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1、JSG4矿井火灾束管 监测系统,ZCHY 2013 .03,ZCHY TRAINING AUTHORITY,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,一、系统概况 二、系统组成 三、系统主要技术指标 四、系统功能特点 五、系统软件 六、系统实施 七、系统操作规程 八、系统使用及维护 九、系统常见故障及检查方法与安装方案示意图,目 录,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,一.系统概述,煤矿井下出现的气体主要有：氧气（O2），氮气（N2），二氧 化碳（CO2），甲烷（CH4），一氧化碳（CO），乙烷等烷烃气 体，乙烯等烯烃气体，乙炔（C2H2），氢气（
2、H2），二氧化硫 （SO2），硫化氢（H2S），二氧化氮（NO2），氨气（NH3）， 氯化氢（HCL）等。这些气体的来源主要有两个：一是煤本身 在成煤过程中生成的，随着开采的进行涌入开采空间；二是煤 以及其它生产材料氧化自燃或在火灾时期燃烧生成的。,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,为了保障井下安全生产的顺利进行，必须监测这些气体的浓度 和生成量的变化，一方面，为工作场所提供符合健康要求的空 气供给；另一方面，发现井下与生产相关场所的灾害征兆，监 测井下灾害的发展变化，为矿井灾害预防和控制提供基础。,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,该系
3、统主要引用的标准为MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件和AQ 6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求等。 其中MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件4.1.3条（系统气体测定范围与测定原理规定）中规定甲烷、一氧化碳、二氧化碳应采用红外吸收原理，氧气应采用电化学或热磁原理。,当前煤矿气体的检测分析方法主要有： 1）人工取样分析：即通过人工到达需要测定的地点，使用气体采样器具，如球胆等，采取气样，然后带到地面使用色谱仪等进行分析。该方法的特点是：测点设置灵活，可以取得工作人员可以到达的任何地点，并根据实际的需要及时改变。但是缺点主要有：
4、测定数据不连续、取样数量有限，费工费时；救灾时或正常生产时期人员难以到达取样的地点（如密闭内）无法取样测定。,该系统主要引用的标准为MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件和AQ 6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求等。 其中MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件4.1.3条（系统气体测定范围与测定原理规定）中规定甲烷、一氧化碳、二氧化碳应采用红外吸收原理，氧气应采用电化学或热磁原理。,2）现场测定：在需要进行测定的地点，使用气体监测管、便携式气体检测仪、光干涉气体测定仪的仪表测定井下气体的浓度。这种方法被广泛用于煤矿井下的日常检查和
5、保障工作人员所处环境的安全，例如：便携式瓦斯测定仪等。它具有的优点是：便捷、快速，地点灵活，测定后可以记录数据，因此测定的量较大。缺点是：不能连续进行，危险环境难以测量，测量的精度和测量气体的种类、仪器使用的环境均受限制。,该系统主要引用的标准为MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件和AQ 6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求等。 其中MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件4.1.3条（系统气体测定范围与测定原理规定）中规定甲烷、一氧化碳、二氧化碳应采用红外吸收原理，氧气应采用电化学或热磁原理。,3）监测系统检测：在需要测定的地点，
6、设置传感器，通过信号转换，将监测的结果电信号传送到地面进行处理。这种测定方法是煤矿监测系统的基本工作原理，它可以实现井下气体的快速连续定点监测，并可以设置其它传感器对风流温度、烟雾浓度、风流速度以及电气设备的状态进行监测。但是，这种测定方法测定的气体种类有限，精度不高，测定范围受限（如：瓦斯只能测到0-4%），测定容易受到环境的影响（空间、温度），探头处于井下恶劣环境中，易受损坏，采空区无法监测，灾变时期无法使用。,该系统主要引用的标准为MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件和AQ 6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求等。 其中MT/T 757-1997 煤
7、矿自然发火束管监测系统通用技术条件4.1.3条（系统气体测定范围与测定原理规定）中规定甲烷、一氧化碳、二氧化碳应采用红外吸收原理，氧气应采用电化学或热磁原理。,4）束管+色谱分析：该方法通过设置在井上的抽气装置，通过铺设取样管路抽取井下固定地点的气体，然后在井上使用气体分析仪器进行分析，从而实现对井下固定地点气体的检测。这种方法主要使用气相色谱分析仪进行。主要的缺点是：气体取样管路较长，一旦损坏或漏气，则测定失败，此外，该系统虽然能够实现对井下气体的连续取样分析，当前使用的气相色谱分析仪每分析一个气样需要10-15min的时间，则如果井下设置30个测点，测定一个循环就需要5-7.5h，时间过长
8、，已经难以保障连续性。,该系统主要引用的标准为MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件和AQ 6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求等。 其中MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件4.1.3条（系统气体测定范围与测定原理规定）中规定甲烷、一氧化碳、二氧化碳应采用红外吸收原理，氧气应采用电化学或热磁原理。,5）束管+地面在线式分析仪：美国、澳大利亚等国多采用这种监测方式，可以在线分析，可以连续分析，分析速度较快，但是这种气体监测方式也受到束管管路的限制，抽气周期长，不具有实时监测的功能，同时还有束管管路维护等问题。可见，这种方式适合应用于
