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淺析煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控

文檔作者：宋子濤文檔來源：太原科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月26日
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總第166期
doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2013．06．030
淺析煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控
宋子濤
(太原科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，山西太原030024)
摘要：分析了我國煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，并針對煤礦各種地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際情況，提出了
礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置要求以及設(shè)備選型配置的最優(yōu)方案。
關(guān)鍵詞：煤礦；監(jiān)測監(jiān)控；傳感器
中圖分類號：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號：1005—2798(2013)06．0076—04
煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源，在一次性能源生
產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中歷來占70％左右。“煤為基礎(chǔ)、多
元發(fā)展”，是解決我國能源問題的基本方略。但煤
層的賦存條件和地質(zhì)情況差異很大，很多礦井自然
環(huán)境惡劣，受到水、火、瓦斯、粉塵、頂板事故等自然
災(zāi)害的威脅，事故發(fā)生比較頻繁。過去的人工巡回
檢查的監(jiān)測手段已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)對監(jiān)
測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性和安全性的要求。因此，采
用現(xiàn)代化的監(jiān)測監(jiān)控手段，對礦井的生產(chǎn)設(shè)備和工
作環(huán)境進(jìn)行全方位、全天候的監(jiān)測和監(jiān)控是非常迫
切的，也是非常重要的。
隨著微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)
技術(shù)、CRT顯示技術(shù)以及軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，在
借鑒國外監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國礦井監(jiān)
測監(jiān)控系統(tǒng)的研制得到了快速發(fā)展，基本形成了一
個(gè)完整的體系，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在我國生產(chǎn)礦井中得
到了比較廣泛的應(yīng)用，并在礦井的安全生產(chǎn)管理方
面發(fā)揮了重要作用。
1 我國煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
1) 發(fā)展全面的監(jiān)測監(jiān)控專家系統(tǒng)? 。目前，
我國有20余家生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的廠商，其產(chǎn)品主
要是監(jiān)測環(huán)境安全參數(shù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警或斷電控制，對生
產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)測監(jiān)控限于對設(shè)備的開／停狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)
測，與煤炭生產(chǎn)全過程實(shí)行監(jiān)測監(jiān)控差距還較大。
在軟件技術(shù)上應(yīng)研究開發(fā)能根據(jù)被監(jiān)測環(huán)境地點(diǎn)的
參數(shù)進(jìn)行有效的危險(xiǎn)性判別、分析和提出專家解決
方案，在事故情況下，指示最佳救災(zāi)和避災(zāi)路線，為
搶救和疏散人員、器材提供決策。同時(shí)系統(tǒng)軟件應(yīng)
向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，按統(tǒng)一的格式向外提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。
