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« 煤礦安全監控系統的十一項重大技術難題的破解 KJ101N型煤礦安全監控系統的十大主要優勢 »

在煤礦現場怎樣用簡易方法判別監控系統是否合格

   在煤礦現場怎樣用簡易方法判別監控系統是否合格

  AQ6201新標準現場監查操作指導

  AQ6201-2006標準規定了煤礦安全監控系統最低的性能要求,通過強制貫標,的確能阻攔一些質量明顯低劣產品,但通過了該標準檢驗的產品,并不能證明就是安全可靠的系統。在實驗室的條件下,受條件和檢驗手段限制,許多產品缺陷不一定都能被發現,尤為惡劣是有些系統為了蒙混過關,送檢和提供給用戶不是一個版本的產品。本文為安全管理領導提供一個簡單明了的監察手段,讓安全監察人員在煤礦現場條件下,測試出監控系統性能是否真正達到了新標準要求,也能為正在選型的用戶提供一個辨識真偽的方法,讓偽劣產品無處遁形。

  一、 監控分站2秒斷電檢驗

  AQ6201新標準要求分站斷電控制響應時間小于2秒,目的在于井下現場遭遇瓦斯突出時,提高設備快速反應時間,在傳感器顯示數值達到斷電門限值后,到斷電繼電器接點完成動作所需時間不應大于2秒,超時者為:不合格。

  檢驗方法:按被測分站最大監控容量,連接滿所有甲烷傳感器,將斷電值與報警值都設定在斷電門限上,對傳感器通入大于1%CH4分氣樣;或用偏調傳感器零點等辦法產生高于斷電門限的“測值”;也可以用按壓遙控器“試驗”鍵方法產生模擬3%CH4測值。

  當傳感器發出報警聲后立刻按下秒表,一直到對應的斷電接點動作后停止,記錄此段時間即為斷電延遲時間。每個端口測試要反復進行五次,逐個端口測量,選取其中最大值,任何一次斷電延遲時間超過2秒,即為不合格。此項測試不可以脫離監控系統網絡單獨進行,一定要在連接好信號線,確認系統通信正常時方可進行。

  測試完成后,立刻進行巡檢速度測試,防止軟件切換到應付檢查的作弊功能上。

  二、 系統30秒巡檢速度檢驗

  AQ6201新標準要求系統巡檢時間不得大于30秒,超過此值為不合格。有些系統為了應付監查,在軟件中隱藏了延時過濾程序,故意阻攔高測值數據,對煤礦安全性能造成嚴重威脅,本辦法不是去監視數據應答周期,而是采用異常數值上傳延時來考察系統的反應時間。

  1、巡檢延遲檢驗方法:讓系統按最大監控容量分站設置,實際沒有足夠數量分站時,可用軟件虛擬,比如在主機上開通64臺分站;在地面安裝一臺分站,連接好二臺甲烷傳感器用于測試,將主機對應該測試點報警值設定為1%CH4,對傳感器通入大于1%CH4分氣樣;或用偏調傳感器零點等辦法產生高于斷電門限的“測值”;也可以用按壓遙控器“試驗”鍵方法產生模擬3%CH4測值。當傳感器發出警報聲開始按下秒表,到地面該點發生報警為止,記錄這段時長,二臺傳感器分別進行5次測試(總計十次),取最長值為本系統的巡檢周期。

  2、響應速度檢驗方法:用高濃度氣樣進行抽樣通氣,井下每個點通標氣時間要嚴格控制在25-30秒內,標氣濃度最好用2-4%CH4之間的氣樣,對傳感器通入氣樣;或用偏調傳感器零點等辦法產生高于3%CH4 “測值”;也可以用斷續按壓遙控器“試驗”鍵方法產生模擬3%CH4測值,維持30秒,然后更換測試點。操作中詳細記錄試驗地點、時間和次數,然后在地面主機紀錄中逐個尋找比對,如果全部能夠記錄下來,證明系統響應速度合格,如果沒有記錄,或者記錄不全,可認定為不合格。此項測試可以檢出使用軟件過濾處理數據的作弊行為,這項檢測不能替代巡檢周期試驗,最好緊跟在快速斷電檢驗之后進行。

