Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CƯU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA XWY ZXW BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DỰ ÁN SXTN CẤP BỘ NĂM 2011 Tên dự án CHẾ TẠO MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIĨ DÙNG TRONG KHAI THÁC HẦM LỊ PHỤC VỤ AN TỒN LAO ĐỘNG Cơ quan chủ trì dự án: VIỆN NC ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA Chủ nhiệm dự án: Th.S Nguyễn Công Hiệu Hà Nội – 02/2013 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CƯU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA XWY ZXW BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DỰ ÁN CHẾ TẠO MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIĨ DÙNG TRONG KHAI THÁC HẦM LỊ PHỤC VỤ AN TOÀN LAO ĐỘNG Chủ nhiệm dự án: (ký tên) Cơ quan chủ trì dự án: (ký tên đóng dấu) Th.S Nguyễn Cơng Hiệu Hà Nội – 02/2013 MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 XUẤT XỨ DỰ ÁN 1.2 CÁC THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN 1.3 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 1.3.1 Tổng quan quản lý khí, thơng gió mỏ 1.3.2 Thực trạng an toàn sử dụng thiết bị điện mỏ than 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 11 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 11 1.4.2 Tình hình nghiên cứu triển khai nước 12 1.5 THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIĨ TRONG MƠI TRƯỜNG HẦM LỊ CỦA VIỆT NAM 13 1.5.1 Máy đo tốc độ gió cầm tay 14 1.5.2 Máy đo tốc độ gió kết nối thành hệ thống 17 1.6 SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ 20 1.6.1 So sánh máy đo tốc độ gió cầm tay 20 1.6.2 So sánh máy đo tốc độ gió dùng hệ thống 20 1.7 MỤC TIÊU CHẾ TẠO CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ 21 1.8 CÁC VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ Đà GIẢI QUYẾT ĐƯỢC CỦA DỰ ÁN 21 1.8.1 Các vấn đề công nghệ cần giải 21 1.8.2 Các nội dung hoàn thiện cho sản phẩm dự án 22 1.9 SẢN PHẨM CỦA DỰ ÁN 23 1.9.1 Máy đo tốc độ gió cầm tay 23 1.9.2 Máy đo tốc độ gió dùng hệ thống 24 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO SẢN PHẨM 25 2.1 NGUYÊN TẮC CHẾ TẠO 25 2.1.1 Nguyên tắc chung 25 2.1.2 Lựa chọn phần tử 25 2.2 HOÀN THIỆN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MỚI MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIĨ40 2.2.1 Hiệu chỉnh, hồn thiện thiết kế máy đo tốc độ gió cầm tay 40 2.2.2 Thiết kế, chế tạo máy đo tốc độ gió dùng hệ thống 49 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ 61 3.1 THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 61 Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an tồn lao động” 3.1.1 Mục tiêu thử nghiệm 61 3.1.2 Thử nghiệm phịng thí nghiệm 61 3.2 THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TRONG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ 76 3.2.1 Mục đích yêu cầu thử nghiệm 76 3.2.2 Nội dung phương án thử nghiệm 76 CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CỦA DỰ ÁN 84 4.1 QUY TRÌNH CHẾ TẠO 84 4.1.1 Quy trình chế thử 84 4.1.2 Quy trình cơng nghệ chế tạo hàng loạt sản phẩm 86 4.1.3 Quy trình hiệu chuẩn thiết bị 89 4.1.4 Quy trình hồn thiện cơng nghệ chế tạo sản phẩm hàng loạt 90 4.