發(fā)展覆蓋面更廣、監(jiān)測監(jiān)控參數(shù)更多的軟件系統(tǒng)，為
76
實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)綜合自動(dòng)化奠定良好基礎(chǔ)，是我國監(jiān)
測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展任務(wù)之一。
2) 研制高可靠性、品種齊全的礦用傳感器。
目前，國產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的配套傳感器，主要存在兩大問
題：一是品種不全，用于監(jiān)測環(huán)境參數(shù)的傳感器較
多，而用于監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)備工作運(yùn)行狀況參數(shù)的傳感
器少；二是現(xiàn)有的傳感器不同程度存在精度差、可靠
性不高的缺陷。特別是用于瓦斯綜合治理和災(zāi)害預(yù)
測的甲烷傳感器，一直存在使用壽命短、工作穩(wěn)定性
差和調(diào)校期頻繁的缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著礦井瓦斯的日
常檢測。
在研制新型傳感器時(shí)應(yīng)高起點(diǎn)、高智能化，應(yīng)充
分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)，做到自診斷、自校正、自調(diào)
零、配置標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)傳接口，統(tǒng)一傳感器的傳出信號制，
以提高傳輸?shù)目煽啃浴?shù)據(jù)出來的簡單性和傳感器
的互換性。發(fā)展配套齊全、高可靠性的礦用傳感器
是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
3) 合理地規(guī)范通信協(xié)議?，F(xiàn)有廠家的監(jiān)控系
統(tǒng)幾乎都采用各自專用的通信協(xié)議，互不兼容。目
前，信息傳輸系統(tǒng)的兼容性已成為裝備監(jiān)控系統(tǒng)的
各集團(tuán)公司、礦井進(jìn)一步引進(jìn)和擴(kuò)充系統(tǒng)功能的制
約因素。有些礦井為了安全生產(chǎn)的需求，在系統(tǒng)存
在嚴(yán)重問題和得不到技術(shù)服務(wù)的條件下，不得不選
擇其他的系統(tǒng)。由此，通信協(xié)議不規(guī)范的后果是造
成設(shè)備購置重復(fù)、不能隨意進(jìn)行軟件升級改造。制
定統(tǒng)一的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對促進(jìn)礦井監(jiān)控技術(shù)發(fā)展
和系統(tǒng)的推廣應(yīng)用具有十分重要的意義。
4) 實(shí)現(xiàn)全面化的網(wǎng)絡(luò)管理。雖然現(xiàn)在許多礦
建立了局部的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了本礦井的資
源共享，但大多還處于一礦一系統(tǒng)，與外界幾乎沒有
聯(lián)系，其功能和任務(wù)也極其簡單。今后的發(fā)展趨勢
收稿日期：2013-03-21
作者簡介：宋子濤(1991一)，男，山西孝義人，自動(dòng)化專業(yè)，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化。
2013年6月 宋子濤：淺析煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控 第22卷第6期
是各生產(chǎn)礦井與集團(tuán)公司、各集團(tuán)公司與本省乃至
全國煤礦系統(tǒng)構(gòu)成統(tǒng)一完整、功能先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)
絡(luò)系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)更大范圍的煤礦資源共享。
2 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置要求
1) 礦井空氣成分的監(jiān)測 J。礦井空氣成分
的監(jiān)測主要是檢測礦井空氣中的污染物的濃度。對
煤礦來說，這些污染物通常是指CH 、CO、CO 、NO、
NO 等。在礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)中甲烷傳感器占的比
例最大。對Eli 進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，目的就是當(dāng)風(fēng)流中
CH 含量值增加到非常值時(shí)，立即發(fā)出警報(bào)，以撤出
人員，切斷該區(qū)域電源等。由于有了可靠的監(jiān)測手
段，某些國家已放寬了風(fēng)流中CH 含量的極限值。
