Распределённая волоконно-оптическая система измерения температуры и контроля пожаротушения для горнодобывающей промышленности

На основе стандартов

Издание 2021 года "Правила предотвращения и тушения пожаров в угольных шахтах"

Статья 35: Если шахта, оснащённая ленточным конвейером, также служит в качестве приточной шахты, она должна быть оборудована автоматическими сигнализационными и автоматическими устройствами пожаротушения, а также должны быть проложены пожарные трубопроводы.

Статья 55: Ленточные конвейеры должны быть оснащены защитными устройствами от проскальзывания, отклонения, накопления угля, разрыва и т.д., а также должны быть оснащены устройствами контроля температуры и дыма и автоматическими системами орошения. Рекомендуется установить автоматическую систему пожаротушения с функциями мониторинга в реальном времени.

Введение в систему

Распределённая волоконно-оптическая система измерения температуры и контроля пожаротушения для горнодобывающей промышленности KJ1959 (далее именуемая "Система") — это автоматическая система сигнализации и пожаротушения, разработанная нашей компанией специально для некоторых ключевых пожароопасных зон под землёй в угольных шахтах, объединяющая волоконно-оптическое измерение температуры и датчики для мониторинга пожара в реальном времени.

При пожаре горение выделяет большое количество тепла, а также дым, пламя, угарный газ и различные смешанные газы. Система в основном обнаруживает эти характеристики окружающей среды пожара для интеллектуального определения наличия пожара и автоматически выполняет голосовые, световые и звуковые сигналы тревоги и операции пожаротушения.

Применение системы

(1) Мониторинг температуры в реальном времени и позиционирование ключевых частей, таких как стальной канал ленточного конвейера, подшипники, ролики, головка и хвост; предотвращение и тушение пожаров в электромеханических камерах и временных распределительных пунктах; онлайн-мониторинг температуры окружающей среды в подземных забоях и раннее предупреждение о пожаре;

(2) Путём мониторинга и анализа данных температуры в реальном времени определять состояние работы оборудования, устранять неисправности и аварии на ранней стадии и предотвращать проблемы до их возникновения;

(3) Программное обеспечение включает функции сигнализации при аномалиях температуры, позиционирование точек аномальной температуры, отображение кривой температуры в реальном времени, запрос исторических данных температуры, состояние электромагнитного шарового клапана, состояние датчика дыма, значения угарного газа и другие функции мониторинга в реальном времени;

(4) Система может настраивать функции сигнализации: включая сигнализацию при фиксированной температуре (установка максимальных/минимальных значений температуры), сигнализацию при разнице температур (большая разница между температурой в реальном времени и средней температурой для выявления локальных горячих точек), сигнализацию при быстром повышении температуры, сигнализацию повреждения волоконно-оптического кабеля, сигнализации неисправностей устройств и др.

Объяснение принципа

Основное устройство системы, взрывозащищённый и искробезопасный распределённый волоконно-оптический измеритель температуры KJ1959-Z для горнодобывающей промышленности, содержит модуль волоконно-оптического измерения температуры, модуль автоматического контроля пожаротушения и модуль передачи данных. Модуль волоконно-оптического измерения температуры — это технология непрерывного онлайн-измерения с передачей данных в реальном времени, использующая волоконно-оптический кабель в качестве носителя для температурного датчика и передачи сигнала, основанная на эффекте обратного Рамановского рассеяния. Лазерные импульсы входят в один конец волоконно-оптического кабеля, и при продвижении вперёд молекулярные взаимодействия вызывают различные типы рассеяния. Используя принципы оптической временной отражательной спектроскопии (OTDR), достигается распределённое измерение температурного поля вдоль волоконно-оптического кабеля, что позволяет заранее прогнозировать забои и позиционировать источник пожара, а также выполнять функции автоматического пожаротушения. Система может обеспечивать распределение температуры и позиционирование сигнализации с точностью до 0,3 метра для лент внутри шахт. Кабель для измерения температуры прокладывается вдоль обеих сторон конвейерной ленты, начиная от измерительного хоста, что позволяет немедленно контролировать температуру ленты.

Модуль автоматического контроля пожаротушения может в реальном времени контролировать значения датчиков пламени, угарного газа, дыма и т.д. При обнаружении аномальных значений он автоматически определяет наличие пожара. В случае пожара он немедленно управляет соответствующим электромагнитным шаровым клапаном для распыления воды или управляет устройством сухого порошкового пожаротушения для тушения пожара. Это обеспечивает 3D-мониторинг всей площади и автоматическую операцию пожаротушения при угрозах пожара на ленте.