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU HÀNH 91 4.2.1 Danh mục vật tư linh kiện 92 4.2.2 Mua vật tư linh kiện, kiểm tra nhập kho 92 4.2.3 Nhận vật tư linh kiện để sản xuất 93 4.2.4 Chuẩn bị vỏ 94 4.2.5 Hàn linh kiện dán 94 4.2.6 Hàn linh kiện cắm 95 4.2.7 Kiểm tra 95 4.2.8 Vệ sinh mạch vệ sinh công nghiệp 95 4.2.9 Kiểm tra mạch 96 4.2.10 Chạy thử, hiệu chỉnh mạch 96 4.2.11 Lắp mạch vào vỏ 97 4.2.12 Hiệu chỉnh máy đo (calib đặt địa máy đo) 97 4.2.13 Kiểm định Trung tâm an toàn mỏ 97 4.2.14 Đóng gói sản phẩm 97 4.2.15 Lắp đặt bảo hành 97 4.2.16 Tổng kết nâng cao chất lượng 97 4.2.17 Quản lý thiết bị 98 4.2.18 Tài liệu sản xuất 98 4.2.19 Kiểm sốt q trình sản xuất 98 4.2.20 Kiểm soát thiết bị sản xuất 99 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN 100 Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an tồn lao động” 5.1 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 100 5.1.1 Về sản phẩm 100 5.1.2 Về số lượng sản phẩm chế tạo 105 5.1.3 Về tài liệu công nghệ 106 5.1.4 Về tài liệu khoa học 106 5.1.5 Về hợp đồng kinh tế 106 5.1.6 Các kết khác 106 5.2 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA DỰ ÁN 107 5.2.1 Hiệu kinh tế 107 5.2.2 Hiệu xã hội 107 5.2.3 Hiệu khoa học công nghệ 107 5.3 ĐÁNH GIÁ VỀ TÍNH MỚI, TÍNH SÁNG TẠO CỦA DỰ ÁN 108 5.3.1 Tính sản phẩm dự án 108 5.3.2 Tính sáng tạo 108 5.4 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ HOÀN THÀNH CỦA DỰ ÁN 108 5.4.1 Về sản phẩm 108 5.4.2 Về kinh phí 109 5.5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110 LỜI CẢM ƠN 111 Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an tồn lao động” DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Máy đo gió học DFA-3 14 Hình 1.2 Máy đo gió điện tử PMA-2008 15 Hình 1.3 Máy đo gió điện tử TFP-1000-1 16 Hình 1.4 Máy đo gió điện tử TFP-1000-1 17 Hình 1.5 Máy đo tốc độ gió TFR 17 Hình 1.6 Máy đo tốc độ gió dùng hệ thống Ba Lan (SAT-1) 18 Hình 1.7 Máy đo tốc độ gió dùng hệ thống Ba Lan -MPP 18 Hình 1.8 Máy đo tốc độ gió KGF2 dùng hệ thống Trung Quốc 19 Hình 2.14 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm 36 Hình 2.15 Cấu trúc bên cảm biến đo nhiệt độ, độ ầm 36 Hình 2.16 Cảm biến tốc độ gió dùng hệ thống 37 Hình 2.17 Sơ đồ khối khối máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 39 Hình 2.18 Sơ đồ khối khối máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 42 Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 43 Hình 2.20 Sơ đồ mạch in máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 44 Hình 2.21 Lưu đồ thuật tốn phần mềm thiết bị đo tốc độ gió VIELINA-AE.01 45 Hình 2.22 Thiết kế vỏ máy đo tốc độ gió cầm tay 46 Hình 2.23 Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 48 Hình 2.24 Sơ đồ mơ tả dịng xốy bố trí cảm biến thu phát siêu âm 50 Hình 2.27 Sơ đồ khối máy đo tốc độ gió dùng hệ thống VIELINA-AF.01 51 Hình 2.28 Sơ đồ nguyên lý khối phát tần số siêu âm 52 Hình 2.29 Sơ đồ nguyên lý khối thu xử lý tín hiệu analog 53 Hình 2.30 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý tính tốn hiển thị 53 Hình 2.31 Sơ đồ nguyên lý khối truyền thông 54 Hình 2.32 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn cung cấp 54 Hình 2.33 Sơ đồ mạch in máy đo tốc độ gió dùng hệ thống 55 Hình 2.34 Lưu đồ thuật toán phần mềm máy đo tốc độ gió dùng hệ thống 56 Hình 2.35 Cấu trúc khung tin truyền thông 57 Hình 2.36 Bản vẽ thiết kế khí máy đo tốc độ gió dùng hệ thống 59 Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an