如，波蘭在應(yīng)用連續(xù)監(jiān)測CH 和風(fēng)速的技術(shù)裝備
后，已把工作面入風(fēng)流的CH 濃度上限量放寬到
1％ ，而在設(shè)置屏蔽電纜的工作面則放寬到2％ 。CO
是劇毒氣體，它不僅會(huì)危害到工人的身體健康，而且
還是礦井發(fā)生火災(zāi)的預(yù)兆，因而必須對CO進(jìn)行連
續(xù)監(jiān)測。CO，雖不是有毒氣體，也不會(huì)發(fā)生爆炸，但
礦內(nèi)空氣中的CO 含量增高卻會(huì)導(dǎo)致礦井空氣中
氧含量的降低，因此CO：氣體也是監(jiān)測的對象。礦
塵不僅會(huì)對工人的身體健康帶來嚴(yán)重的危害，而且
具有爆炸性的煤塵還是礦井安全的重大威脅，因而
對礦井進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測是很有必要的。但由于目前監(jiān)
測空氣中粉塵的傳感器技術(shù)尚不成熟，目前還無法
對礦塵進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測，只能采取定期測定的辦法
來評價(jià)礦井空氣中礦塵的濃度(備注：英國目前有
一種可在井下連續(xù)測塵的單獨(dú)測塵儀器—— 西姆斯
林II(SimsinlI)，這種儀器有可能與監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)而
對礦井空氣中的礦塵濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測)。
2) 礦井空氣物理狀態(tài)的監(jiān)測。直接影響礦井
空氣物理狀態(tài)的主要物理因素是溫度、濕度和風(fēng)速。
風(fēng)速除會(huì)影響到礦井微氣候外，還決定著進(jìn)入礦井
空氣中的有毒有害氣體及其他雜質(zhì)的量。較大的風(fēng)
速可以保證礦井的風(fēng)量，一方面達(dá)到稀釋CH 濃度
的目的；另一方面，較大的風(fēng)速產(chǎn)生的紊流能使巷道
邊緣積聚的瓦斯被吹散。但是過高的風(fēng)速卻會(huì)使礦
塵飛揚(yáng)，影響礦工健康，對于有煤塵爆炸性危險(xiǎn)的礦
井則更是不利因素。因此對風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測是非常重
要的。
隨著煤炭生產(chǎn)的發(fā)展，礦井深度越來越大，機(jī)械
化程度也越來越高，加上其他原因，礦井生產(chǎn)環(huán)境中
出現(xiàn)了高溫?zé)岷Α８邷責(zé)岷σ环矫鎿p害了礦工的身
體健康，另一方面大大降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此治理
礦井高溫?zé)岷κ堑V井通風(fēng)工作者一個(gè)重要課題。對
礦井高溫?zé)岷M(jìn)行處理，就必須摸清通風(fēng)系統(tǒng)中熱
源地點(diǎn)，系統(tǒng)高溫變化趨勢。因而在高溫礦井中，設(shè)
置必要數(shù)量的溫度傳感器來監(jiān)測溫度就顯得十分必
要了。
3) 通風(fēng)設(shè)備(設(shè)施)運(yùn)行狀況的監(jiān)控。通風(fēng)
設(shè)備(設(shè)施)運(yùn)行如果出現(xiàn)異常，將會(huì)引起一些不良
的后果。如，局部扇風(fēng)機(jī)的停止運(yùn)轉(zhuǎn)，可能會(huì)使掘進(jìn)
工作面發(fā)生瓦斯積聚。因此每個(gè)礦井都要根據(jù)自己
的安全需要，把一些重要的通風(fēng)設(shè)備(設(shè)施)列入通
風(fēng)安全的監(jiān)測范圍。
4) 其他監(jiān)控。在抽放利用瓦斯時(shí)，為保證人
員及設(shè)施安全，還要在抽放泵輸入管路中和儲(chǔ)氣罐
輸出管路中安設(shè)高濃度瓦斯、流量、壓差、溫度傳感
器。在煤倉處還要設(shè)置煤倉煤位傳感器，對其煤位
進(jìn)行監(jiān)測，以保證煤礦的安全生產(chǎn)。
3 監(jiān)測和傳輸設(shè)備選擇配置
3．1 礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的組成
礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)一般由監(jiān)測傳感器、井下分
站、信息傳輸系統(tǒng)和地面中心站等部分組成。通常
可分為開環(huán)監(jiān)測控制系統(tǒng)和閉環(huán)監(jiān)測控制系統(tǒng)，前
者為不利用監(jiān)測量去控制(調(diào)節(jié))所關(guān)聯(lián)的井下設(shè)
施和設(shè)備，只進(jìn)行一般的遙控的系統(tǒng)；后者則還需利
用監(jiān)測量去控制(調(diào)節(jié))所關(guān)聯(lián)的井下設(shè)施或設(shè)備。
1) 監(jiān)測傳感器。監(jiān)測傳感器是礦井瓦斯監(jiān)測
系統(tǒng)的感知部分，它是用來測量系統(tǒng)所需測量的量
或判斷設(shè)備、設(shè)施狀態(tài)的部件。其主要有甲烷傳感