Модуль передачи данных в основном обеспечивает связь с поверхностной мониторинговой станцией, позволяя загружать и скачивать данные.

Состав системы

Система в основном состоит из взрывозащищённого и искробезопасного распределённого волоконно-оптического измерителя температуры KJ1959-Z для горнодобывающей промышленности (далее именуемого "хост"), искробезопасной голосовой и световой сигнализации для горнодобывающей промышленности, датчика угарного газа для горнодобывающей промышленности, датчика дыма, искробезопасного датчика пламени для горнодобывающей промышленности, искробезопасного электромагнитного шарового клапана для горнодобывающей промышленности, водяной завесы для пожаротушения, взрывозащищённого и искробезопасного стабилизированного источника питания постоянного тока для горнодобывающей промышленности, устройства сухого порошкового пожаротушения, трубопровода для распыления порошка, системы мониторинга, Ethernet-коммутатора и др.

Введение в сопутствующие компоненты

Взрывозащищённый и искробезопасный распределённый волоконно-оптический измеритель температуры для горнодобывающей промышленности

1. Напряжение питания: подземное переменное напряжение 127/380/660 В, выбираемое; наземное переменное напряжение 220 В;
2. Каналы измерения: 8 каналов;
3. Диапазон измерения температуры: 0～90℃ (в зависимости от кабеля для измерения температуры);
4. Длина измерения одного канала: 4 км (возможна настройка расширения);
5. Интерфейсы связи: электрический порт RJ45, оптический порт SC, RS485, релейный выход;
6. Точность измерения температуры: ±1℃;
7. Точность позиционирования: 0,5 м;
8. Время измерения ≤2 с на канал;
9. Пространственное разрешение: ≤1 м;
10. Хост оснащён цветным ЖК-экраном, который может отображать зональные сигналы тревоги, сигналы тревоги при перегреве, сигналы неисправности разрыва волокна, температурные кривые, исторические данные и др.;
11. Внутри хоста есть выходы сигнализации, и он может быть напрямую настроен с искробезопасной голосовой и световой сигнализацией для горнодобывающей промышленности;
12. Тип взрывозащиты: взрывозащищённый и искробезопасный для горнодобывающей промышленности, маркировка взрывозащиты: Ex db [ib Mb]I Mb.

Искробезопасная голосовая и световая сигнализация для горнодобывающей промышленности

1. Номинальное рабочее напряжение: DC18V;

2. Рабочий ток: ≤600 мА;

3. Сигнал связи: RS485;

4. Хранение голосовых файлов: 30 файлов;

5. Основные функции

a. Имеет функцию воспроизведения сохранённых голосовых файлов;

b. Имеет аудиовизуальную функцию сигнализации, сигнал тревоги светом чётко виден на расстоянии 20 м в тёмной среде.

6. Тип взрывозащиты: искробезопасный тип для горнодобывающей промышленности, маркировка взрывозащиты: Ex ib I Mb.

Датчик угарного газа для горнодобывающей промышленности

1. Рабочее напряжение: 18 В DC;

2. Рабочий ток: ≤200 мА;

3. Выходной сигнал RS485

a. Количество каналов: 1 канал;

b. Скорость передачи данных: 2400 бод;

4. Диапазон измерения и разрешение

a. Диапазон измерений: (0～1000)×10-6 CO;

b. Разрешающая способность: 1×10-6 CO.

5. Взрывозащищённый тип: искробезопасный тип для горного дела, маркировка взрывозащиты: Ex ib I Mb.

Датчик дыма с искробезопасной защитой для горного дела

1. Номинальное рабочее напряжение: DC18V;

2. Диапазон рабочего напряжения: DC9V～DC24V;

3. Максимальный рабочий ток: ≤200mA;

4. Чувствительность и время отклика

При достижении концентрации дыма 5% obs/m датчик должен сработать, время отклика не должно превышать 20 с.

5. Рабочие характеристики

При концентрации дыма ≥5% obs/m красный светодиод горит, звуковой сигнал включается, реле активируется, RS485 выдаёт сигнал тревоги;

При концентрации дыма <5% obs/m красный светодиод выключается, звуковой сигнал прекращается, реле сбрасывается, RS485 выдаёт нормальный сигнал.