tồn lao động” Hình 2.37 Sản phẩm máy đo tốc độ gió dùng hệ thống VIELINA-AF.01 60 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống thử nghiệm hiệu chuẩn tốc độ gió 62 Hình 3.2 Hệ thống hiệu chuẩn tốc độ gió 63 Hình 3.3 Tủ điều khiển tạo môi trường nhiệt độ, độ ẩm HD-80T 65 Hình 3.4 Buồng tạo nhiệt độ, độ ẩm tủ môi trường 67 Hình 3.5 Màn hình cài đặt tủ môi trường 67 Hình 3.6 Màn hình chạy chương trình tủ mơi trường 67 Hình 3.7 Thử nghiệm phịng thí nghiệm máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 68 Hình 3.8 Hình ảnh tổng thể hệ thống giám sát tập trung phịng thí nghiệm 70 Hình 3.9 Màn hình kết nối máy tính chủ 70 Hình 3.10 Tủ giám sát trung tâm 40 kênh 71 Hình 3.11 Máy đo tốc độ gió dùng hệ thống VIELINA-AF.01 71 Hình 3.12 Bộ nguồn điều khiển đóng cắt VIELINA-PCO 72 Hình 3.13.Sơ đồ bố trí thiết bị thử nghiệm xí nghiệp than Khe Tam 80 Hình 4.1 Quy trình cơng nghệ chế thử sản phẩm 85 Hình 4.2 Quy trình sản xuất hiệu chỉnh sản phẩm 87 Hình 4.3 Quy trình hồn thiện cơng nghệ chế tạo sản phẩm hàng loạt 91 Hình 5.1 Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 hệ thứ 100 Hình 5.2 Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 hệ thứ hai 101 Hình 5.3 Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 hệ thứ ba 101 Hình 5.4 Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 hệ thứ tư 102 Hình 5.5 Mạch điện máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 hệ thứ tư 102 Hình 5.6 Mạch in máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 hệ thứ 103 Hình 5.7 Vỏ máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 hệ thứ 103 Hình 5.8 Mạch in máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 hệ thứ hai 104 Hình 5.9 Mạch in máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 hệ thứ ba (đang sử dụng nay) 104 Hình 5.10 Sản phẩm máy đo tốc độ gió dùng hệ thống VIELINA-AF.01 105 Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an toàn lao động” DANH SÁCH CÁN BỘ KHOA HỌC CHÍNH THAM GIA THỰC HIỆN DỰ ÁN Thời gian TT Họ tên Cơ quan công tác Nội dung công việc tham gia thực (số tháng quy đổi) Nguyễn Công Hiệu VIELINA Chủ nhiệm dự án 12 Nguyễn Thế Vinh VIELINA Nghiên cứu, thiết kế sản phẩm 12 Luyện Tuấn Anh VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 12 Nguyễn Hùng Kiên VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 16 Nguyễn Văn Mạnh VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 16 Nguyễn Cao Sơn VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 16 Phạm Tiến Dũng VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 16 Lại Xuân Hùng VIELINA Thử nghiệm, thiết kế sản phẩm 16 Nguyễn Thế Hùng VIELINA Thử nghiệm, đánh giá sản phẩm 12 10 Nguyễn Đức Giang VIELINA Thử nghiệm, đánh giá sản phẩm 12 Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an tồn lao động” CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 XUẤT XỨ DỰ ÁN Dự án kết đề tài nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ cấp Bộ: “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy đo tốc độ gió cầm tay dùng cho khai thác hầm lị phục vụ an toàn lao động” nghiệm thu đánh giá loại xuất sắc năm 2008 Giấy chứng nhận đăng ký kết đề tài nghiên cứu KHCN số 2009-24-114/KQNCTTKHCN Dự án thực theo Quyết định số 6878/QĐ-BCT ngày 29 tháng 12 năm 2010 Quyết định số: 6968/QĐ-BCT ngày 29 tháng 12 năm 