Nghiên cứu ứng dụng hệ thống quan trắc khí mỏ nhằm đảm bảo an toàn ở các mỏ hầm lò vùng uông bí quảng ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LƯƠNG THẾ TIẾN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ NHẰM ĐẢM BẢO AN TỒN Ở CÁC MỎ VÙNG NG BÍ-QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT LƯƠNG THẾ TIẾN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ NHẰM ĐẢM BẢO AN TỒN Ở CÁC MỎ VÙNG NG BÍ-QUẢNG NINH CHUN NGÀNH: ĐIỆN KHÍ HÓA MỎ MÃ SỐ: 60.52.52 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS-TS Nguyễn Anh Nghĩa HÀ NỘI - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cao học cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân Các tài liệu, số liệu nêu luận văn trung thực Các luận điểm kết nghiên cứu chưa cơng bố cơng trình khác Hà nội, tháng năm 2013 Tác giả luận văn Lương Thế Tiến LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: PGS-TS Nguyễn Anh Nghĩa người thầy dẫn giúp đỡ tận tình suốt trình làm luận văn Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ-Địa chất quý thầy khoa Cơ điện, mơn Điện khí hóa mỏ, phòng đào tạo sau đại học truyền dạy kiến thức quý báu chương trình đào tạo cao học giúp đỡ, tạo điều kiện cho luận văn hoàn thành thuận lợi Ban giám đốc Viện khoa học Công nghệ Mỏ, ban giám đốc Trung tâm An tồn Mỏ, phịng phát triển Hệ thống quan trắc đồng nghiệp giúp tơi q trình hồn thành luận văn Hà nội, tháng năm 2013 Tác giả luận văn Lương Thế Tiến MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Danh mục từ viết tắt Mở đầu Chương 1: ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ Ở CÁC MỎ HẦM LỊ VÙNG NG BÍ - QUẢNG NINH 1.1 Giới thiệu hệ thống quan trắc lắp đặt mỏ hầm lò vùng ng Bí-Quảng Ninh 1.1.1 Cấu trúc chung hệ thống 1.1.1.1 Phần mặt 1.1.1.2 Phần hầm lị 1.1.1.3 Bố trí đầu đo hầm lò 1.1.1.4 Lựa chọn ngưỡng cắt điện cho thiết bị cảnh báo khí 1.1.2 Hệ thống quan trắc đơn vị khai thác mỏ khu vực ng Bí- 8 Quảng Ninh 1.1.2.1 Vị trí địa lý khu mỏ đặc điểm địa lý tự nhiên 1.1.2.2 Đặc điểm khí hậu 1.1.2.3 Đặc điểm kinh tế xã hội 1.1.2.4 Đặc điểm địa chất cơng trình 1.1.2.5 Đặc điểm thơng gió 1.1.2.6 Đặc điểm cung cấp lượng 10 1.2.2.7 Cấu hình hệ thống quan trắc 10 1.2 Đánh giá hện trạng hệ thống quan trắc khí lắp đặt vùng 11 ng Bí-Quảng Ninh 1.2.1 Thống kê vụ tai nạn cháy nổ khí xảy giới Việt Nam 1.2.2 Đánh giá trạng hệ thống quan trắc khí lắp đặt vùng ng Bí-Quảng Ninh Chương 2: GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ ĐANG DÙNG TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 2.1 Khái quát chung hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung 2.1.1 Mục đích, chức yêu cầu chung hệ thống giám sát khí mỏ 2.1.2 Cấu trúc chung hệ thống giám sát khí mỏ 2.2 Giới thiệu số mơ hình hệ thống quan thắc khí mỏ giới 12 13 15 15 15 16 17 2.2.1 