦斯(瓦斯?jié)舛?lt; 30%)抽采范圍，甚至有相當一部分抽采瓦斯?jié)舛鹊陀?0% (標準狀態(tài)的瓦斯爆炸濃度限為5?16%，狀態(tài)的改變會促使爆炸限的改變)，由于這部分瓦斯的濃度在爆炸界限內，輸送和利用、排放過程都存在嚴重的安全隱患。
[0004]按照現(xiàn)行“煤礦安全規(guī)程”規(guī)定:利用瓦斯時，瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?0%，且在利用瓦斯的系統(tǒng)中必須裝設有防回火、防回氣和防爆炸作用的安全裝置。不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯設備時，抽放瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?5%。因此，這種低濃度瓦斯不能得到有效利用，也不能實現(xiàn)安全抽采。
[0005]目前許多抽出的低濃度瓦斯是在井下排入回風流中，還有一部分瓦斯是通過放空管排入大氣中。排入井下回風流中的瓦斯不能有效減少井下通風的壓力，對煤礦安全始終存在隱患；排入大氣中的瓦斯在多雷區(qū)附近上空可能出現(xiàn)火源的區(qū)域是一個重大危險源；低濃度瓦斯利用時，利用端可能產(chǎn)生的火源會使整個管路中的低濃度瓦斯處于非常危險的狀態(tài)。因此，低濃度瓦斯的抽采和利用必須具有能夠確保瓦斯輸送安全性的技術和設備設施，確保低濃度瓦斯抽采和利用系統(tǒng)的安全可靠性，否則將可能造成礦毀人亡的重特大惡性事故。
[0006]此前我國煤礦瓦斯利用的輸送設備都是按照最低瓦斯?jié)舛?0%設計的，顯然完全不能滿足低濃度瓦斯氣體安全輸送的要求。

【發(fā)明內容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，通過監(jiān)控中心與輸送現(xiàn)場相交互、多信號監(jiān)測、多級抑爆阻爆，實現(xiàn)了低濃度瓦斯輸送管道多參數(shù)實時在線監(jiān)測。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0009]一種低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)傳輸接口、監(jiān)控分站、水位控制器、水位傳感器、補排水裝置、水封阻火泄爆裝置、爆炸信號控制器、火焰?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器、供電轉換裝置、抑爆器、阻爆閥門和報警裝置；監(jiān)控主機通過數(shù)據(jù)傳輸接口與監(jiān)控分站進行通信，監(jiān)控分站分別與水位控制器、爆炸信號控制器、供電轉換裝置相連；水位控制器還分別與水位傳感器、補排水裝置、水封阻火泄爆裝置相連；爆炸信號控制器還分別與火焰?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器、供電轉換裝置相連；供電轉換裝置分別與抑爆器、阻爆閥門及報警裝置相連。
[0010]進一步，本系統(tǒng)還包括備用機，所述備用機實時鏡像備份監(jiān)控主機，以便在監(jiān)控主機發(fā)生故障時，實時自動切換至備用機進行工作。
[0011]進一步，所述低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還包括沖擊波傳感器，所述沖擊波傳感器負責監(jiān)測管道中發(fā)送爆炸時產(chǎn)生的沖擊波，并通過供電轉換裝置啟動阻爆閥門及抑爆器，阻斷輸送管道并撲滅管道中逆流而回的火焰同時向監(jiān)控分站發(fā)出報警信號。
[0012]進一步，所述火焰?zhèn)鞲衅鲗儆诘V用本質安全型設備，采用高速反應的光電式敏感元件。
[0013]進一步，所述壓力傳感器屬于礦用本質安全型設備，采用高精度擴散硅壓作為敏感元件。
[0014]進一步，所述報警裝置采用礦用本安型聲光報警器。
[0015]進一步，所述水封阻火泄爆裝置由進氣管、出氣管、水封阻火泄爆桶體、進放水閥門、玻璃管水位計組成，能在煤礦抽放瓦斯發(fā)生意外爆炸事故時，阻止爆炸產(chǎn)生的沖擊波破壞抽放系統(tǒng)，并隔斷爆炸產(chǎn)生的火焰導入井下，防止事故擴大。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本系統(tǒng)主要對低濃度瓦斯輸送管道的各種參數(shù)進行實時在線監(jiān)測，輸出控制信號，保障低濃度瓦斯輸送、利用的安全。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、處理、儲存、顯示、斷電控制、超限報警和遠距離通訊等功能，在瓦斯輸送發(fā)生爆炸或燃燒時，能控制多級抑爆阻燃裝置卸除爆炸或燃燒產(chǎn)生的過壓，撲滅火焰，及時阻斷輸送管道。本監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有監(jiān)控手段豐富、實時不間斷、響應迅速、可靠性高等優(yōu)點，是專門為低濃度瓦斯抽放和利用設計的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，是低濃度瓦斯輸送、利用的重要安全保障措施，是實現(xiàn)監(jiān)測自動化、控制自動化和管理自動化的基礎系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明:
[0018]圖1為本系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0020]圖1為本系統(tǒng)的結構示意圖，如圖所示，本系統(tǒng)包括監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)傳輸接口、監(jiān)控分站、水位控制器、水位傳感器、補排水裝置、水封阻火泄爆裝置、爆炸信號控制器、火焰?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器、供電轉換裝置、抑爆器、阻爆閥門和報警裝置；監(jiān)控主機通過數(shù)據(jù)傳輸接口與監(jiān)控分站進行通信，監(jiān)控分站分別與水位控制器、爆炸信號控制器、供電轉換裝置相連；水位控制器還分別與水位傳感器、補排水裝置、水封阻火泄爆裝置相連；爆炸信號控制器還分別與火焰?zhèn)鞲衅鳌毫鞲衅?、供電轉換裝置相連；供電轉換裝置分別與抑爆器、阻爆閥門及報警裝置相連。
[0021]監(jiān)控主機通過數(shù)據(jù)傳輸接口與現(xiàn)場監(jiān)控分站連接，監(jiān)控分站實時監(jiān)測爆炸信號控制器、水位控制器、沖擊波傳感器的信號，并送入監(jiān)控主機記錄、顯示，同時，備用機實時鏡像備份監(jiān)控主機，以便在監(jiān)控主機發(fā)生故障時，實時監(jiān)控軟件自動切換至備用機上運行。爆炸信號控制器負責監(jiān)測火焰?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器的信號，并在爆炸或燃燒發(fā)生時通過供電轉換裝置啟動阻爆閥門及抑爆器，阻斷輸送管道并撲滅管道中逆流而回的火焰同時向監(jiān)控分站發(fā)出報警信號。水位控制器通過水位傳感器監(jiān)控水封阻火泄爆裝置中的水位，以確保水封阻火泄爆裝置有效并將水位信息發(fā)送至監(jiān)控分站。沖擊波傳感器負責監(jiān)測管道中發(fā)送爆炸時產(chǎn)生的沖擊波，并通過供電轉換裝置啟動阻爆閥門及抑爆器，阻斷輸送管道并撲滅管道中逆流而回的火焰同時向監(jiān)控分站發(fā)出報警信號。整體系統(tǒng)形成一個監(jiān)控中心與輸送現(xiàn)場相交互、多信號監(jiān)測、多級抑爆阻爆、實時在線監(jiān)控的網(wǎng)絡系統(tǒng)。監(jiān)控主機裝有實時監(jiān)控軟件，能通過數(shù)據(jù)傳輸接口實時在線監(jiān)測、顯示各監(jiān)控分站采集的傳感器信號，監(jiān)控各級執(zhí)行器，并將監(jiān)測信息實時鏡像備份至備用機。在監(jiān)控主機發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動切換至備用機運行。
[0022]所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸接口主要用于地面監(jiān)控中心，屬礦用一般兼本質安全型設備，負責監(jiān)控主機和監(jiān)控分站進行數(shù)據(jù)交換，具有通信距離遠，操作簡單、維護量小、使用安全可靠、防雷擊等特點。所述監(jiān)控分站是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制裝置，屬礦用本質安全型設備，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、儲存、顯示、斷電控制、超限報警、紅外遙控接收和遠距離通訊等功能，是一種以嵌入式微控制器為核心的智能儀器，可掛接多種傳感器，能對傳感器信號、設備開停狀態(tài)等進行連續(xù)監(jiān)測，并與監(jiān)控主機交換實時數(shù)據(jù)。所述的實時監(jiān)控軟件具備多通道數(shù)據(jù)采集、處理、儲存、顯示、用戶管理、數(shù)據(jù)庫維護、斷電控制、超限報警、報表輸出和遠程控制功能，運行可靠穩(wěn)定，維護便利，能根據(jù)實際需要靈活增減功能模塊，實現(xiàn)二次開發(fā)。
[0023]所述爆炸信號控制器屬礦用本質安全型設備，是一種以嵌入式微控制器為核心的智能儀器。其配接火焰?zhèn)鞲衅骱蛪毫鞲衅饕员O(jiān)測管道爆炸信息，具有快速監(jiān)測，快速發(fā)出控制信號的功能。所述火焰?zhèn)鞲衅鲗俚V用本質安全型設備，采用高速反應的光電式敏感元件，能對管道中發(fā)生燃燒或爆炸時產(chǎn)生的光信號做出快速反應。所述壓力傳感器屬礦用本質安全型設備，采用高精度擴散硅壓作為敏感元件，彈性高、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動，能對管道中發(fā)生燃燒或爆炸時產(chǎn)生的壓力異常做出快速反應。