2011của Bộ trưởng Bộ Công Thương việc đặt hàng nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2011, 2012; Hợp đồng đặt hàng sản xuất cung cấp dịch vụ nghiệp công nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ số 11.11.SXTN /HĐ-KHCN ký ngày 12 tháng năm 2011 Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ 1.2 CÁC THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN ‰ Tên dự án: Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an tồn lao động ‰ Thuộc Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Bộ ‰ Cấp quản lý: Bộ Công Thương ‰ Thời gian thực hiện: 24 tháng (01/2011 - 12/2012) ‰ Kinh phí thực dự án: 5.000 triệu đồng ƒ Trong đó, từ Ngân sách nghiệp khoa học: 1.500 triệu đồng ƒ Nguồn vốn khác: 3.500 triệu đồng ‰ Tổ chức chủ trì thực dự án: Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá ‰ Địa chỉ: 156A Quán Thánh, Hà Nội ‰ Điện thọai: (04) 37164855 ‰ Họ tên người đứng đầu: Nguyễn Thế Truyện ‰ Chủ nhiệm dự án: Nguyễn Công Hiệu ‰ Học vị: Thạc sỹ Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên ‰ Tên tổ chức công tác: Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa ‰ Địa chỉ: 156A Quán Thánh, Hà Nội Fax: (04) 37164842 Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an toàn lao động” ‰ Điện thoại: CQ: (04)37140150 NR:(04)37574349 ‰ E-mail:conghieuhn@gmail.com Mobile:0912214595 1.3 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 1.3.1 Tổng quan quản lý khí, thơng gió mỏ Trong năm gần đây, sản lượng khai thác than tập đồn cơng nghiệp Than Khống sản Việt Nam ngày tăng, nhiên tỷ trọng sản lượng khai thác lộ thiên ngày ít, phải tăng cường khai thác than hầm lò tức ngày phải khai thác xuống sâu Trong khai thác than hầm lò ln có nguy xảy hiểm họa tai nạn như: cháy nổ khí mêtan, bục nước, sập hầm lị,… Trong hiểm họa hiểm họa cháy nổ khí mêtan khủng khiếp xảy nhanh diện rộng với nhiệt độ áp suất mức cao, gây nguy hại đến tính mạng người lao động Trên giới Việt Nam thường xảy hiểm họa cháy nổ khí độc Vụ cháy nổ khí mêtan ngày 11/1/1999 Công ty Than Mạo khê làm 19 người bị chết 12 người bị thương nghiêm trọng Vụ nổ đường lò V13 khu tây bắc ngã hai thuộc xí nghiệp khai thác than 190 Công ty Đông bắc ngày 29/5/1999 làm người chết người bị thương Hai vụ nổ liên tiếp ngày 19/12/2002 XN than Suối Lại (Công ty than Quảng Ninh) XN 909 (Công ty Địa chất khai thác khoáng sản) làm tổng cộng 13 người chết người bị thương Ngày 6/3/2006 xảy vụ cháy nổ khí mêtan Cơng ty than Thống Nhất làm công nhân bị chết Ngày 8/12/2008 xảy vụ nổ khí mê tan Cơng ty than Khe Chàm làm chết người bị thương 24 người, vụ nổ khí mêtan ngày 2/7/2012 Giếng phụ mức 50-150 khai trường công ty than 86 (Tổng công ty Đông Bắc) làm người thiệt mạng… Một nguyên nhân gây nổ khí độc hệ thống thơng gió chưa tốt, khí mêtan tích tụ với nồng độ cao (5-10)% có xuất tia lửa điện xảy cháy nổ khí Bởi kiểm sốt tình trạng thơng gió điều tối cần thiết công tác đảm bảo an tồn khai thác mỏ Hiện nay, Tập đồn cơng nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam (VINACOMIN) quy định nghiêm ngặt vấn đề an toàn lao động khai thác hầm lò Từ năm 1999, Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá (VIELINA) đầu tư nghiên cứu, chế tạo hệ thống thiết bị phục vụ an toàn lao động khai thác hầm lị Điển hình hệ thống thiết bị giám sát khí mêtan tự động tập