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ Hoa Kỳ sản xuất 17 2.2.1.1 Đặc điểm hệ thống 18 2.2.1.2 Một số đầu đo khí sử dụng hệ thống 18 2.2.2 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ Hãng Trolex Anh sản xuất 24 2.2.2.1 Bộ Transmitter loại TX-9042 25 2.2.2.2 Đầu đo khí mêtan loại TX-6383 sử dụng hệ thống 27 2.2.3 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí KSP-2C hãng Carboautomatyka-Ba Lan chế tạo 28 2.2.3.1 Hệ thống thiết bị mặt 31 2.2.3.2 Hệ thống thiết bị lò 34 2.2.3.3 Giới thiệu phần mềm giám sát khí mỏ (mêtan8k6) 37 2.2.3.4 Phần mềm Solaris 47 2.2.4 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ hãng KCME-Nhật Bản chế tạo 50 2.2.4.1 Hệ thống thiết bị mặt 52 2.2.4.2 Các thiết bị lò 54 2.2.4.3 Phần mềm hệ thống giám sát khí THY-2000 2.2.5 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ Viện nghiên cứu Điện tử-Tin học-Tự động hóa-Bộ khoa học Cơng nghệ chế tạo 57 65 2.2.5.1 Hệ thống thiết bị mặt 67 2.2.5.2 Một số thiết bị lắp đặt lị 68 2.2.5.3 Phần mềm quản lý khí CGMWS 71 Chương 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ THỐNG QUAN TRẮC HỢP LÝ ỨNG DỤNG Ở CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG NG BÍ-QUẢNG NINH 3.1 Đánh giá hệ thống lắp đặt Việt Nam 3.2 Nghiên cứu đề xuất hệ thống quan trắc hợp lý ứng dụng ỏ mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh 83 83 86 3.2.1 Hệ thống thiết bị mặt 88 3.2.2 Hệ thống thiết bị lò 90 3.2.3 Phần mềm hệ thống 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 Tên bảng Hàm lượng khí mêtan gây cắt điện khu vực Số lượng thiết bị hệ thống giám sát khí mỏ vùng ng Bí-Quảng Ninh Các thơng số kỹ thuật đầu đo khí CH4 loại MC-4107 nêu bảng Các thông số kỹ thuật loại đầu đo khí độc MC4210 Thông số kỹ thuật số phiên thiết bị đóng cắt Thơng số kỹ thuật xử lý truyền tín hiệu lị TX-9042 Trang 10 18 19 20 26 2.5 Thông số kỹ thuật đầu đo khí mêtan TX-6383 28 2.6 Thông số kỹ thuật đầu đo lắp đặt hệ thống KSP-2C 35 2.7 Số lần vượt ngưỡng cảnh báo ghi nhận từ đơn vị 49 2.8 Thông số kỹ thuật thiết bị thu phát tín hiệu MP-6 53 2.9 Thơng số kỹ thuật Transmitter loại TM-08-08 54 2.10 Đặc tính kỹ thuật đầu đo khí mêtan loại MS-08-01 56 2.11 2.12 2.13 2.14 Thống kê số lần hệ thống phát nồng độ khí vượt ngưỡng nguy hiểm theo quy định Đặc tính kỹ thuật đầu đo lắp đặt hệ thống VIELINA Thông số kỹ thuật thiết bị nguồn đóng cắt VIELINA-PCO Thống kê số lần hệ thống phát nồng độ khí vượt ngưỡng nguy hiểm theo quy định 65 69 71 82 3.1 So sánh chức hệ thống 85 3.2 Đặc tính kỹ thuật số đầu đo lắp đặt hệ thống 91 3.3 Các thiết bị hệ thống 92 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Tên hình vẽ Trang 1.1 Sơ đồ bố trí đầu đo lị chợ 1.2 Sơ đồ bố trí đầu đo lị chuẩn bị than 1.3 Sơ đồ bố trí thiết bị giám sát thượng thơng gió 1.4 Nguyên tắc bố trí Atomát liên động cắt điện đầu đo 1.5 Sơ đồ khối nguyên lý lắp đặt Atomat liên động cắt điện khí mêtan vượt ngưỡng đặt trước 2.1 Sơ đồ khối chung hệ thống quan trắc khí mỏ 16 2.