低浓度瓦斯输送安全监测监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，属于瓦斯管道输送安全监控【技术领域】。该系统包括监控主机、数据传输接口、监控分机、水位控制器、水位传感器、补排水装置、水封阻火泄爆装置、爆炸信号控制器、冲击波传感器、火焰传感器、压力传感器、供电转换装置、抑爆器、阻爆阀门和报警装置。监控主机通过数据传输接口与监控分机进行通信，监控分机分别与水位控制器、爆炸信号控制器、冲击波传感器、供电转换装置相连。本监测监控系统具有监控手段丰富、实时不间断、响应迅速、可靠性高等优点,是专门为低浓度瓦斯抽放和利用设计的监测监控系统，是低浓度瓦斯输送、利用的重要安全保障措施，是实现监测自动化、控制自动化和管理自动化的基础系统。
【专利说明】低浓度瓦斯输送安全监测监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于瓦斯管道输送安全监控【技术领域】，具体涉及一种低浓度瓦斯输送安全监测监控系统。
【背景技术】
[0002]矿井瓦斯是煤矿发生重大安全事故的主要根源，同时瓦斯又是一种优质资源，将煤层中的瓦斯抽出并加以利用，既可以防止和减少煤矿重大瓦斯事故的发生，保证矿井安全生产，又可保护矿区环境、增加优质资源，获得较好的经济效益和社会效益。因此，国家对瓦斯抽放工作非常重视，将矿井瓦斯抽采作为矿井瓦斯治理的根本措施，提出“先抽后采、能抽尽抽、以用促抽”的十二字方针。许多煤矿企业都在加大瓦斯抽采工作的力度，扩大抽采范围，把瓦斯抽采提升到“生命工程和资源工程”的高度。
[0003]然而，在全国已有的矿井瓦斯抽采量中，约80%以上属于采空区或采动卸压区抽出的瓦斯，而其中又有70%以上的瓦斯抽采量其瓦斯浓度低于30%，属于低浓度瓦斯(瓦斯浓度< 30%)抽采范围，甚至有相当一部分抽采瓦斯浓度低于20% (标准状态的瓦斯爆炸浓度限为5?16%，状态的改变会促使爆炸限的改变)，由于这部分瓦斯的浓度在爆炸界限内，输送和利用、排放过程都存在严重的安全隐患。
[0004]按照现行“煤矿安全规程”规定:利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30%，且在利用瓦斯的系统中必须装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置。不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯设备时，抽放瓦斯浓度不得低于25%。因此，这种低浓度瓦斯不能得到有效利用，也不能实现安全抽采。
[0005]目前许多抽出的低浓度瓦斯是在井下排入回风流中，还有一部分瓦斯是通过放空管排入大气中。排入井下回风流中的瓦斯不能有效减少井下通风的压力，对煤矿安全始终存在隐患；排入大气中的瓦斯在多雷区附近上空可能出现火源的区域是一个重大危险源；低浓度瓦斯利用时，利用端可能产生的火源会使整个管路中的低浓度瓦斯处于非常危险的状态。因此，低浓度瓦斯的抽采和利用必须具有能够确保瓦斯输送安全性的技术和设备设施，确保低浓度瓦斯抽采和利用系统的安全可靠性，否则将可能造成矿毁人亡的重特大恶性事故。
[0006]此前我国煤矿瓦斯利用的输送设备都是按照最低瓦斯浓度30%设计的，显然完全不能满足低浓度瓦斯气体安全输送的要求。
实用新型内容
[0007]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，通过监控中心与输送现场相交互、多信号监测、多级抑爆阻爆，实现了低浓度瓦斯输送管道多参数实时在线监测。
[0008]为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0009]一种低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，包括监控主机、数据传输接口、监控分机、水位控制器、水位传感器、补排水装置、水封阻火泄爆装置、爆炸信号控制器、火焰传感器、压力传感器、供电转换装置、抑爆器、阻爆阀门和报警装置；监控主机通过数据传输接口与监控分机进行通信，监控分机分别与水位控制器、爆炸信号控制器、供电转换装置相连；水位控制器还分别与水位传感器、补排水装置、水封阻火泄爆装置相连；爆炸信号控制器还分别与火焰传感器、压力传感器、供电转换装置相连；供电转换装置分别与抑爆器、阻爆阀门及报警装置相连。
[0010]进一步，本系统还包括备用机，所述备用机实时镜像备份监控主机，以便在监控主机发生故障时，实时自动切换至备用机进行工作。