trung Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng khai thác hầm lị phục vụ an toàn lao động” BẢNG LIỆT KÊ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG THIẾT BỊ ĐO TỐC ĐỘ GIÓ A./ Khối nguồn STT 10 Ký hiệu Chủng loại C101 Tụ điện C103 Tụ điện C102 Tụ điện C104 Tụ điện D101 Diode D102 Diode D103 Diode led F101 Cầu trì J1 Cầu đấu dây R101 Điện trở R102 Điện trở U101 IC nguồn Nguồn 12VDC – U102 5VDC Nguồn 12VDC – U103 5VDC Z101 Diode zener Z102 Diode zener Z103 Diode zener Z104 Diode zener Z105 Diode zener Z106 Diode zener Z107 Diode zener Z108 Diode zener Z109 Diode zener Tên 104 104 104 104 4007 1N4007 Trị số 1uF 1uF 1uF 1uF 500mA 2chân 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 7808 CC6R5-DCDC 6W CC1R5_DCDC 1,5 5V 5V 5V 5V 5V 5V B./ Khối Mạch phát STT Ký hiệu C201 J3 R201 Chủng loại Tụ điện sensor Điện trở Tên 101 ITC9102 Trị số 0.1nF 10KΩ-0.25W R203 R202 U201 VR201 Điện trở Điện trở IC Biến trở 10KΩ-0.25W 15KΩ-0.25W CD4049 500Ω-0.25W C./ Khối mạch thu STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Ký hiệu C301 C303 C304 C306 C307 C302 C305 C308 C309 C310 C311 C312 C313 C317 C322 D301 D307 J2 L301 Q301 Q302 R301 R305 R326 R334 R336 R302 R306 R314 R315 R318 R320 Chủng loại Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tụ điện Tên 103 103 103 103 103 Trị số 10nF 10nF 10nF 10nF 10nF 104 104 104 1uF 1uF 1uF 10uF/50V 10uF/50V 10uF/50V 10uF/50V Tụ điện Tụ điện Tụ điện 223J 102 102 4148 22nF 1nF 1nF Diode Diode led sensor Cuộn dây Transistor Transistor Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở 1.5V-10mA ITC9102 0.1uH 2N2222A 2N2222A 1.5V-10mA 1.5V-10mA 27KΩ-0.25W 27KΩ-0.25W 27KΩ-0.25W 27KΩ-0.25W 27KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở R323 R325 R303 R308 R304 R309 R307 R316 R317 R321 R322 R324 R319 R335 R338 U301 IC 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 1.8KΩ-0.25W 1.8KΩ-0.25W 470Ω-0.25W 470Ω-0.25W 3.3KΩ-0.25W 100KΩ-0.25W 100KΩ-0.25W 100KΩ-0.25W 100KΩ-0.25W 100KΩ-0.25W 200KΩ-0.25W 200KΩ-0.25W 1.5KΩ-0.25W LM324 OPAM C./ Khối mạch (CPU) STT Ký hiệu C401 C402 C403 LED401 LED402 LED403 Q401 Q402 Q403 10 11 12 13 14 15 16 17 18 J_DOWNLOAD R401 R402 R406 R407 R408 R409 R410 R411 Chủng loại Tụ điện Tụ điện Điện trở LED đoạn LED đoạn LED đoạn Transistor Transistor Transistor Giắc download Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Tên 33 33 106 Trị số 33pF 33pF 10uF 1.5V-70mA 1.5V-70mA 1.5V-70mA PNP PNP PNP 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W Điện trở 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 R412 R403 R404 R405 R419 R420 R421 R422 R423 R424 R425 R418 Rg S1 Điện trở Điện trở Trở băng Switch 33 34 35 36 37 38 39 40 U401 DS1232 U404 X401 ET SL DW UP Vi xử lý IC IC Thạch anh Nút bấm Nút bấm Nút bấm Nút bấm 10KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 1.5KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở SW DIP -8 ATMEGA 164 DS1232 74HC595 8M D./ Khối truyền thông STT 5 Ký hiệu C501 C502 D04 D05 D503 D401 D402 F501 F502 R413 Chủng loại Tụ điện Tụ điện Zenner Zenner Zenner Diode led Diode led Cầu chì Cầu chì Điện trở Tên 103 104 BDE BDE BDE Trị số 10nF 1uF 5.1V 5.1V 5.1V 1.5V-10mA 1.5V-10mA 100mA 100mA 1KΩ-0.25W 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 R415 R506 R414 R503 R416 R501 R505 R417 R508 R509 TVS501 TVS502 