[0024]所述供電轉換裝置屬礦用隔爆兼本安型設備，用于將接收的弱電控制信號轉換成強電控制信號并進行大功率輸出，以驅動阻爆閥門、抑爆器及報警裝置，響應速度快，能自動切斷大功率輸出以自我保護。所述阻爆閥門屬礦用隔爆型安全設備，其在供電轉換裝置的驅動下，能快速啟動閥板動作，關斷管道以阻斷火焰?zhèn)鞑ネǖ?。所述抑爆器屬礦用隔爆型安全設備，其在供電轉換裝置的驅動下，能快速動作，向輸送管道內排出大量抑燃物質，撲滅火焰。所述報警裝置礦用本質安全型設備，其在供電轉換裝置的驅動或監(jiān)控分站的控制下，能快速響應，發(fā)出聲光報警信號。
[0025]所述水封阻火泄爆裝置由進氣管、出氣管、水封阻火泄爆桶體、水位傳感器、水位控制器、進放水閥門、玻璃管水位計組成，能在煤礦抽放瓦斯發(fā)生意外爆炸事故時，阻止爆炸產(chǎn)生的沖擊波破壞抽放系統(tǒng)，并隔斷爆炸產(chǎn)生的火焰導入井下，防止事故擴大。
[0026]所述水位控制器屬礦用隔爆兼本質安全型礦用控制器，是一種以嵌入式微控制器為核心的智能儀器，通過水位傳感器監(jiān)測水位，并控制電磁閥的通斷，以及時為傳感器監(jiān)測的容器進行實時補、排水，使密閉容器水位恒定在一定的高度。所述水位傳感器是以嵌入式微處理器為核心的智能儀表，屬礦用本質安全型礦用傳感器，能不受溫度和掛料影響，并可進行調整和標定。所述沖擊波傳感器屬本質安全型設備，能將產(chǎn)生的沖擊波通過傳動機構轉化成電信號，輸出爆炸監(jiān)測信號給監(jiān)控分站，同時利用供電轉換裝置進行輸出，驅動阻爆閥門工作。
[0027]最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。
【權利要求】
1.一種低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)傳輸接口、監(jiān)控分站、水位控制器、水位傳感器、補排水裝置、水封阻火泄爆裝置、爆炸信號控制器、火焰?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器、供電轉換裝置、抑爆器、阻爆閥門和報警裝置；監(jiān)控主機通過數(shù)據(jù)傳輸接口與監(jiān)控分站進行通信，監(jiān)控分站分別與水位控制器、爆炸信號控制器、供電轉換裝置相連；水位控制器還分別與水位傳感器、補排水裝置、水封阻火泄爆裝置相連；爆炸信號控制器還分別與火焰?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器、供電轉換裝置相連；供電轉換裝置分別與抑爆器、阻爆閥門及報警裝置相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:還包括備用機，所述備用機實時鏡像備份監(jiān)控主機，以便在監(jiān)控主機發(fā)生故障時，實時自動切換至備用機進行工作。
3.根據(jù)權利要求1所述的低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還包括沖擊波傳感器，所述沖擊波傳感器負責監(jiān)測管道中發(fā)送爆炸時產(chǎn)生的沖擊波，并通過供電轉換裝置啟動阻爆閥門及抑爆器，阻斷輸送管道并撲滅管道中逆流而回的火焰同時向監(jiān)控分站發(fā)出報警信號。
4.根據(jù)權利要求1所述的低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述火焰?zhèn)鞲衅鲗儆诘V用本質安全型設備，采用高速反應的光電式敏感元件。
5.根據(jù)權利要求1所述的低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力傳感器屬于礦用本質安全型設備，采用高精度擴散硅壓作為敏感元件。
6.根據(jù)權利要求1所述的低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述報警裝置采用礦用本安型聲光報警器。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的低濃度瓦斯輸送安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述水封阻火泄爆裝置由進氣管、出氣管、水封阻火泄爆桶體、進放水閥門、玻璃管水位計組成，能在煤礦抽放瓦斯發(fā)生意外爆炸事故時，阻止爆炸產(chǎn)生的沖擊波破壞抽放系統(tǒng)，并隔斷爆炸產(chǎn)生的火焰導入井下，防止事故擴大。
【文檔編號】E21F17/18GK103628921SQ201310677335
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權日:2013年12月12日
【發(fā)明者】文光才, 劉勝, 林雪峰, 岳建平, 楊娟, 李柏均, 唐勇, 任文賢, 邱飛, 劉虎, 周燕, 柴慶凱, 常宇, 吳益曉, 丁業(yè)平, 劉娟, 王藝樹, 陳德敏, 楊繼明 申請人:中煤科工集團重慶研究院有限公司