浅析西铭矿选煤厂瓦斯监测监控系统升级改造

李育峰

(西山煤电集团 西铭矿选煤厂， 山西 太原 030052)

安全监控系统在煤矿安全生产和预防事故发生、提高生产效益方面起着至关重要的作用。西铭矿选煤厂瓦斯监控系统已不能满足生产要求，选用智能化、融合性更强的KJ90X数字化瓦斯安全监控系统对原有瓦斯监控系统进行改造。

1 瓦斯监测系统现状及存在的问题

西铭矿选煤厂原瓦斯监控系统为2007年建厂安装的KJ160N系统，该系统由山西美安科技公司生产，在该厂调度室安装，有主机、光电转换器、打印机、声光报警等装置。在现场105配电室、跨线仓上空间、精(原)煤仓下2号配电室等9处不同瓦斯区域设置了分站及电源9台，安装有甲烷传感器45台。

改造前该系统运行过程中存在以下问题：

1) 安全监控系统及组成设备抗电磁干扰性差，时常出现传输中断等不稳定现象。

2) 传输速率慢，监控软件响应时间较长，系统反应慢，未实现环网。

3) 无法实现上传中断报警、分级报警和软件分析功能，报警时无法识别是预警还是瓦斯超限报警。

4) 现用分站的本安板电容寿命较短，曾在新原煤仓上分站出现故障，检查发现本安板损坏。

5) 系统未实现风电闭锁和瓦斯电闭锁。

6) 软件功能单一，缺少融合功能。

7) 现场的瓦斯传感器使用寿命较短，部分瓦斯传感器尚在保修期内就已无法通过强检。

2 改造方案

该次改造采用的是KJ90X安全监控系统，组建工业以太环网+现场总线的信息传输平台，主干网络的敷设系统采用光纤，分站至中心站交换机的光纤升级为数字化传输数据。根据选煤厂生产工艺实际，鉴于原毛煤系统130皮带管辖权划归西铭矿，故安设于131皮带机头的分站撤销；整合237刮板处和105配电室分站所接传感器数量，毛煤仓下瓦斯传感器改接到105配电室分站，由此分站布置地点由原来的9处减为7处，瓦斯传感器数目不变。同时升级传感器与分站，使传感器防护等级由IP54升级到IP65. 具体系统结构示意图见图1.

图1 新监控系统结构示意图

1) 将选煤厂瓦斯区域划分为原煤仓上下、精煤仓上下、皮带走廊5个区域，在不影响正常生产的情况下，根据生产情况按区域逐步铺设光缆以及通信线缆。

2) 分区域安装分站及传感器设备，改造期间每拆除1个区域旧传感器，必须接入1个新传感器，并将其并入新系统，同时将信号传至西铭矿监控机房，以保证改造期间上传不中断。

3) 分区域进行分站及各类传感器的调试，待选煤厂设备数据上传全部改造完毕，新系统运行正常后拆除旧系统所有设备。

4) 根据近3年来生产过程中瓦斯涌出量的实际情况，设置不同的报警级别，做出分级响应，完善新系统就地断电功能。

5) 新系统监控主机采用双机热备，监控系统设置防火墙，建立灾难恢复体系保障安全。

3 改造现场实践

1) 准备车间主要担负原煤的拉运存储，所辖新旧系统运输工艺复杂，皮带分布面积广，不仅数量多达20余部，而且部分皮带铺设长度均接近300 m，故在准备车间调度室增设1台瓦斯监控显示机，具有瓦斯超限、断电声光报警功能。

2) 施工前，必须检查施工环境20 m范围内的瓦斯浓度，符合规定方可施工。

3) 考虑到在高处安装的传感器探头标校问题，施工中必须设计滑轮或转盘等方式便于升降移动。皮带运输机上方的传感器探头要留以探头为中心到走廊桥架距离1.5倍长度的数据线。

4) 布置光纤和信号电缆时，需与动力电缆分开走线，系统底层网络建设缆线必须使用阻燃信号屏蔽缆线，所有缆线必须进入电缆桥架，无桥架时必须架设穿线管，缆线穿线管使用不锈钢管，并使用接地线将穿线管与整个接地网进行连接。

5) 布设线缆应有冗余，交接间、设备间一般预留3～6 m，工作区为0.3～0.6 m；弯曲线缆曲率半径不小于缆线外径的20倍。

4 改造效果分析

KJ90X系统采用了工业以太环网与数字化传输技术，提升了系统抗干扰性、实时性、可靠性；实现了分级报警和区域断电功能；实现了系统定期的自诊断、自评估功能，能够预先发现系统在安装使用中存在的问题。主要体现在系统软件具有传感器等设备参数设置错误提醒功能，可对传感器漏装，报警、断电、复电门限设置错误进行诊断并提醒；具有传感器定期未标校提醒功能；具有分站、传感器、电源箱、控制器工作状态监测功能，可检测设备软硬件故障、通信故障等；可监测电源箱交直流状态、电池状态信息，具备远程充放电管理功能。中心站软件具有双机热备异常、数据存储异常、通信异常等自诊断并提醒功能。该功能加强了对伪数据的标注，特别是多系统融合条件下的异常数据与综合数据的分析；提升了系统性能指标，增加了采用如MD5、RSA算法的加密存储功能。系统巡检时间不大于10 s，异地断电时间不超过20 s，最短缩至5 s；就地断电时间不超过2 s；新监控系统供电电源最高可达8 h，同时具有远程监测功能。

KJ90X系统自2019年9月投入使用以来，总体运行稳定，经统计，发生数据传输中断、系统超限误报警、标校上传过程中死机等现象均保持“0”的记录。同时，监控软件预留有端口，支持多网多系统融合，实现了与西铭矿监控系统统一运行，完善了CO和风机开停传感器的安设， 实现了风电、瓦斯电闭锁。

5 结 语

通过升级改造运行KJ90X安全监控系统，强化了安全监测监控信息的深度分析和数据融合，弥补了以往重采集轻分析的缺陷，实现了更加智能的分级报警及逻辑业务报警，提升了选煤厂瓦斯管理水平，从根本上提高了安全预测预警水平，为选煤厂下一步多系统的融合联动和智能化厂建设打下坚实的基础。