U501 U502 U503 U504 VS501 Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Varystor Varystor IC IC IC IC Varystor 1KΩ-0.25W 1KΩ-0.25W 390Ω-0.25W 390Ω-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 10KΩ-0.25W 330Ω-0.25W 3.3Ω-0.25W 3.3Ω-0.25W 50V 50V 6N137 6N137 6N137 SN75176 OPTO OPTO OPTO RS485 F./ Khối chống sét STT Ký hiệu F1 F2 F3 F4 M V Chủng loại Cầu chì Cầu chì Cầu chì Cầu chì MOV Varistor Tên Trị số 500mA 100mA 100mA 100mA 151 50V BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY ĐO TỐC DỘ GIÓ DÙNG TRONG HỆ THỐNG VIELINA-AF.01 Hà Nội -2012 i MỤC LỤC Mô tả thiết bị 1.1 Khái quát chung 1.2 Các thơng số thiết bị 1.3 Hoạt động thiết bị Hướng dẫn sử dụng máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 2.1 Sơ đồ đấu dây thiết bị: 2.2 Trạng thái hoạt động thiết bị 2.3 Hướng dẫn cài đặt địa 2.4 Hướng dẫn hiệu chuẩn máy đo 2.5 Một số hư hỏng gặp phải LỜI GIỚI THIỆU Trong ngành sản xuất khai thác hầm mỏ khai thác dầu khí, khai thác quặng, khai thác than v.v tiềm ẩn mối hiểm họa đe dọa trực tiếp đến sức khỏe tính mạng người lao động, đặc biệt ảnh hưởng loại khí độc, khí gây cháy nổ Carbon dioxit (CO2), Carbon monoxit (CO) Methane (CH4) Vì cơng tác thơng gió lị quan trọng, vừa phải đảm bảo mơi trường làm việc đủ khí để công nhân làm việc, vừa phải đảm bảo môi trường làm việc an toàn Nhận thức tầm quan trọng cơng tác thơng gió kiểm sốt tốc độ gió lị, Cơng ty TNHH1TV phát triển cơng nghệ Điện tử, Tự động hoá thuộc Viện NC Điện tử, Tin học, Tự động hoá (VIELINA) nghiên cứu, thiết kế chế tạo thành công thiết bị tự động đo tốc độ gió – VIELINA-AF.01 Thiết bị nghiên cứu thành công sở thành công Hệ thống tự động giám sát khí mêtan tập trung dùng cho mỏ hầm lị gồm có Trung tâm điều khiển, thiết bị nguồn điều khiển đóng cắt điện (VIELINA-PCO), thiết bị giám sát khí mêtan cục (VIELINA-CH4), giám sát khí CO cục (VIELINA-CO) Thiết bị VIELINA-AF01 thiết bị giám sát tốc độ gió cục có khả giám sát tốc độ gió chỗ Thiết bị hoạt động liên tục, độc lập phối ghép với hệ thống theo chuẩn truyền thông RS485 Thiết bị thiết kế theo tiêu chuẩn an toàn tia lửa TCVN-7079 Để hoàn thành thiết bị VIELINA-AF01, xin chân thành cảm ơn đến quan, đơn vị cá nhân cộng tác giúp đỡ chúng tơi q trình nghiên cứu, chế tạo sản phẩm này! Viện Nghiên cứu Điện Tử,Tin Học, Tự Động Hóa – Bộ Cơng Thương 156A Qn Thánh – Ba Đình – Hà Nội Tel: (04) 3714 0150, Fax: (04) 3716 4842 MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIĨ DÙNG TRONG HỆ THỐNG VIELINA-AF.01 Mơ tả thiết bị 1.1 Khái quát chung Thiết bị tự động giám sát tốc độ gió cục (VIELINA-AF.01) thiết kế để làm việc độc lập kết nối thành hệ thống đo-cảnh báo khí tập trung (thơng qua việc đặt địa cho đầu đo).VIELINA-AF.01 thích hợp với ứng dụng giám sát tốc độ gió đảm bảo an tồn lao động mỏ than hầm lị, nơi có khí bụi nổ cần giám sát khả thơng gió đảm bảo khơng gây đọng khí tránh nguy cơ, hiểm họa cháy nổ.VIELINA-AF.01 phối ghép với hệ thống theo chuẩn truyền thơng cơng nghiệp RS485 với khoảng cách kết nối lên tới 1200m (chưa có lặp), kết cấu vỏ mạch điện đảm bảo an toàn tia lửa theo tiêu chuẩn TCVN 7079-0 & 7079-11 1.2 Các thơng số thiết bị ¾ Tên thiết bị: Thiết bị tự động giám sát khí mêtan cục VIELINA-AF.01 ¾ Điện áp cung cấp: Vin = 12VDC ¾ Dòng điện làm việc: Iin = 150 mA Nguồn điện làm việc lấy nguồn an toàn