器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣傳感
器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、壓力傳感器及各種
狀態(tài)(開關(guān))傳感器等。傳感器的供電方式有兩種：
一種是一個(gè)傳感器一個(gè)電源箱；另一個(gè)是集中供電
的方式，即若干個(gè)傳感器共用一個(gè)電源箱，而這種電
源箱大多和系統(tǒng)分站在一起，井下使用的傳感器的
供電電源必須是本質(zhì)安全型的。傳感器模擬出的被
測量的電信號分為電壓型、電流型和脈沖型3種。
目前常用的瓦斯檢測報(bào)警斷電儀，如AYJ一1型或
AYJ一2型、ABD一21型采用的都是脈沖型。
2) 井下分站。由傳感器輸出的統(tǒng)一制式的信
號必須進(jìn)入井下發(fā)送裝置才能進(jìn)入信息傳輸系統(tǒng)，
這個(gè)發(fā)送裝置稱為井下分站。分站的作用是收集接
入的各種傳感器送來的模擬信號并進(jìn)行整理；根據(jù)
中心站的命令將各種監(jiān)測參數(shù)和設(shè)施、設(shè)備工作狀
態(tài)參數(shù)發(fā)送給中心站；接收中心站的控制信息，執(zhí)行
中心站的各種控制命令，控制所關(guān)聯(lián)的設(shè)備、設(shè)施。
一些智能化程度比較高的分站，在系統(tǒng)電纜斷開后，
分站仍能繼續(xù)工作，如實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警、斷電、連續(xù)記
錄監(jiān)測參數(shù)等。目前井下分站的發(fā)展趨勢主要是提
77
宋子濤：淺析煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控 第22卷第6期
高智能化程度，一般來說分站備有備用電源，在電網(wǎng)
停電時(shí)仍能繼續(xù)工作。大多數(shù)分站可以接人4～8
個(gè)模擬量，輸出2～3個(gè)控制量。我國早期生產(chǎn)的各
種瓦斯斷電儀和一些監(jiān)測系統(tǒng)，如MJc一100A、A一
1，采用一個(gè)傳感器一個(gè)分站的形式，這種方式適用
于中小型煤礦。
3) 信息傳輸系統(tǒng)。井下分站和地面中心站的
連接部分是信息傳輸系統(tǒng)，它直接影響著信息的傳
輸質(zhì)量和系統(tǒng)的投資費(fèi)用。在電磁于擾大，環(huán)境潮
濕，有易燃、易爆、腐蝕性氣體，空問小，有頂板冒落
危險(xiǎn)的井下，對信息傳輸提出了特殊的要求，特別是
傳感器分散分布，信號無法集中發(fā)送時(shí)，情況尤為突
出。這就造成了礦井信息傳輸系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特殊
性。信息傳輸系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)可分為放射狀、環(huán)狀和樹
狀3種。
4) 地面中心站。礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的核心部
分是地面中心站。地面中心站目前大多由計(jì)算機(jī)和
信號傳輸接口組成。信號傳輸接口將井下傳來的信
號解調(diào)送入計(jì)算機(jī)，而計(jì)算機(jī)則通過信息傳輸系統(tǒng)，
向井下各分站進(jìn)行通訊聯(lián)系，發(fā)出指令，指揮各分站
向中心站送回各種監(jiān)測量。地面中心站的計(jì)算機(jī)根
據(jù)井下各分站送來的各種監(jiān)測信息處理的結(jié)果，必
要時(shí)可向有關(guān)分站發(fā)出指令，指揮分站控制某種對
象(如井下某地區(qū)瓦斯?jié)舛瘸?，切斷該地區(qū)的電
源)，操作人員也可根據(jù)計(jì)算機(jī)提供的清單，向計(jì)算
機(jī)發(fā)出控制命令，計(jì)算機(jī)通過顯示屏顯示各種數(shù)據(jù)，
既有實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可以了解過去某一階段的監(jiān)
測數(shù)據(jù)。
計(jì)算機(jī)是整個(gè)礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)的核心，目前
可分為兩大類，一類是集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，另一
類是分布式。前者把計(jì)算機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集
和處理的中心，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)成簡單，易于管理；缺點(diǎn)
是當(dāng)主機(jī)或傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)
的癱瘓。后者是利用智能遠(yuǎn)程分站將數(shù)據(jù)的采集、
處理分散進(jìn)行，一些可以通過本地分站就地處理的
