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煤矿安全监测系统运行故障的防治 李玉国 （晋城无烟煤矿业集团公司，山西 晋城 048006） 摘 要 本文分别从系统网络的合理配置、 抗干扰侵害、 电源安全评价、 规范操作及人为故障的防 范措施等方面， 详尽阐述了对煤矿安全监测系统运行的故障防治， 并对几种典型运行故障进行了现 象描述和原因分析。 关键词 网络配置；干扰；规范操作；故障防治 中图分类号 TP277 文献标识码 B 文章编号 1001 -0874 （2005） 06 -0058 -03 The Prevention of Accidents of CoaI Mine Safety Monitoring System LI Yu-guo （Jincheng Anthracite Mining Group Co. ，Ltd，Jincheng 048006，China） Abstract The rational configuration，anti-jamming technique，safety uation of power supply，standard operation and prevention measures of man-made failures of network are systematically described in this paper to prevent accidents of coal mine safety monitoring system. Several typical running accidents are depicted and the reasons are analyzed. Keywords network configuration；interference；standard operation；prevention of accidents 矿井安全监测监控系统是高瓦斯煤矿安全生产 必备的安全装备， 是贯彻落实 “先抽后采， 监测监 控， 以风定产” 煤矿瓦斯治理十二字方针的重要举 措， 是防止煤矿瓦斯事故的重要科技手段， 对强化煤 矿安全生产的多级监管具有重要作用。本文以王台 铺煤矿所配备的安全监测监控系统为例， 论述对运 行故障的防治。 1 科学配置网络负载 监测监控系统点多、 面广， 网络呈树状结构在矿 井四通八达。整个系统由多个电源扩展器和驱动延 长器 （或区域控制器） 实行分段控制和接力传输的 工作方式， 每个区域或区段依据现场需要所负担的 传感器负荷各不相同。在传输距离一定时， 当所控 某区域的传感器数量较少， 负荷不大时， 各种环境数 据的采集、 传输、 处理及时准确， 通讯成功率达 100； 当所控某区域的传感器数量较多， 负荷过大 时， 该区域的监测监控系统通讯状况就会变差， 通讯 出现错误。按照 KJ86 监测监控系统有关资料的 说明， 每台电源扩展器和驱动延长器所承担的负载 不超过产品规定负荷的 80， 同时驱动延长器之 间， 驱动延长器与传感器之间的最大距离不应超过 3.5km。这主要取决于各监测监控装置能否获得正 常的工作电压。当电源扩展器提供的本安直流电压 一定时， 驱动延长器的工作电压就被确定， 终端负载 （传感器） 的工作电压就等于驱动延长器的工作电 压减去线路的压降， 故电源电压的高低、 负载量的大 小均影响信号的实际传输距离。根据计算， 在负载 一定时， 接线型式的不同所允许的信号传输距离亦 会不同。 因此， 配置监测监控系统装备时， 要把信号传输 距离远近、 负载大小、 接线方式三者进行有机的结 合， 统筹考虑。为了保证系统的运行质量， 使系统不 处于临界状态， 建议系统的远端负载不要大于理论 计算值的95。 