[0011]进一步，所述低浓度瓦斯输送安全监测监控系统还包括冲击波传感器，所述冲击波传感器负责监测管道中发送爆炸时产生的冲击波，并通过供电转换装置启动阻爆阀门及抑爆器，阻断输送管道并扑灭管道中逆流而回的火焰同时向监控分站发出报警信号。
[0012]进一步，所述火焰传感器属于矿用本质安全型设备，采用高速反应的光电式敏感元件。
[0013]进一步，所述压力传感器属于矿用本质安全型设备，采用高精度扩散硅压作为敏感元件。
[0014]进一步，所述报警装置采用矿用本安型声光报警器。
[0015]进一步，所述水封阻火泄爆装置由进气管、出气管、水封阻火泄爆桶体、进放水阀门、玻璃管水位计组成，能在煤矿抽放瓦斯发生意外爆炸事故时，阻止爆炸产生的冲击波破坏抽放系统，并隔断爆炸产生的火焰导入井下，防止事故扩大。
[0016]本实用新型的有益效果在于:本系统主要对低浓度瓦斯输送管道的各种参数进行实时在线监测，输出控制信号，保障低浓度瓦斯输送、利用的安全。系统具有数据采集、处理、储存、显示、断电控制、超限报警和远距离通讯等功能，在瓦斯输送发生爆炸或燃烧时，能控制多级抑爆阻燃装置卸除爆炸或燃烧产生的过压，扑灭火焰，及时阻断输送管道。本监测监控系统具有监控手段丰富、实时不间断、响应迅速、可靠性高等优点，是专门为低浓度瓦斯抽放和利用设计的监测监控系统，是低浓度瓦斯输送、利用的重要安全保障措施，是实现监测自动化、控制自动化和管理自动化的基础系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明:
[0018]图1为本系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
[0020]图1为本系统的结构示意图，如图所示，本系统包括监控主机、数据传输接口、监控分机、水位控制器、水位传感器、补排水装置、水封阻火泄爆装置、爆炸信号控制器、火焰传感器、压力传感器、供电转换装置、抑爆器、阻爆阀门和报警装置；监控主机通过数据传输接口与监控分机进行通信，监控分机分别与水位控制器、爆炸信号控制器、供电转换装置相连；水位控制器还分别与水位传感器、补排水装置、水封阻火泄爆装置相连；爆炸信号控制器还分别与火焰传感器、压力传感器、供电转换装置相连；供电转换装置分别与抑爆器、阻爆阀门及报警装置相连。
[0021 ] 监控主机通过数据传输接口与现场监控分机连接，监控分机实时监测爆炸信号控制器、水位控制器、冲击波传感器的信号，并送入监控主机记录、显示，同时，备用机实时镜像备份监控主机，以便在监控主机发生故障时，实时监控软件自动切换至备用机上运行。爆炸信号控制器负责监测火焰传感器、压力传感器的信号，并在爆炸或燃烧发生时通过供电转换装置启动阻爆阀门及抑爆器，阻断输送管道并扑灭管道中逆流而回的火焰同时向监控分机发出报警信号。水位控制器通过水位传感器监控水封阻火泄爆装置中的水位，以确保水封阻火泄爆装置有效并将水位信息发送至监控分机。冲击波传感器负责监测管道中发送爆炸时产生的冲击波，并通过供电转换装置启动阻爆阀门及抑爆器，阻断输送管道并扑灭管道中逆流而回的火焰同时向监控分机发出报警信号。整体系统形成一个监控中心与输送现场相交互、多信号监测、多级抑爆阻爆、实时在线监控的网络系统。监控主机装有实时监控软件，能通过数据传输接口实时在线监测、显示各监控分机采集的传感器信号，监控各级执行器，并将监测信息实时镜像备份至备用机。在监控主机发生故障时，系统自动切换至备用机运行。
[0022]所述监测数据传输接口主要用于地面监控中心，属矿用一般兼本质安全型设备，负责监控主机和监控分机进行数据交换，具有通信距离远，操作简单、维护量小、使用安全可靠、防雷击等特点。所述监控分机是煤矿监控系统数据采集控制装置，属矿用本质安全型设备，主要实现数据采集、处理、储存、显示、断电控制、超限报警、红外遥控接收和远距离通讯等功能，是一种以嵌入式微控制器为核心的智能仪器，可挂接多种传感器，能对传感器信号、设备开停状态等进行连续监测，并与监控主机交换实时数据。实时监控软件具备多通道数据采集、处理、储存、显示、用户管理、数据库维护、断电控制、超限报警、报表输出和远程控制功能，运行可靠稳定，维护便利，能根据实际需要灵活增减功能模块，实现二次开发。
[0023]所述爆炸信号控制器属矿用本质安全型设备，是一种以嵌入式微控制器为核心的智能仪器。其配接火焰传感器和压力传感器以监测管道爆炸信息，具有快速监测，快速发出控制信号的功能。所述火焰传感器属矿用本质安全型设备，采用高速反应的光电式敏感元件，能对管道中发生燃烧或爆炸时产生的光信号做出快速反应。所述压力传感器属矿用本质安全型设备，采用高精度扩散硅压作为敏感元件，弹性高、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动，能对管道中发生燃烧或爆炸时产生的压力异常做出快速反应。