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống giám sát khí mỏ Hoa Kỳ sản xuất 17 2.3 Đầu đo khí CH4 loại MC-4107 18 2.4 Đầu đo loại khí độc MC-4210 19 2.5 Thiết bị đóng cắt CB-1000 20 2.6 Bộ kết nối truyền thông MC-4011 21 2.7 Bộ lặp MC-4040 22 2.8 Trạm vận hành từ xa MC-4025 22 2.9 Phương pháp đấu dây MC-4025 hệ thống 23 2.10 Trạm quản lý từ xa đa kênh MC-4020 23 2.11 Phương pháp đấu dây MC-4020 hệ thống 24 2.12 Sơ đồ cấu trúc hệ thông quan trắc tập trung Anh sản xuất 25 2.13 Bộ xử lý truyền tín hiệu lị TX-9042 26 2.14 Cấu trúc xử lý truyền tín hiệu lị 26 2.15 Mơ cấu trúc điều khiển thơng tin cảnh báo 26 2.16 Mơ hình sử dụng TX-9042 đầu đo TX-6383 27 2.17 Đầu đo khí mê tan loại TX-6383 28 2.18 Sơ đồ khối hệ thống giám sát khí mỏ loại KSP-2C 29 2.19 Mơ hình thiết bị phịng giám sát trung tâm 31 2.20 Tủ điều khiển trung tâm KSP-2C 33 2.21 Một số loại đầu đo khí lắp đặt hệ thống KSP-2C 36 2.22 Sơ đồ khối nguyên lý cắt điện khu vực 37 2.23 Atomat liên động cắt điện loại KBJ-350 37 2.24 Màn hình dao diện phần mềm 38 2.25 Các thơng số cho kênh đo hình 39 2.26 Dạng biểu đồ số 39 2.27 Dạng biểu đồ số 39 2.28 Thanh menu dạng text 40 2.29 Thanh biểu tượng truy cập nhanh 40 2.30 Màn hình kiểm tra dư liệu trước in 41 2.31 Màn hình lựa chọn ngày báo cáo 41 2.32 Màn hình giao diện để cài đặt cấu hình kênh đo 42 2.33 Màn hình giao diện để giải kiện xảy kênh đo 42 2.34 Màn hình cảnh báo hệ thống 43 2.35 Tín hiệu báo động cảnh giới gửi từ kênh tới kênh khác 44 2.36 Giao diện hiển thị biểu đồ 10 40 kênh đo 44 2.37 Giao diện hiển thị biểu đồ kênh đo 45 2.38 Giao diện gọi liệu cấu hình xảy khứ 46 2.39 Hiển thị thông tin lỗi xảy khứ 46 2.40 Các đồng hồ thời gian 46 2.41 Biểu tựng lựa chọn tủ KSP-2C 47 2.42 Lập báo cáo hệ thống với chương trình Solaris.Helios 48 2.43 Hiển thị thiết bị lị hình 49 2.44 Sơ đồ khối hệ thống THY-2000 Mạo Khê 51 2.45 Sơ đồ khối mặt hệ thống THY-2000 52 2.46 Thiết bị thu phát tín hiệu MP-6 53 2.47 Bộ xử lý truyền tín hiệu (Transmitter) loại TM-08-01 54 2.48 Mơ hình kết nối cho kênh đo từ MP-6, TM-08-01 MS-08-01 55 82 Bảng 2.14 STT Tên đơn vị Số lần vượt ngưỡng 1,3% CH4 Nồng độ khí lớn Cơng ty than Khe Chàm > 100 2% CH4 Xí nghiệp than Cẩm Thành > 10 3% CH4 Xí nghiệp than Cao Thắng Chưa có Cơng ty Thăng Long Chưa có Nhận xét Hệ thống quản lý khí mỏ VIELINA-WS.07 Viện nghiên cứu Điện tử-Tin học-Tự động hóa hệ thống giám sát khí mỏ Việt Nam lần thiết kế, chế tạo lắp đặt đưa vào sử dụng mỏ hầm lò Việt Nam Hệ thống đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thuận lợi công tác vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế, giá thành rẻ thiết bị nhập ngoại, đảm bảo an sinh