6. Выходные сигналы датчика

a. Сигнал RS485;

b. Сигнал пассивного узла;

7. Взрывозащищённый тип: искробезопасный тип для горного дела, маркировка взрывозащиты: Ex ib I Mb.

Датчик пламени с искробезопасной защитой для горного дела

1. Рабочее напряжение: DC12-16V;
2. Рабочий ток: 16-40mA;
3. Выходной сигнал: сигнал отсутствия пожара — состояние высокого сопротивления, высокий уровень ≥13V; сигнал пожара — низкий уровень ≤3V.

Электрический шаровой клапан с искробезопасной защитой для горного дела

1. Номинальное рабочее напряжение: DC 12V;
2. Номинальный рабочий ток: ≤500 mA;
3. Диапазон рабочего давления: 0.2～7MPa;
4. Номинальный диаметр: 20мм;
5. Время задержки: 0～9999с, устанавливается дистанционно;
6. Передача сигнала: 2 канала сигналов высокого/низкого уровня; 2 канала сигналов RS485;
7. Способ отображения: ЖК-дисплей, чётко показывает текущий рабочий статус шарового клапана, данные датчиков и т.д.;
8. С функцией дистанционной калибровки, все параметры могут быть изменены удалённо через пульт управления;
9. Взрывозащищённый тип: искробезопасный тип для горного дела, маркировка взрывозащиты: Ex ib I Mb.

Источник питания с искробезопасной и взрывозащитной защитой для горного дела

1) Номинальное рабочее напряжение: AC127V/220V/380V/660V;

2) Входная кажущаяся мощность: ≤150ВА;

3) Диапазон колебаний питания: 75%～110%;

4) Выходное напряжение: 1 канал 12V; 1 канал 18V.

5) Основные функции

a. При отключении переменного тока резервная батарея сразу автоматически начинает работать.

b. Источник питания имеет защиту от перегрузки по току, перенапряжения и короткого замыкания. При возникновении неисправности источник питания автоматически защищается и автоматически возобновляет нормальную работу после устранения неисправности.

c. Источник питания имеет индикацию состояния работы AC/DC.

6) Взрывозащищённый тип: взрывозащитный и искробезопасный тип для горного дела, маркировка взрывозащиты: Ex db [ib Mb]I Mb.

Особенности системы

(1) Трёхмерное измерение температуры, без слепых зон, измерение температуры вдоль линии прокладки оптического кабеля.

(2) Точное измерение температуры, точность до ±0.1℃.

(3) Режим температурной тревоги может быть гибко настроен.

(4) Рабочее состояние электрического шарового клапана можно просматривать в реальном времени.

(5) Количество открываемых электрических шаровых клапанов можно настроить в программном обеспечении: полностью открытые/открытые по одному/открытые соседние.

(6) Конфигурация системы гибкая и может быть комбинирована в зависимости от различных условий.

(8) Температурная информация воспринимается оптоволокном, искробезопасна, устойчива к электромагнитным помехам и высоко стабильна;

(9) Температурная информация передаётся через оптические сигналы, не подвержена электромагнитным помехам;

(10) Обладает высокой чувствительностью и разрешающей способностью, широким частотным диапазоном измерений, быстрой скоростью отклика и большим динамическим диапазоном измерений;

(11) Большое расстояние измерения, небольшой размер, искробезопасный, простая проводка, не подвержен электромагнитным помехам, хорошая радиационная стойкость;

Основные технические параметры

(1) Ошибка обработки аналогового входного сигнала не более 1%;

(2) Максимальный цикл проверки системы не более 30 с;

(3) Время отклика дистанционного управления не более 30 с;

(4) Время отклика на вызов 85% полного экрана не более 2 с, других экранов не более 5 с;

(5) Время от отказа главного блока до ручного переключения на нормальную работу резервного блока не более 5 мин;

(6) Ошибка передачи системы не более 10 ^-8 ；

(7) Значения аналоговых величин важных контрольных точек в режиме реального времени могут сохраняться более 7 дней; записи статистики аналоговых величин, состояния переключателей и времени изменений, времени и состояния отказов/восстановления оборудования могут сохраняться более 1 года. При сбое системы потеря времени вышеуказанной информации не превышает 5 минут.