  3、在以上二項測試基礎上,在井下做一次連續5分鐘的超限模擬,在地面主機上打印有通氣記錄點的當日報表(表中要有明顯的充氣上升峰值,選擇超限時間大于5分鐘的地點),然后到上一級聯網服務器上調取該點檢測記錄,比照二部機器對該點的數據,如果數據不能吻合,證明上傳數據軟件有作弊行為。

  三、 監控分站穩定性檢驗

  在進行快速斷電、巡檢速度測試結束后,要立刻進行穩定性測試,此間不許地面人員操作軟件,防止激活作弊程序。

  檢驗方法1:在井下被檢測分站或者傳感器電纜附近,尋找一臺磁力開關,讓電工操作開關反復進行 啟動/停止 動作,持續5分鐘,記錄下時間地點,回到地面調閱該點附近傳感器、分站的測值曲線,看是否會有冒大數、誤報警、誤斷電等現象發生。操作開關要經過電工們同意,且不能發生對人身和設備造成危險的前提下進行。

  檢驗方法2:在地面一組交流電源上(380或660V)連接二臺以上監控分站,讓受測分站間隔距離一米(分體式的分站幾個本安電源箱接在同一個交流電源上),連接好信號傳輸線和傳感器,待分站啟動運行后,撥弄其中一臺分站的交流電源引線,使其發生不停地打火,持續五分鐘,觀察相鄰的分站,不應發生數字錯亂、死機、重啟、誤斷電等現象發生。

  檢驗方法3:在地面模擬信號線接觸并不良的測試,將傳感器到分站連接電纜中的信號導線人為斷開,讓二根斷開的導線在銼刀上快速摩擦,造成時斷時續的信號,維持操作五分鐘,在分站上觀察會否出現冒大數、誤報警、誤斷電發生,在地面調閱該點測值曲線,看是否會有異常數據現象出現。該項測試出現“0”、“Err”測值屬于正常,否則出現任何異常數值都有潛在危險。

  四、 饋電異常報警功能檢驗

  AQ6201新標準要求系統具有饋電異常檢測功能,當井下被控設備執行斷電失效后,能被有效監測出來,并報警和記錄。此功能用于防止人為破壞斷電控制,系統如無此功能,或者不符合要求者為:不合格。

  檢驗方法:在地面安裝一臺分站,連接好斷電控制和饋電傳感器,將饋電傳感器卡在被控設備電纜上,并在主機上設定好饋電檢測關系。用手動發斷電命令,或者給傳感器充氣,通入大于1.5%CH4分氣樣;或用偏調傳感器零點等辦法產生高于斷電門限的“測值”;也可以用按壓遙控器“試驗”鍵方法產生模擬3%CH4測值,讓分站執行斷電控制,被控設備正確斷電時,地面主機應正常不報警,此時,移開斷電控制連線,故意讓斷電失效,或者制造饋電傳感器有電狀態,地面主機和井下分站都應報警并記錄。

  五、 故障閉鎖功能檢驗

  AQ6201新標準要求系統具有故障閉鎖功能,當井下分站發生故障、傳感器發生故障、控制線路斷線、分站電源掉電且后備電源失效時,應能發出斷電閉鎖控制,不具有此項功能者為:不合格。

  檢驗方法:本項功能可以在地面模擬測試,連接好一臺監控分站,接上甲烷傳感器、繼電器箱、被控模擬設備等,進行如下操作:

  1、 拆掉運行中的甲烷傳感器,對應的分站應立刻輸出斷電閉鎖控制信號;

  2、 拆掉運行中的饋電、開停、風門等開關量傳感器,對應的分站和地面主機應有故障顯示(此項功能2006年被暫停執行)。

  3、 關閉分站電源,斷電接點應維持在斷電閉鎖有效位置上;

  4、 切斷控制斷電接點輸出引線,被控設備應處于斷電閉鎖狀態,實質上就是要求斷電接點使用“常開”輸出,斷電有效時繼電器釋放,接點斷開。

  注:斷電輸出狀態可用萬用表檢測接點通斷來判斷。

  六、 后備電源性能檢驗

  AQ6201新標準要求系統分站應具有交流電源中斷后,應能自動切換到后備電池上,且能提供2小時以上的后備工作時間。標準中沒有提出詳細具體功能要求,下面檢驗方法可為使用者提供一個具體的技術要求。

