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“煤田火区气体——温度在线检测与远程监控测试”内容的试验研究已开展
时间:2022-01-14 10:15  浏览:16
  近日,合肥物质科学研究院激光中心与中国矿业大学、新疆煤田工程局等单位联合开展了“煤田火区气体——温度在线检测与远程监控测试”内容的试验研究。该研究团队实现矿区煤自燃危险程度和火源位置的判定,并制定防灭火方式,逐步形成针对煤矿自燃特征参数的信息提取、融合、判识、预警和治理的一体化技术。
  
  煤田火区治理是一个世界性难题,煤田火灾除了探测难、扑灭难之外,在治理过程中还会出现火区以外的问题,涉及人们的生活,也涉及环境保护。只有通过科学有序治理,才能把煤田灭火工程、煤矿灭火工程变成一个生态恢复的工程、生态建设的工程。
  
  我国煤田火区主要在新疆、宁夏和内蒙古,这些地区的约占全国储量的80%以上。这3个自治区又是全国煤田火灾最为严重的省区,煤田大火不仅吞噬了珍贵的煤炭资源,也给自然环境和人民生活带来很大威胁。据有关部门估算,这3个自治区,燃烧的煤火每年破坏煤炭资源多达2亿吨。
  
  在煤矿生产中,煤的自燃一直是重大灾害,它极易引发瓦斯爆炸、水煤气爆炸等重大事故,严重危害矿井安全。但煤自燃监测预报基本只是人工在危险的井下各个分散点采集相关数据,用的是多台不同类型的仪器仪表,不仅价格高昂,而且费时费力,此外对数据的分析处理,也基本处于人工经验判断的水平上,更不具备实时性。采用虚拟仪器技术构造监测平台,可以节省大量硬件方面的投资,用软件实现硬件的功能,把多台不同的仪器统一组态,并根据井下的具体情况,实现远程的分布式测量网络。
  
  温度在线监测装置指利用安装在被测点的温度传感器实时获取温度数据,智电电力通过收集数据远传至对应接收装置,接收装置进一步通过有线或其他通讯方式将数据传输至后台电脑,从而将数据反映到相应软件界面中供人员监测的测温方式。
  
  该测温方式广泛应用于供电系统移开式开关柜手车触头、固定式开关设备隔离开关触头、母线、电缆连接处以及电抗器绕组、干式变压器高压绕组等由于插接不良、接头松动、母线蠕动、表面氧化、电化腐蚀、超负荷、环温过高、通风不良等引起过热进行智能保护。系统所需硬件:1温度传感器、温度显示仪、后台主机(电脑)、中继器(选用)、通讯线缆、数据转换器、安装辅材。
  
  远程视频监控系统由系统子站和调度中心主站组成。系统子站设置在下属的煤矿、发电厂和变电站等需要监控的场所,主要由视频采集终端、计算机网络连接设备、摄像机、报警探头、报警解码器等组成,负责音视频信号和报警信号的采集和数字化,并利用现有的计算机网络实现站点之间与调度中心的视频/报警信息传输及远程监控。
  
  煤炭自燃系统包括传输皮带自燃监测、仓壁测温保护系统和堆取料机红外扫描温度监测装置和可燃气体检测装置。对于防止煤场自燃、减少燃煤损耗、提高设备安全等具有重要的积极的作用。
  
  煤层自燃是由于煤体逐渐发生低温氧化,热量逐渐蓄积,最终发生自燃。按照煤层自燃的阶段是否出现自燃发火征兆,预测预报技术可分为预报和预测两种。煤在氧化自热到自燃这一复杂的物理化学变化过程中,随着煤温的上升,要序列性地释放出CO、CH4、C2H4等气体,称之为指标气体。
  
  因此,掌握煤炭在自热到自燃过程各阶段中所释放的气体成份以及自燃发火指标气体的变化规律,是分析煤炭氧化程度的重要依据。经研究表明,CO及C2H4作为预测指标气体较好。但由于C2H4出现的温度较高,产生量小,因此,用它来校正预报出现的温度偏差,而主要把CO作为早期预报的指标。以CO指标气体为中心,建立自燃早期预报系统。此外,井下综采面的氧浓度、漏风强度、煤岩体温度、煤厚度等因素也决定了煤层自燃的倾向性和危险性。同时也将对以上因素实时采集、分析,以建立实时监测,从而达到对煤层自燃的预测。
  
  通过测得实时的CO含量,与历史数据结合,建立灰色模型,得到时间预报序列。结合设定的警报值,预报出煤自燃发火的日期。考虑到井下的实际情况及未来网络化发展的需要,本软件具有初步的局域网通信功能,基于TCP/IP协议,下位机(客户机)采集的实时数据送到上位机(服务器)显示,发送时双机均要打开TCP连接,并指定相同的端口。
  
  该模块有写盘和读盘两个功能,采集的信号波形文件可以存储,采集的最终数值送入历时数组中,形成新的序列,以供预测,日后查询时也可以打开。
  
  软件系统试运行后,和煤矿实际采集数据和历史实际自燃发火日期对比,证明该系统不仅具有系统采集精度高、使用方便、节省人力和设备投资的优点,而且预测的发火日期准确,证明预测模型结构合理有效。本软件系统为今后煤矿井下监控网络一体化作出了有益的探索。
 
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