xã hội, tạo cơng ăn việc làm nâng cao trình độ chuyên môn cho cán kỹ thuật ngành, đáp ứng tốt cơng tác quản lý khí mỏ đảm bảo an toàn cho người lao động 83 Chương NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN HỆ THỐNG QUAN TRẮC HỢP LÝ ỨNG DỤNG Ở CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG NG BÍ-QUẢNG NINH Hiện nay, ngành khai thác than hầm lò Việt Nam sử dụng 03 loại hệ thống quan trắc khí mỏ tự động tập trung Ba Lan, Nhật Bản Việt Nam sản xuất Mỗi hệ thống có cấu hình hoạt động riêng, nhiên chúng có nguyên lý hoạt động giống gồm: đầu đo khí, đo gió, áttomát liên động cắt điện lò thiết bị giám sát, điều khiển thuộc phòng giám sát trung tâm mặt đất Tín hiệu đo lường từ đầu đo lò gửi tủ điều khiển trung tâm thông qua tuyến cáp truyền, hiển thị kết đo máy tính điều hành (sever) cài đặt phần mềm chuyên dụng Hệ thống thiết kế để làm việc liên tục 24h/ngày, 365 ngày/năm Tuy nhiên hệ thống có ưu nhược điểm khác 3.1 Đánh giá hệ thống lắp đặt Việt Nam  Hệ thống quan trắc tập trung Nhật Bản, sản xuất (hình 2.44) Đây hệ thống đại chất lượng tốt Hệ thống thiết kế mở có nhiều chức năng, dễ vận hành, hiệu chỉnh kiểm tra, hệ thống theo dõi tới 120 đầu đo & 120 trạng thái làm việc thiết bị Các bộ truyền (transmitter) đặt khu vực lò Các đầu đo nối tới truyền truyền nối trung tâm giám sát mặt Khi có báo động vượt ngưỡng đặt trước, đầu đo phát ánh sang cảnh báo âm thanh, thông qua transmitter cắt điện cho khu vực Hệ thống thiết bị phòng quan trắc & hệ thống thiết bị lò hoạt động độc lập với & truyền tín hiệu thơng qua đường cáp thơng tin Đầu đo hoạt động dựa nguyên tắc giao thoa ánh sáng, có tuổi thọ cao độ xác khơng cao Cơng tác vận hành địi hỏi phải có kiến thức tốt Hệ thống Nhật Bản sản xuất phù hợp với Cơng ty than có quy mơ lớn & tập trung 84  Hệ thống quan trắc tập trung Balan sản xuất (Hình 2.18) Hệ thống trung tâm KSP-2C loại 40 kênh đo với nhiều thông số (tùy chọn) kết nối với máy tính cá nhân có phần mền quan trắc cài đặt sẵn máy tính Là hệ thống sử dụng phương pháp truyền tần số, việc lắp đặt, đấu nối tương đối khó khăn phức tạp Cung cấp nguồn cho đầu đo từ tủ KSP-2C đặt mặt nên làm việc đầu đo không bị ảnh hưởng nguồn điện sản xuất lò, ưu điểm hệ thống Các đầu đo khí CH4 loại CPC-2 loại SC-CH4 có sensor làm việc theo nguyên tắc đốt xúc tác dải đo (0~5)% nguyên tắc truyền nhiệt (5~100)%, thiết bị thết kế hệ thống hoạt động liên tục, sau 8s gửi tín hiệu trung tâm lần, lần gửi 1.5s, có nguồn ắc quy bên trong, độ xác tốt, nồng độ CH4 vượt ngưỡng đặt thiết bị cảnh báo gửi tín hiệu cắt điện tới cấu chấp hành cắt điện khu vực có nguy hiểm khí, thiết bị cảnh báo cấp nguồn từ phòng điều khiển trung tâm thông qua tuyến cáp truyền, tuổi thọ Sensor thấp Ngơn ngữ bàn điều khiển, máy tính & thiết bị cảnh báo CH4 ngôn ngữ hệ Slavor (Tiếng Ba lan), khó