煤矿抽放监控设计方案0817.docx
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煤矿抽放监控设计方案0817
淮北矿业股份有限公司许疃煤矿
地面瓦斯泵站瓦斯抽放自动控制系统
设
计
方
案
淮北矿业股份公司许疃煤矿
中煤科工集团重庆研究院有限公司
二〇一四年八月
目录
1设计原则与依据2
2许疃矿瓦斯抽放泵站概况2
3改造目的及说明3
3.1改造目的3
3.2改造方案说明3
4抽放控制系统4
4.1系统结构4
4.2参数监测部分5
4.3控制部分5
4.4系统功能5
4.5瓦斯抽放泵站抽采方案7
4.5.1瓦斯抽采方案7
4.5.2抽放泵连锁停机流程8
4.5.3故障闭锁保护8
5安装说明9
6设备清单(见附件)9
1设计原则与依据
Ø《煤矿瓦斯抽放泵站设计规范》
Ø《煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ6201-2006)》
Ø《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》(AQ1029-2007)
Ø《煤矿瓦斯抽放规范(AQ1027-2007)》
Ø《煤矿用非色散红外甲烷传感器(AQ6211-2008)》
Ø《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》
Ø《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》
Ø《煤矿安全规程》新版
Ø《煤矿安全质量标准化标准》
2许疃矿瓦斯抽放泵站概况
(1)许疃煤矿已经建设有瓦斯抽放泵站(以下称为老泵房),设计规模为2台2BEC67型水环式真空泵,1用1备,用于井下瓦斯抽放,泵站抽放瓦斯直接排空,并配套3台循环水泵,2台冷却水泵和1台冷却塔;2014年计划在原瓦斯泵房旁扩建瓦斯抽放泵房(以下称为新泵房),设计规模为2台2BEY81型水环式真空泵,1用1备,并改造供水系统,配套5台供水泵和2台冷却塔,其中3台循环水泵(1用1备1预留),2台冷却水泵(1用1备),供水系统同时供新老泵房。
(2)老泵房抽放管路直径DN600,新泵房抽放管路直径DN700。
(3)老泵房抽放管路已安装1套涡街流量计量装置,计划本次方案中一并进行改造。
老泵房气路11台手动阀门,本次方案中一并进行改造;新泵房气路11台电动阀门。
3改造目的及说明
3.1改造目的
将新老泵房抽放系统实现集中操控、提升瓦斯泵房自动化水平、提高瓦斯抽放系统可靠性,为创建安全、高效、现代化矿井提供技术支撑。
3.2改造方案说明
(1)新泵房增设瓦斯抽放计量装置一套;
(2)改造老泵房抽放计量装置一套;
(3)更换原抽放系统手动阀门为防爆电动蝶阀,计11台;
(4)安装一套瓦斯抽放自动控制系统,用于新、老抽放系统自动控制。
4抽放控制系统
4.1系统结构
图1系统结构示意图
4.2参数监测部分
(1)管道参数:
管道工况、标况混合流量,管道瓦斯浓度、温度、负压、管道CO浓度,并根据以上参数自动计算出管道标况纯流量及其累计量、管道标况混合流量累计量;
(2)工况参数:
抽放泵的开停状态、轴承温度、电机温度、瓦斯管道电动阀的开闭状态、部分电动阀开度、瓦斯泵汽水分离器液位、防回火装置压差等;
(3)环境参数:
环境瓦斯浓度、环境温度;
(4)供水参数:
水泵开停状态、供水压力、抽放泵供水状态、水池水位、水池水温等;
(5)供电参数:
抽放泵电流、电压、功率、功率因数等;
(6)供气参数:
出气正压侧压力;
(7)变频参数:
变频器电流、频率。
4.3控制部分
本系统设置PLC,提供无源的触点,对抽放系统实现远程集中控制,使瓦斯抽放站实现自动化控制,保障抽放系统的安全运行。
本系统设计以下几种控制功能:
抽放泵的启停、水泵的启停、电动阀的开闭、CO浓度调节控制、排气端管道气体压力控制(供气压力控制)、管道气体浓度控制。
4.4系统功能
(1)自动监测瓦斯抽放系统管道瓦斯浓度、管道压力(绝对压力与相对压力)、管道温度、管道工况及标况混合流量、管道CO浓度、管道阀门开闭状态或者开度等管道参数;
(2)根据以上管道参数自动计算管道标况纯流量;
(3)自动统计管道标况混合流量和管道标况纯流量的年、月、日累计量;
(4)自动监测瓦斯抽放系统中环境瓦斯浓度、环境温度等环境参数;
(5)自动监测瓦斯抽放系统中抽放泵轴温、电机温度、抽放泵开停、抽放泵汽水分离器液位、防回火装置压差等工况参数;
(6)自动监测瓦斯抽放系统中供水状态、水池水位、水池水温等供水参数;
(7)自动监测瓦斯抽放系统中抽放泵电机电流、电压和功率等供电参数;
(8)以上各监测参数和累计量等在瓦斯抽放监控柜和上位机实时显示;
(9)对系统的控制,提供无源的控制触点,而且常开/常闭状态,触点之间是否需要互锁可以自由选择,完全满足现场不同设备的控制接入需要;