監(jiān)測對象就不必進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)遙測，而可以改
變呼喚遙測，一些系統(tǒng)的分站有病肢切斷功能，當(dāng)系
統(tǒng)某部位出現(xiàn)故障時(shí)，可以切斷病肢，使系統(tǒng)其余部
分正常工作。分布式礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)適用于地域
分散、負(fù)載分散、環(huán)境條件較差的情況，其優(yōu)點(diǎn)是在
傳輸系統(tǒng)或主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)仍可進(jìn)行工作。
3．2 監(jiān)測系統(tǒng)的選擇配置要求
礦井使用瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的目的是為了通過采用
新技術(shù)來改進(jìn)采掘過程中的安全狀況，改善礦井的
環(huán)境與安全條件，提高生產(chǎn)率；保證礦井的生產(chǎn)計(jì)劃
和工程的實(shí)現(xiàn)。為此，系統(tǒng)的選擇主要應(yīng)從如下幾
78
個(gè)方面考慮。
1) 礦井災(zāi)害情況。如礦井瓦斯涌出量、煤層
自然發(fā)火、沖擊地壓和地溫地?zé)岬葹?zāi)害及程度都是
確定建立礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)類型的依據(jù)。
2) 礦井生產(chǎn)情況。要根據(jù)礦井生產(chǎn)能力的大
小與生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜程度，以及井下采掘工作面的數(shù)
量、機(jī)電硐室數(shù)目、裝煤點(diǎn)數(shù)目、風(fēng)硐等一些需要監(jiān)
測地點(diǎn)的數(shù)量來確定瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的裝備容量，并
在此基礎(chǔ)上再考慮20％ ～30％ 的備用量。
3) 系統(tǒng)的功能。選擇礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)應(yīng)
優(yōu)先配用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，除漢字功能外，
其軟件功能要強(qiáng)，易于開發(fā)，有足夠的容量，能夠用
來開展通風(fēng)安全管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算及報(bào)表編制工
作，當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，應(yīng)考慮生產(chǎn)監(jiān)控和安全監(jiān)測
自成系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)的選型上應(yīng)優(yōu)先使用兼容機(jī)
種，要能方便地和礦、局計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
3．3 監(jiān)控設(shè)備選型要求
1) 監(jiān)控設(shè)備選型原則。礦井監(jiān)控系統(tǒng)是以環(huán)
境監(jiān)測和生產(chǎn)設(shè)備工況監(jiān)控為目的，因此，礦井監(jiān)控
系統(tǒng)應(yīng)滿足：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、抗故障能力
強(qiáng)、監(jiān)控種類多(如甲烷、風(fēng)速等多種物理量的監(jiān)
測)、容量大、監(jiān)控距離遠(yuǎn)、監(jiān)控周期短、處理軟件豐
富、顯示直觀、操作方便、使用電纜少、安裝維修方
便、投資少、可配置遠(yuǎn)距離終端、方便與上級主管部
門聯(lián)網(wǎng)的要求。
2) 監(jiān)控總站和各分站主要設(shè)備?；九渲茫?
分站主機(jī)、電源、傳感器電源、甲烷超限報(bào)警斷電閉
鎖裝置。井下分站應(yīng)安裝在便于工作人員觀察、調(diào)
度、檢驗(yàn)、支護(hù)良好、無滴水、無雜物的入風(fēng)巷道或硐
室中。其距離巷道底板的高度不應(yīng)小于0．3 m，并
加墊木或支架牢固固定。獨(dú)立的聲光報(bào)警箱要懸掛
在巷道頂板以下300—400 mm處，懸掛位置應(yīng)滿足
報(bào)警聲能讓需要聽到的人聽到的要求。
地面中心站的布置要求：礦井監(jiān)測系統(tǒng)中心站
應(yīng)配備2臺(tái)計(jì)算機(jī)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，并配有打
印機(jī)和屏幕顯示器。中心站要能遙測和記錄所有瓦
斯傳感器的數(shù)據(jù)。中心站計(jì)算機(jī)電源應(yīng)有在線式不
問斷電源或交流穩(wěn)壓器加后備式不間斷電源供給。
中心站機(jī)房應(yīng)采用空調(diào)設(shè)施及抗靜電地板。