VIELINA-PCO.04 Điện dung đầu vào Cin ~ 0µF Điện cảm đầu vào Lin ~ 0mH ¾ Điện dung làm việc C ~ 0àF ắ in cm lm vic L ~ 0mH ắ Di o: ã Tc giú: ữ 20 ( m/s ) ắ Sai s: ã Tc giú: +/ - 0,3( m/s ) ắ Sensors: ã Chng loi: Sensor siờu õm ắ Hin th: ã Giỏ tr đo LED • Hiển thị trạng thái hoạt động led • Cho phép thay đổi tên hay địa điểm đo ¾ Chức năng: • Lưu trữ tham số hiệu chuẩn địa thiết bị ¾ Dạng bảo vệ thiết bị: ExiaI, thiết bị an toàn tia lửa TCVN-7079 1.3 Hoạt động thiết bị a./ Sơ đồ khối Hình Sơ đồ khối máy đo tốc độ gió dùng hệ thống b./ Nguyên lý hoạt động: - Khối phát tần số: thực phát tín hiệu sóng mang với tần số lớn nhiều so với tần số tín hiệu (140-150KHz) biên độ 5VDC - Khối thu tín hiệu siêu âm: tác động nút xoáy luồng gió qua hộc gió có vật cản, biên độ tín hiệu siêu âm phía thu bị thay đổi theo - Tín hiệu điều biên phía thu nhận có biên độ nhỏ cho qua khuếch có tín hiệu đủ lớn - Tín hiệu điều biên tách sóng thơng qua diode tách sóng để lấy tín hiệu xốy (tín hiệu âm tần) - Tín hiệu âm tần sau tách sóng khuếch đại lọc thơng thấp để loại bỏ nhiễu - Thực so ngưỡng sửa dạng xung ta có tín hiệu xốy dạng xung vuông - Bộ vi điều khiển ATMEGA16 có nhiệm vụ tạo cửa sổ thời gian giây đếm xung nhận để tính tốn tốc độ xốy Qua kết cơng trình nghiên cứu khoa học nước ngồi cho thấy, tốc độ gió xác định thơng qua cơng thức: Trong đó: v tốc độ gió (m/s) f: tần số xốy (Hz) d: đường kính vật cản (m) St: hệ số Strouhal (0.21) - Bộ phận hiển thị bàn phím có chức hiển thị kết dạng LED số đoạn, phím chức dùng để thực thao tác hiệu chỉnh giá trị đo cần thiết - Khối truyền thông: thực giao tiếp, gửi kết đo thông qua phận cách ly an toàn tia lửa chống sét tới tủ giám sát trung tâm phía mặt - Khối nguồn cung cấp: có nhiệm vụ tạo mức điện áp ổn định cung cấp cho toàn mạch khối phận (khối phát siêu âm, khối thu xử lý analog, khối xử lý số, khối truyền thông) Nguồn máy đo lấy từ nguồn điều khiển đóng cắt có lị (đây thiết bị có khả cung cấp nguồn an toàn tia lửa 12VDC cho loại thiết bị đo khác hệ thống máy đo khí mêtan VIELINA-CH4, máy đo khí CO VIELINA-CO…) Hướng dẫn sử dụng máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 2.1 Sơ đồ đấu dây thiết bị: Tên cầu đấu dây Bảng đấu nối dây Tên cầu đấu dây Số dầu dây Chức Màu dây 01 RS485-B Trắng 02 RS485-A Xanh Lục 03 0VDC Đen 04 12VDC Đỏ 5 05 Sensor T- Trắng 06 Sensor T+ Đỏ 07 Sensor R- Trắng 08 Sensor R+ Đỏ Đấu nối với hệ thống giám sát khí tự động tập trung Hình Mơ tả đấu nối với hệ thống giám sát khí tự động tập trung Lưu ý: Cần thực thao tác cấu hình cho phép kết nối máy đo tốc độ gió vào hệ thống theo hướng dẫn sử dụng phần mềm máy tính chủ 2.2 Trạng thái hoạt động thiết bị - Sau thiết bị kiểm tra đấu nối hướng dẫn, tiến hành bật nguồn cho thiết bị - Khi cấp nguồn đèn LED màu đỏ báo nguồn sáng, thiết bị đọc trạng thái khởi tạo tham số cài đặt, quét địa switch gạt địa thiết bị hiển thị địa LED đoạn số P.XX (trong XX địa đầu đo) Trạng thái trì hiển thị khoảng 15 giây - Kết thúc trình hiển thị địa chỉ, thiết bị tự động chuyển sang trạng thái đo tốc độ gió thời LED đoạn số dạng X.X (trong trường hợp giá trị tốc độ gió đo nhỏ 10.0m/s) XX.X (trong trường hợp giá tri tốc độ gió đo lớn 10.0m/s) Ví dụ tốc độ gió thời điểm đo 2.5m/s 11.2m/s - Một số đèn LED báo trạng thái: + Đèn báo nguồn: LED màu đỏ sáng liên tục + Đèn báo trạng