9、监测点数量相对集中，能在线连续分析但束管管路不长的煤矿。,该系统参考的标准主要有：MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件和AQ 6201-2006煤矿安全监控系统通用技术要求。 其中MT/T 757-1997 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件4.1.3条（系统气体测定范围与测定原理）中规定：甲烷、一氧化碳、二氧化碳应采用红外吸收原理；氧气应采用电化学或热磁原理。,煤矿安全规程规定开采容易自燃和自燃的煤层时，必须建立自然发火监测系统和自然发火预测预报制度。并定期检查、分析，发现异常立即处理。 煤矿安全规程规定在井下火区的封闭、管理、启封中，都必须分析相关区域内的气体
10、成分，为采取措施提供依据。 在井下救灾过程中，应检测风流和有害气体浓度，包括：瓦斯、一氧化碳、煤尘、其他有害气体和风向、风量的变化，防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒。,由此可见，对煤矿井下各个地点的气体进行实时监测分析，并将各类分析方法综合管理，分析气体成分和各种灾害指标的变化，判断混合气体的爆炸性及发展趋势，对指导煤矿井下的灾害防治和应急救灾具有重要意义。 保障煤矿安全对井下气体分析的总体要求可以归纳为：对井下固定地点的连续取样和分析，实现对测定数据的自动存储、归类和变化趋势分析，整合各类测定数据平台和便捷的综合分析功能，实现数据共享功能。,红外吸收原理光学系统由光源、气室和检测器三部分组成电气
11、系统由前置放大器、主放大器、温控和供电三部分组成 工作原理为：当某物质受到红外光束照射时, 该物质的分子就要吸收一部分光能量并将其转换为分子的振动和转动能量, 同一种物质对不同波长的红外辐射吸收程度不同, 如果将不同波长的红外辐射按顺序通过某物质, 逐一测量其吸收程度, 并记录下来, 就得到了该物质在测定波长范围内的吸收光谱曲线。每种物质都有特定的吸收光谱, 因此,可以根据各种气体光谱曲线上某些特定波长处吸收峰值的变化来判断气体的浓度。,红外探测器（俗称红外探头）：1. 根据响应波长，中红外；2. 根据探测机理，原来采用热稀电探测器，现在采用微音薄膜探测器；好处是：1）稳定性好，非常适合在线监
12、测；2）灵敏度高，即可分析微量，又可分析常量；3）抗背景气体干扰能力强；4）环境温度影响小。,红外分析的优点： 能测量多种气体；大多数有机和无机多原子分子气体都可用红外气体检测器进行测量，这对未来不同类型产品的统一生产、统一检修和维护带来很大好处 测量范围宽；红外检测器能够分析气体的上限为100%，下限到ppm，采取一定措施，还可进行痕量（ppb级）分析 有良好的选择性；特别适于对多组分气体混合气中某一待分析组分的测量，而且当混合气中一种或几种组分的浓度发生变化时，并不影响对待分析组分的测量，这一点与其它分析器（如色谱用的热导式）比较是一突出的优点 另外还有反应快(10s以内)、能够连续分析和
13、自动控制(适合工业现场监测)、不中毒、寿命长、绿色环保等优点,基于以上的背景和要求，我们研发了JSG4井下型矿井火灾束管监测系统，以解决现有束管监测系统存在的问题与不足 技术水平：该产品已取得9项专利，属国际、国内首创，其技术层次处于“国际、国内领先”水平 该产品是一套集计算机、网络、信息、控制、智能技术和煤矿安全生产工艺于一体的目前国内、外唯一的火灾束管实时监测系统,二、系统组成,系统分井下、井上两大部分； 井下部分是以气体监测分站为核心； 气体监测分站进行气体采样并对采样气体分析； 分析的数据可通过光端机或环网等设备传输到井上； 井上部分是以系统软件为核心的数据处理中心； 开放式数据结构便
14、于各种形式的发布数据； 系统设计合理、配置灵活、简单可靠。,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,总体结构,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,1. 井下部分,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,JSG4系统井下设备由JSG4-F矿用隔爆兼本安火灾束管监测分站、矿用本安型数据光端机、隔爆兼本安型不间断电源箱、煤矿用阻燃通信光缆、煤矿用单芯束管、井下束管分路箱、束管滤尘器、束管滤水器、束管专用接头组成。井下设备清单见下表：,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,JSG4-F矿用隔爆兼本安型火灾束管
15、监测分站是JSG4矿井火灾束管监测系统的主要配套设备，承担JSG4矿井火灾束管监测系统井下取气样、气体分析及通讯传输等功能。分站通过少量束管采样对井下取样点气体的CO、CO2、CH4、O2气体成分含量实现24小时连续循环及实时分析。,束管监测分站检测范围及响应时间,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,束管监测分站内部结构示意图,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,束管监测分站各组成 部分,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,前面板由数码管显示屏、通讯进线端（本安腔），电源进线端（隔爆腔）组成。 后面板由8路进气孔（1
16、-8#），标气进气口（9#），采样（10#）和预抽（11#）出气孔组成。 气体采样部件采样泵、预抽泵、电磁阀、汇流排、流量传感器、滤水器（自动防水）组成。 气体分析部件由5个红外检测器和一个氧气检测器组成。,束管监测分站本安腔连接图,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,束管监测分站隔爆腔连接图,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,束管监测分站显示与操作界面,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,光端机及电源,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,束管分路箱,Copyright 2011. WWW.ZC-MA.COM.,束管、滤水器、滤尘器、专用接头,JSG4-CB4束管多路气体采样泵，是我公司针对矿井火灾束管监测系统束管采样时间长、稳定性差、采集的气样不可靠、束管管路维护困难这些不足而研制的一种新型多路气体采样器。,