3．4 傳輸設(shè)備及器材選型要求
1) 監(jiān)測系統(tǒng)傳輸電纜要專用，不能與井下通
信電纜合用，以提高可靠性。
2) 監(jiān)測系統(tǒng)各設(shè)備之間本質(zhì)安全信號的連
接宜選用藍(lán)色外護(hù)套的礦用通信和信號電纜，井下
非本質(zhì)安全信號之間的連接不宜使用藍(lán)色外護(hù)套的
申．纜。
2013耳6月 宋子濤：淺析煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控 第22卷第6期
3) 監(jiān)測系統(tǒng)中井下設(shè)備所使用的電纜應(yīng)具
有阻燃性能。
4) 監(jiān)測系統(tǒng)中各設(shè)備之間的連接電纜需加
長或作分支連接時(shí)，被連接電纜的芯線應(yīng)采用盒線，
或具有接線盒功能的裝置，用螺釘壓接或插頭插座
插接，不得采用電纜芯線導(dǎo)體的直接搭接或繞接的
方式。
5) 具有屏蔽層的電纜，其屏蔽層不宜用做信
號的有效通路。在用電纜加長或分支連接時(shí)，相應(yīng)
電纜之間的屏蔽層應(yīng)具有良好的連接，而且在電氣
上連接在一起的屏蔽層一般只允許一個(gè)點(diǎn)與大地相
連。
6) 所有傳輸系統(tǒng)直流電源和信號的電纜盡
量與電力電纜在巷道兩側(cè)敷設(shè)，若必須在同一側(cè)平
行敷設(shè)時(shí)，它們與電力電纜的距離不宜小于0．5 m。
參考文獻(xiàn)：
[1] 周邦全．煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程和趨勢
[J]．礦業(yè)安全與環(huán)保，2007(s1)：52—54．
[2] 劉麥．基于現(xiàn)場總線的局扇監(jiān)測控制系統(tǒng)研究[D]．
西安：西安科技大學(xué)，2008．
[3] 鐘銘．基于模糊數(shù)據(jù)融合的煤礦瓦斯預(yù)警研究[D]．
西安：西安科技大學(xué)，2009．
[責(zé)任編輯：王偉瑾]
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(上接第73頁)系統(tǒng)相比，圖3中的控制任務(wù)有主副
兩個(gè)調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器根據(jù)水位和外送蒸汽的變化
做出調(diào)整，保證水位無靜態(tài)偏差，并將輸出信號送到
副調(diào)節(jié)器。副調(diào)節(jié)器對主調(diào)節(jié)器的輸出信號和給水
量進(jìn)行比較計(jì)算，它可以迅速地調(diào)節(jié)給水量，從而消
除給水壓力波動(dòng)等因素引起的自發(fā)擾動(dòng)，進(jìn)而控制
水位的平衡。
圖3 Honeywell DCS組態(tài)在實(shí)際應(yīng)用的方框
在實(shí)際應(yīng)用中，由于測量元件可能發(fā)生故障，因
此Honeywell DCS采用了一個(gè)三取中間(MID OF 3)
的組態(tài)模式，即現(xiàn)場采用3個(gè)平衡容器水位計(jì)，取得
水位測量的中問值后才送到主調(diào)節(jié)器作為測量值，
這樣就最大限度地避免了測量錯(cuò)誤帶來的水位波
動(dòng)。在具體計(jì)算每個(gè)水位的過程中，除了有液位計(jì)
的測量值，還需要引入汽包的壓力補(bǔ)償并進(jìn)行修定，
以保證水位調(diào)節(jié)的穩(wěn)定。
在給水量 和外送蒸汽量D的測量計(jì)算中，都
需要對現(xiàn)場測量的信號進(jìn)行補(bǔ)償，才能得到一個(gè)不
受溫度、壓力影響的標(biāo)準(zhǔn)值，如下式：
v／( ×√
式中：W( )為主給水計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)值；W為給水流
量的現(xiàn)場測量值；T為給水溫度。
D( )=D× 2
+
9
2
37．31
．
5
_
15 101
P
．
式中：D( )為主汽標(biāo)準(zhǔn)值；D為鍋爐蒸汽出口
流量；T為主汽溫度；P為主汽壓力。
計(jì)算所得的蒸汽流量信號送到主調(diào)節(jié)器作為前
饋值。
3 結(jié)語
從上面的分析可知，在Honeywell的水位控制系
統(tǒng)中，由于采用了串級控制系統(tǒng)并且對可能引起水
位測量誤差的因素進(jìn)行了修正補(bǔ)償，所以該系統(tǒng)不
僅能消除給水壓力波動(dòng)帶來的擾動(dòng)，并且能在負(fù)荷
突然變化的情況下較好地完成汽包水位的控制任
務(wù)。尤其需要說明的是，當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，該系統(tǒng)
會(huì)使調(diào)節(jié)閥一開始就超正確的方向動(dòng)作，這樣就可
消除“虛假水位”造成的給水量變化方向與蒸汽量
變化方向相反的錯(cuò)誤，使系統(tǒng)能早一步達(dá)到新的穩(wěn)
態(tài)值。
[責(zé)任編輯：王偉瑾]
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