thái hoạt động CPU: LED màu xanh sáng nhấp nháy 1s + Đèn báo trạng thái đọc tốc độ gió: LED màu xanh nằm gần hiển thị tốc độ gió Đèn LED sáng nhấp nháy nhanh chậm tùy theo tốc độ gió Đèn báo để thị trạng thái tốt xấu sensor + Đèn báo trạng thái truyền thông: Đèn LED màu xanh khối truyền thông thị trạng thái nhận tín hiệu từ tủ giám sát trung tâm (khi nhận tín hiệu đèn LED nhấp nháy) Đèn LED màu vàng khối truyền thông thị trạng thái truyền tủ giám sát trung tâm (khi đầu đo nhận yêu cầu tủ trung tâm truyền trả thị trạng thái nhấp nháy) Nếu không kết nối đứt cáp truyền thông đèn LED tắt 2.3 Hướng dẫn cài đặt địa - Trên bo mạch trung tâm có chuyển mạch địa với mục đích đặt địa cho đầu đo phục vụ ghép nối hệ thống truyền liệu trung tâm giám sát - Bộ chuyển mạch bit có khả định địa 255 giá trị khác nhau, tương ứng với 255 đầu đo phân biệt nối vào hệ thống - Cấu trúc chuyển mạch địa sau: 7 - Ứng với vị trí chuyển mạch có giá trị địa tương ứng tạo gia theo cách tính nhị phân: Add= s7 x 27+s6 x 26+s5 x 25+s4 x 24+s3 x 23+s2 x 22+s1 x 21+s0 x 20 với s0 đến s7 có giá trị chuyển mạch tương ứng gạt lên trường hợp ngược lại - Ví dụ vị trí chuyển mạch số gạt lên địa đầu đo là: - Add= x 27+0 x 26+0 x 25+0 x 24+1 x 23+0 x 22+1 x 21+0 x 20 =10 2.4 Hướng dẫn hiệu chuẩn máy đo - Trong trình hoạt động dài ngày, số yếu tố trị số linh kiện bị thay đổi (già hóa bị trơi) kết cấu khí, thiết bị gá lắp bị xơ lệch, bám bụi, mài mòn Cần phải tiến hành kiểm tra hiệu chỉnh định kỳ tháng lần Phần hướng dẫn kiểm tra điều chỉnh trình bày phần sau: - Hướng dẫn thao tác hiệu chuẩn (Calib) máy đo (xem thêm quy trình hiệu chuẩn) + Bước Bấm phím SELECT để chọn chế độ Calib, máy đo hiển thị trạng thái CAL nhấp nháy để chuẩn bị thực Calib + Bước Nếu đồng ý Calib cần bấm phím ENTER để chấp nhận, máy đo hiển thị trạng thái hỏi giá trị cần Calib Mặc định giá trị ban đầu 5.00m/s + Bước Để thay đổi giá trị Calib người dùng bấm phím UP DOWN để thay đổi mức 5.0m/s, 10.0m/s, 15m/s Sau lựa chọn theo tốc độ gió chuẩn cần bấm ENTER để chấp nhận + Bước Nếu giá trị chọn nằm phạm vi cho phép, máy đo tự động hiệu chỉnh lại đặc tuyến lưu trữ tham số đường đặc tuyến Đồng thời thiết bị tự động quay trở trạng thái đo bình thường Trong trường hợp giá trị chọn nằm dải cho phép, máy đo không cho phép Calib hiển thị trạng thái FAL Người dùng phải kiểm tra lại sensor giá trị chọn để Calib phù hợp với tốc độ gió chuẩn hay chưa + Để hủy chế độ Calib người dùng bấm phím SELECT bấm kỳ lúc để 2.5 Một số hư hỏng gặp phải ¾ Màn hình hiển thị khơng sáng thị bất thường: • Nguyên nhân: phận hiển thị bị lỗi máy bị treo • Khắc phục: kiểm tra cách thay đổi địa chỉ, Reset lại máy ¾ Led trạng thái truyền thông (màu xanh màu vàng) không nhấp nháy • Ngun nhân: thiết bị khơng kết nối với tủ điều khiển hỏng khối truyền thông: • Khắc phục: Kiểm tra đường dây kết nối với tủ điều khiển cầu chì đường dây ¾ Led trạng thái sensor (màu vàng) không nhấp nháy • Ngun nhân: khơng có luồng gió qua sensor dây nối với đầu phát thu không đảm bảo • Khắc phục: Kiểm tra dây nối đầu phát thu siêu âm, thổi nhẹ cho gió cho qua sensor đèn nhấp nháy tín hiệu đảm bảo (có thể dùng máy đo tần số kiểm tra đầu phát siêu âm xem có tần số nằm khoảng 140kHz-150kHz hay khơng) ¾ Ngồi có tượng bất thường khác liên hệ với phận kỹ thuật để hướng dẫn kiểm tra, khắc phục