  檢驗方法:先讓受測試分站進行飽和充電(經48小時不間斷通電),按產品標準連接好滿負荷傳感器;傳感器線路最好接入80Ω電阻,仿真2Km電纜,以獲得最大功率消耗。測試開始切斷交流電源,啟動計時秒表,直到分站電源電池耗盡能量關閉,記錄斷電后工作時間,也可以在主機上查閱監測數據,判斷有效后備時間不應小于2小時。

  試驗中注意:

  1、 當交流電中斷時刻,分站必須能自動可靠切換到電池供電上;

  2、 中途交流電恢復必須能自動轉回到交流電供電狀態;

  3、 交流電電壓緩慢下降時也必須能可靠轉換和恢復(可以使用調壓器模仿);

  5、 當電池放電終了應能自動關閉電池,使電池不被過度放電而損壞;

  6、 電池放電終了處于關閉狀態的分站,在交流電恢復后必須能自動重啟;

  7、 分站必須具有對電池進行自動充電和過充保護的功能;

  不具有以上6項功能者不能在井下使用,可判為不合格產品。

  七、 量化誤差檢驗

  AQ6201新標準要求系統信號傳輸誤差應小于0.5%,此誤差是指傳感器傳送到分站再到地面主機所引入的模數轉換誤差,其中經過A/D變換、V/F變換、二進制/十進制 轉換等過程,與傳感元件無關,通常是傳感器末位數的取舍誤差,一般不超過正負一個字。有些廠家產品V/F變換是另外使用壓控振蕩器產生的輸出信號,零點與精度與傳感器的A/D變換不是來自同一個CPU處理,所以不可能達到系統量化誤差0.5%的要求;使用脈寬計時采集數據的分站,將會引入嚴重的轉換誤差,此誤差越靠近量程上限越加嚴重。

  檢測方法:取若干臺甲烷傳感器,開機預熱十分鐘開始測試,分別在“零點”和通標準“氣樣點”,比照監控分站數值與傳感器數值偏差,首先在純凈空氣中零點上對照分站與傳感器的顯示值,記錄下絕對差值;對傳感器通入3%CH4左右氣樣;或用偏調傳感器零點等辦法產生高于3%CH4的“測值”;也可以用按壓遙控器“試驗”鍵方法產生模擬3%CH4測值輸出,待數值穩定后再對照分站和傳感器顯示差值。

  常規產品無論在零點和充氣點上,二者數值差不應大于:±1個字,超過量程0.5%者為不合格。譬如:4分量程的傳感器不應大于±2個字,傳感器顯示:1.20 分站顯示:1.22即為合格,偏差超過二個字為不合格。

  注意:測試點最好選在3%CH4以上的高濃度值,才能暴露出模/數轉換誤差來。

  八、 系統誤碼率的估測

  AQ6201標準中要求監控系統具有10-8出錯概率,它代表了井上下通信的可靠性指標,就是說監控系統主機與分站之間的通信要連續傳輸1億碼元不能出現一次差錯。測試標準要3倍于1億基數,按現有系統的傳輸速率1200計算,要連續運行15天不出一個錯碼。這項測試在煤礦現場很難進行,下面推薦一個數據估測方法,能夠有效發現傳輸不合格的產品。

  檢驗方法:

  1、先測試通信軟件的實事性,切斷地面試驗分站的傳輸線30秒,觀察屏幕顯示數據是否中斷或提示該點故障,反復進行多次30秒中斷試驗的分站,然后調取該點實時記錄數據,看能否完整記錄下信號中斷過程,如果不能記錄到中斷過程,證明系統軟件有充填假數掩蓋故障的功能,可當場判其為不合格,不必繼續測試。注意:要調取的實事實數據,而不是5分鐘平均值。

  2、通過第一項測試后,選取若干個井下數據完整的測點,調取連續一星期的實事數據(記錄密度小于30秒的數據),不應有的數據中斷現象,如果發現有大量無法解釋的數據中斷現象,則可判其為不合格產品。

  用此辦法檢驗的系統不能替代誤碼率測試,但可以在現場發現嚴重不合格的偽劣產品。

  九、 傳感器性能檢驗

  1、穩定性:

  AQ6201新標準要求在用甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、管道熱導甲烷傳感器,連續工作穩定性大于15D。

  測試方法:抽取至少2臺以上傳感器,在地面用標氣調整好傳感器零點和精度,記錄下零點和標準氣樣測值,連續通電15天,中途不許做任何調整,每天記錄零點值和通標氣測值,滿15天后的測值做為判定依據,零點漂移不得大于±5個字,精度漂移不得超出測值的10%范圍(或依據國家標準MT210中分段精度)。為了防止零點負方向漂移跑進“死區”,在零點調整時預先上調10個數字,精度也跟隨向上調10個字。

  2、接線距離:

  AQ6201新標準要求甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、管道熱導甲烷傳感器,到分站的接線距離不得少于2Km,一般傳感器能達到2.5-3Km。

  測試條件:模擬常溫下1.5平方毫米銅芯電纜2Km環路電阻75Ω。

  測試方法:抽取至少2臺傳感器,在電源+、-極分別串入二只3瓦36到40Ω線繞電阻,連接好電源和分站,反復開啟/關閉分站電源,傳感器應能正常啟動,如果不能正常啟動為不合格;待傳感器穩定之后,通氣校驗,傳感器一切性能應能符合標準要求,如發生零點偏移,報警值偏移,精度超差等為不合格;在不關閉分站電源狀態下,用導線同時短路二只電阻,等效電纜零距離,比照串入電阻時的測值,傳感器零點和精度不應發生變化,如變化大于2個字則為不合格。

  3、低電壓性能檢測:

  AQ6201新標準要求甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、管道熱導甲烷傳感器等最低工作電壓不應大于9V,一般傳感器典型值在8V下就能工作。

  測試方法:抽取至少2臺傳感器,接入可調直流穩壓電源上,緩緩調解穩壓電源輸出電壓,使之在6-24V范圍內變化,當電壓達到8V時,傳感器應能正常啟動工作,電壓在9-24V之間變化時,傳感器的“零點”、“精度”不應發生改變??梢栽谌齻€電壓點上進行比照。

  4、紅外遙控調校:

  AQ6201新標準要求甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、管道熱導甲烷傳感器,必須采用紅外線遙控調整參數,淘汰電位器調整零點、精度值、報警值的傳感器,不符合者禁止使用。

  十、 甲烷風電閉鎖功能檢驗

  AQ6201新標準要求系統具有甲烷風電閉鎖控制功能,控制條件如下:

  a) 停風閉鎖:開停傳感器檢測到的局部通風機停止轉動時,或者風筒風量檢測開關由于風量不足動作時,分站應能輸出斷電閉鎖控制信號。

  b) 超限閉鎖:工作面甲烷超過1.5%CH4以上濃度,或者總回風甲烷超過1.0%CH4以上濃度?;蛘弑淮ぷ髅骘L機入口處甲烷濃度超過0.5%CH4以上,分站應能分別輸出斷電控制信號,切斷對應工作地點設備電源。

  c) 上電閉鎖:分站在開機上電的一分鐘內,由于傳感器尚未預熱工作,輸出斷電閉鎖信號,不允許工作面送電。

  d) 掉電閉鎖:監控分站掉電后,應能停留在在斷電閉鎖有效狀態。

  e) 故障閉鎖:分站和傳感器發生故障后(包括斷線故障),分站應能輸出斷電閉鎖有效狀態。

  f)饋電狀態異常報警:監控分站斷電控制失效后,分站應能發出聲光報警。

  g)停風超三分閉鎖風機:開停傳感器檢測到的局部通風機停止轉動時,或者風筒風筒檢測開關由于風量不足動作時,如果工作面或回風甲烷濃度超過3%CH4,分站應能發出閉鎖風機信號,禁止啟動風機。

  由于本項控制邏輯是為高突瓦斯礦井設計,又因控制關系過于復雜,不宜在低瓦斯小礦井內實施檢驗,但必須保證:停風閉鎖;超限閉鎖;故障閉鎖;饋電異常報警,這四項基本功能正常。

  注意: 本檢驗方法僅限于執行AQ6201新標準的系統,不適合當前沒有更新標準的產品。凡是獲得新安標的系統,都可以參照測試。

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