(10)系统控制方式灵活,根据不同的需要,可以选择自动、手动、检修等控制模式;
(11)在自动模式下,当监控系统接收到启动、停止或者切换等信号时,可以根据工艺流程按顺序自动启动、自动停止或者切换抽放泵和相应设备;
(12)在手动模式下,可以对系统中各设备实施分步操作(各环节之间存在先后顺序的闭锁);
(13)在检修模式下,可以对系统中各设备实施分别操作(各环节之间不存在先后顺序的闭锁);
(14)可以在上位操作计算机组态画面上实现对瓦斯抽放系统的远程监控;
(15)可以在瓦斯抽放监控柜上实现对瓦斯抽放系统的近程集中监控;
(16)可以通过各设备就地控制箱对设备实现就地控制;
(17)就地控制操作优先级最高,近程集中监控次之,远程监控优先级最低;
(18)系统具有自诊断功能,抽放系统运行出现异常时,可以根据异常状态的不同,对系统发出不同的控制动作,在控制柜与上位机发出声光报警信号,并可以在控制柜液晶屏上、上位机上查询异常发生的详细状况;
(19)当管道CO浓度超过标准或设定值时,发出声光报警,并且自动调节循环阀的开度来降低抽放负压,降低CO浓度;
(20)当管道瓦斯浓度不能达到需求时,发出声光报警,并自动调节循环阀的开度来调整抽放效果;
(21)第19与20条的控制中,第19条的控制优先级别高于第20条;
(22)当瓦斯浓度低于设定的瓦斯利用浓度时,发出声光报警信号,并自动关闭供气阀,打开排空阀;
(23)可编程控制柜在与上位机通讯中断的情况下仍独立工作,对瓦斯抽放泵站各设备进行控制和保护;
(24)监控系统具有停电保持功能,备用电池可以工作两小时以上;
(25)可以进行历史数据查询、报警查询和日、月、年报表的定制和打印功能,对数据的保存在10年以上;
(26)可以在瓦斯抽放监控柜或者上位机进行参数设置;
(27)在上位机所有的操作都具有操作权限管理和操作记录功能;
(28)系统具有防误操作、误设置措施,可以有效避免误操作的产生;
(29)上位机软件具有WEB发布功能和数据上传功能,在全矿局域网上任何一台计算机上,只要具备相应的权限(密码保护),即可以浏览瓦斯抽放系统的运行情况;
(30)系统预留扩展功能,以备系统扩容或者改造时相关控制功能能够在当前基础上扩展;
(31)本系统预留变频器接口,可以接入和控制变频器。
4.5瓦斯抽放泵站抽采方案
4.5.1瓦斯抽采方案
抽放泵启动流程
以1#泵为例:
图4启动流程图
4.5.2抽放泵连锁停机流程
以1#泵为例:
图4停机流程图
4.5.3故障闭锁保护
(1)当环境瓦斯浓度超报警点,发出声光报警,继续升高至控制点时,执行停瓦斯泵程序;
(2)当抽放泵轴温超报警点时,发出声光报警,继续升高至控制点时,执行停瓦斯泵程序;
(3)冷却水供水不足时,发出声光报警,执行停瓦斯泵程序;
(4)抽放管道压力出现短时间急剧变化时,发出声光报警;
(5)管道CO浓度无法调节至设定范围或标准以下时,发出声光报警,执行停瓦斯泵程序。
5安装说明
(1)在新泵房低压配电室内设置可编程控制柜,接收监控数据,发出控制信号,可编程控制柜尺寸为高2m,宽0.8m,厚0.8m;
(2)在监控中心设置上位机,对整个瓦斯抽放监控系统实施集中管理,可对瓦斯抽放系统实施远程控制;
(3)在瓦斯抽放站监控值班室设置瓦斯抽放监控柜,可对瓦斯抽放系统实施集中控制、管理,监控柜尺寸为高2m,宽0.8m,厚0.6m;
(4)在各被控设备附近设置就地本安控制箱,可以在特殊情况下对各设备实施就地控制,就地本安控制箱尺寸为长0.5m,宽0.26m,厚0.2m;
(5)瓦斯抽放监控柜及就地控制箱与可编程控制柜之间通过电缆硬连接;
(6)可编程控制柜与分站之间通过RS485通讯线连接,接到分站的从通讯口;
(7)可编程控制柜以及分站,通过以太网与原有综合自动化平台连接;
(8)传感器(除流量传感器与综合电量传感器)通过传感器电缆连接到分站的传感器口;
(9)流量传感器与综合电量传感器通过传感器电缆连接到分站的智能通讯口;
(10)电机温度传感器和瓦斯泵轴温传感器悬挂于瓦斯泵组附近,温度探头插入轴承附近的注油孔或者贴于表面;
(11)瓦斯泵汽水分离器液位传感器并联安装在汽水分离器上预留的两个法兰盘上;
(12)开停传感器卡装于对应设备电机的主电缆上;
(13)环境瓦斯传感器安装在泵房内,天花板与行车之间,距顶端0.4米左右;
(14)环境温度传感器安装在瓦斯泵房内,不能被太阳光直射处;
(15)供水传感器安装在每台泵进水管上;
(16)综合电量传感器安装在高压开关柜之内;
(17)对于瓦斯泵与水泵的控制,由可编程控制柜内取出无源触点,接入被控设备对应开关柜的远控点;
(18)对于电动阀的控制,由可编程控制柜内取出无源触点,接入电动阀内对应的远控点。
6设备清单(见附件)
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 煤矿 监控 设计方案 0817