[0024]所述供电转换装置属矿用隔爆兼本安型设备，用于将接收的弱电控制信号转换成强电控制信号并进行大功率输出，以驱动阻爆阀门、抑爆器及报警装置，响应速度快，能自动切断大功率输出以自我保护。所述阻爆阀门属矿用隔爆型安全设备，其在供电转换装置的驱动下，能快速启动阀板动作，关断管道以阻断火焰传播通道。所述抑爆器属矿用隔爆型安全设备，其在供电转换装置的驱动下，能快速动作，向输送管道内排出大量抑燃物质，扑灭火焰。所述报警装置矿用本质安全型设备，其在供电转换装置的驱动或监控分站的控制下，能快速响应，发出声光报警信号。
[0025]所述水封阻火泄爆装置由进气管、出气管、水封阻火泄爆桶体、水位传感器、水位控制器、进放水阀门、玻璃管水位计组成，能在煤矿抽放瓦斯发生意外爆炸事故时，阻止爆炸产生的冲击波破坏抽放系统，并隔断爆炸产生的火焰导入井下，防止事故扩大。[0026]所述水位控制器属矿用隔爆兼本质安全型矿用控制器，是一种以嵌入式微控制器为核心的智能仪器，通过水位传感器监测水位，并控制电磁阀的通断，以及时为传感器监测的容器进行实时补、排水，使密闭容器水位恒定在一定的高度。所述水位传感器是以嵌入式微处理器为核心的智能仪表，属矿用本质安全型矿用传感器，能不受温度和挂料影响，并可进行调整和标定。所述冲击波传感器属本质安全型设备，能将产生的冲击波通过传动机构转化成电信号，输出爆炸监测信号给监控分机，同时利用供电转换装置进行输出，驱动阻爆阀门工作。
[0027]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，其特征在于:包括监控主机、数据传输接口、监控分机、水位控制器、水位传感器、补排水装置、水封阻火泄爆装置、爆炸信号控制器、火焰传感器、压力传感器、供电转换装置、抑爆器、阻爆阀门和报警装置；监控主机通过数据传输接口与监控分机进行通信，监控分机分别与水位控制器、爆炸信号控制器、供电转换装置相连；水位控制器还分别与水位传感器、补排水装置、水封阻火泄爆装置相连；爆炸信号控制器还分别与火焰传感器、压力传感器、供电转换装置相连；供电转换装置分别与抑爆器、阻爆阀门及报警装置相连。
2.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，其特征在于:还包括备用机，所述备用机实时镜像备份监控主机，以便在监控主机发生故障时，实时自动切换至备用机进行工作。
3.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，其特征在于:所述低浓度瓦斯输送安全监测监控系统还包括冲击波传感器，所述冲击波传感器负责监测管道中发送爆炸时产生的冲击波，并通过供电转换装置启动阻爆阀门及抑爆器，阻断输送管道并扑灭管道中逆流而回的火焰同时向监控分站发出报警信号。
4.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，其特征在于:所述火焰传感器属于矿用本质安全型设备，采用高速反应的光电式敏感元件。
5.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，其特征在于:所述压力传感器属于矿用本质安全型设备，采用高精度扩散硅压作为敏感元件。
6.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，其特征在于:所述报警装置采用矿用本安型声光报警器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的低浓度瓦斯输送安全监测监控系统，其特征在于:所述水封阻火泄爆装置由进气管、出气管、水封阻火泄爆桶体、进放水阀门、玻璃管水位计组成，能在煤矿抽放瓦斯发生意外爆炸事故时，阻止爆炸产生的冲击波破坏抽放系统，并隔断爆炸产生的火焰导入井下，防止事故扩大。
【文档编号】E21F17/18GK203614138SQ201320822673
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】文光才, 刘胜, 林雪峰, 岳建平, 杨娟, 李柏均, 唐勇, 任文贤, 邱飞, 刘虎, 周燕, 柴庆凯, 常宇, 吴益晓, 丁业平, 刘娟, 王艺树, 陈德敏, 杨继明 申请人:中煤科工集团重庆研究院有限公司