85 煤 矿 机 电 2005 年第 6 期 2 正确使用屏蔽线 监测监控系统的信息交流， 是由主机通过驱动 延长器， 经干线电缆与传感器或区域监控器采用询 问应答的方式进行的。主机发出 22 位咨询码 （11 位地址码， 11 位指令码） 由干线中的黄色信号线完 成传送； 传感器或区域监控器发出 22 位应答码由干 线中的棕色信号线完成回传。这些脉冲信号在传输 途中一旦遭受外界信号侵扰， 就会产生畸变， 导致系 统发生通讯故障。为了保证信号的传输质量， 防止 因外界干扰和长距离传输而使信号衰减畸变， 系统 干线采用铜网屏蔽干线， 并在系统配置时， 每隔一定 距离安装有信号驱动延长装置。必须注意应正确使 用屏蔽， 才能有效增强系统的抗干扰能力。 （1）屏蔽线连接采用分段隔离形式 监测监控系统的布置呈树状网络形式， 每个电 源扩展器和信号驱动延长器只负责某一段或某一区 域系统的监控工作。若整个监控系统的屏蔽线连为 一体， 则一个区域发生干扰侵害势必殃及整个网络， 导致大面积的通讯故障。 1）在上干线进入信号驱动延长器或区域控制 器时， 屏蔽线要截断， 不连接设备外壳； 而输出的下 干线的屏蔽则要通过设备外壳实现接地。 2）因井下电气设备的保护接地相互连接， 状况 复杂， 会加大系统遭受侵扰的几率， 故每个区域的屏 蔽接地， 应设独立的接地极， 不要同电源设备共用接 地。 （2）监测监控系统应远离干扰源 1）供电系统中的大型变频装置， 能够产生很强 的电磁干扰， 即使是对带有屏蔽的干线也是如此。 电缆要按标准敷设， 杜绝与高压电缆共钩； 要远离变 频装置， 确有困难， 也要在交叉处保持尽量大的空间 距离， 干线应沿巷道一角的顶板布置。 2）由于开停传感器对邻近电缆的干扰比较敏 感， 故开停传感器的安设位置应与相邻电缆至少要 保持 200mm 的距离。 3 正确估测监测监控系统的电源电压 按 KDK600/18 型电源扩展器对电源电压的 要求， 电源电压波动必须在 75 ～ 110 范围内。 以 127VAC 为例， 在 96VAC ～ 140VAC 能保证电源 扩展器的正常运行。为了方便系统网络配置和对电 源的获取， 电源扩展器总是被安设在变电所或采面、 掘面移变的附近， 因而， 几乎不存在供电压降。对于 机电设备， 由于用电负荷大， 供电距离远， 就必须考 虑供电压降， 通常采取调高供电电压的方式来弥补 压降， 致使在变电所和工作面移变附近的电源电压 偏高， 尤其在个别盘区变电所， 127 VAC 电源总是在 138 VAC ～143 VAC 之间。电源扩展器虽能保持正 常运行， 但失去了安全运行的储备能力， 一旦出现电 网电压波动或用电负荷突然减少使电源电压升高， 就会损坏电源扩展器。事实证明， 当 KDK600/18 型电源扩展器电源电压超过 148 VAC 时， 就会因过 电压而熔断保险， 造成监测监控系统传输中断故障。 因此， 在监测监控装置安装前， 必须对监测监控装置 的电源电压进行安全评估， 做到机电设备、 监控装置 供电兼顾。 4 规范各种操作要求 监测监控系统的运行故障， 约有 1/3 的故障是 操作不当造成的， 如何提高操作人员的责任感， 规范 操作人员的操作行为， 是监测监控系统运行故障防 治的重要措施之一。 （1）配件安装投用前的性能测试整定 为了方便配件性能的测定， 应在中心机房装设 独立的试验干线， 专供试验使用。测定工作主要内 容有 1）电源扩展器电源板的输出电压； 2）电源扩展器的断电功能试验； 3）甲烷传感器 B4165 大板 J4 插头座 1、 2 脚电 位应相等， 否则调整调零电位器； 4）甲烷传感器的报警、 断电功能试验， 并用标 准气样试验甲烷传感器的测量准确性； 5）区域控制器 KJF7/4 报警、 断电功能试验； 6）其它传感器的性能试验。 （2）甲烷传感器的维护和保养 随着采掘工作面的推进， 甲烷传感器需要不断 的装设或回收， 对甲烷传感器的正确操作直接关系 到系统的运行质量。操作要求为 1）要轻拿轻放。因剧烈碰撞可能会造成插头 松动、 电位器位置改变或其它元件的故障； 2）移动过程中禁止放置在地板上， 否则可能造 成煤泥或水对传感器的侵害； 3）由于甲烷传感器的工作环境灰尘较大， 故要 经常对传感器的煤尘和污物进行清理； 4）按规定悬挂甲烷传感器， 并注意避开有滴水 952005 年第 6 期煤 矿 机 电 的地方。由于甲烷传感器零点的漂移， 易造成测量 值的误差， 必须做好到每七天校准一次。甲烷传感 器的传感元件会在使用中衰减， 造成测量精度下降， 也应根据具体情况及时更换。 （3）安全质量标准化整治 安全质量标准化工作是一项基础性工作。监测 监控安全质量标准化工作包括有 1）正确摆放各种装置， 安装过程要轻拿轻放， 防止撞击和振动， 造成插头松动等故障； 2）要具有规范的接地极， 正确选择防雷电装置 的安设位置； 3）定期做好有关装置的上井检修工作， 做好插 头的紧固防松改造工作， 尤其是电缆的标准化悬挂， 对预防外界电磁场干扰、 电缆挤伤、 撞断等事故甚为 关键。 5 典型故障现象的分析 KJ86 安全监测监控系统几种典型运行故障 的现象描述与原因分析见于表 1。 表 1 几种典型运行故障现象分析表 序号故障现象描述原因分析措施 1局部通讯在主机上完 全失败， 且区域控制器 不工作， 无显示 通讯率柱状图为红色。该点号 的实际测量值显示窗口呈黄色 （1） 该区域电源扩展器外部电源 中断； （2） 电源扩展器因电源电压过 高， 使保险熔断； （3） 区域控制器电源板 B1064 的 J3 插头脱落。 （1） 查明中断原因处理； （2） 调整电源电压在 100V ～ 140VAC； （3） 检查区域控制器恢复。 2某地址甲烷传感器在 主机上测量值一直为 0. 02 不变 在主机上该地址通讯正常且对 应的区域控制器亦显示为 0.02， 而甲烷传感器显示为 0. 00 并与 人工监测值不符 （1） 甲烷传感器的黑白元件出现 故障； （2） 探头被煤泥堵塞； （3） 甲烷传感器电路板故障。 （1） 更换黑白元件； （2） 检查处理； （3） 更换甲烷传感器。 3某甲烷传感器在主机 上的测量值一直为 4 不变， 与人工监测值不 符 （1） 在主机上该地址通讯正常并 因瓦斯超限而报警断电。对应 的区域控制器显示甲烷测量值 为 3.99。而甲烷传感器无显示； （2） 对应的探头显示为 4. 00， 但 与人工监测值不符。 （1） 甲烷传感器电源板电源插头 脱落； （2） 甲烷传感器的大板与小板的 连接插头脱落。 （1） 检查恢复； （2） 检查恢复。 4在主机上某地址的通 讯状态稳定性差 通讯率柱状图有红头。通讯率 有错误份数。在数据采集窗口 通讯时而显示 “正常” ， 时而显示 “错误” 。 （1） 传感器地址设定错误， 与其 它传感器地址重叠； （2） 该地址的对应电源扩展器和 信号驱动延长器 （或区域控制 器） 所带负荷过大， 网络布置不 合理； （3） 外界信号干扰。 （1） 检查该传感器的地址设定； （2） 重新布置负荷， 合理改善网 络； （3） 检查走线、 屏蔽线连接及电 源扩展器接地线并整改。 6 结语 （1）安全监测监控系统故障防治工作是一项从 系统设计、 安装到投用后的维护、 管理涉及全过程的 工程， 系统的运行质量需要其中每个环节的完善和 优化来保证。 （2）王台铺煤矿通过科学管理和整治， 系统的 运行故障已得到有效防治， 运行质量得到了显著提 升。 作者简介李玉国（1971 - ） ， 男， 工程师。1991 年毕业于中国矿业 大学， 现为晋城无烟煤矿业集团公司机电处科长， 从事机电技术管理 工作。 （收稿日期 2005 -06 -22； 责任编辑 姚克） 06 煤 矿 机 电 2005 年第 6 期