khăn cơng tác vận hành, hiệu chỉnh, bảo trì hệ thống Hệ thống quan trắc Balan sản xuất phù hợp với mỏ quy mô nhỏ, khu vực khai thác phân tán  Hệ thống quan trắc tập trung Việt Nam sản xuất (Hình 2.61) Là hệ thống Viện nghiên cứu Điện tử-Tin học-Tự động hóa chế tạo, cập nhật ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật tiên tiến hệ thống phù hợp với điều kiện môi trường, xã hội, giá thành rẻ thiết bị nhập ngoại làm chủ công tác bảo dưỡng, sửa chữa Trạm điều khiển trung tâm kết nối quản lý đến 1024 điểm đo, thuận lợi cho q trình mở rộng hệ thống phù hợp với loại mỏ có điều kiện sản xuất phân tán tập trung Các đầu đo khí mêtan sử dụng phương pháp đo đốt xúc tác, đầu đo khí CO sử dụng phương pháp đo điện hóa kết đo tương đối xác ổn định 85 Là hệ thống Việt Nam sản xuất nên thuận lợi cho thao tác vận hành, bảo trì, bảo dưỡng, thay linh kiện yếu tố chăm sóc khách hàng Bảng 3.1 So sánh chức hệ thống № I 10 11 II 11 Tên chức Hệ thống phòng quan trắc mặt Quan trắc thông số nồng độ khí CH4, CO, Vgió Hiển thị biểu đồ xu hướng thông số theo dõi Đặt thông số theo dõi từ trung tâm Thơng báo tình trạng cố (đứt kết nối) Lưu trữ dự liệu theo thời gian Quan sát thiết bị đồ đường lò Hiện danh sách cảnh báo theo thời gian Ngơn ngữ giao diện máy tính Vận hành bảo trì hệ thống Tín hiệu cắt điện gửi từ phòng quan trắc Kiểm tra trạng thái làm việc động Hệ thống hầm lò Bộ sử lý tín hiệu độc lập lị (Transmitters) Hệ thống BaLan Hệ thống Nhật Bản Hệ thống Việt Nam            Balan Phức tạp      Anh Phức tạp      Việt Nam Đơn giản          12 Nguyên tắc hoạt động đầu đo khí CH4 Đốt xúc tác Quang học Đốt xúc tác 13 Nguyên tắc hoạt động đầu đo khí CO Điện hóa Điện hóa Điện hóa 14 15 Ngơn ngữ giao diện đầu đo Thay thế, hiệu chỉnh & bảo trì đầu đo Tín hiệu cắt điện gửi trực tiếp tới Atomat Ảnh hưởng hệ thống nguồn điện sản xuất lò cố Balan Phức tạp Anh Phức tạp Việt Nam Thuận tiện       400 120 Analog 120 Digital 1024 16 17 18 Số đầu đo lò mà hệ thống giám sát lớn Ghi chú: Ký hiệu  khơng có Ký hiệu  có 86 3.2 Nghiên cứu đề xuất hệ thống quan trắc hợp lý ứng dụng ỏ mỏ hầm lò vùng ng Bí-Quảng Ninh Căn vào số hệ thống quan trắc giới giới thiệu 03 hệ thống lắp đặt Việt Nam; Căn vào điều kiện sản xuất ngành mỏ, vào điều kiện môi trường, điều kiện kinh tế, xã hội, tác giả lựa chọn hệ thống quan trắc khí mỏ có cấu sau:  Phần mềm quản lý khí mỏ: Sử dụng phần mềm hệ thống giám sát khí Viện nghiên cứu Điện tử-Tin học-Tự động hóa thiết lập Phần mềm có ưu điểm như: Thao tác thuận tiện, dễ dàng vận hành, giao diện trực quan, dễ hiểu; Có tích hợp phần hiển thị thiết bị đường lò; Thuận lợi muốn thay đổi đường lị, vị trí lắp đặt đầu đo; Ngồi có chức khác tương đương với phần mềm Ba lan Nhật  Nguyên tắc truyền tín hiệu cấp nguồn cho đầu đo: Sử dụng nguyên tắc truyền tần số cấp nguồn cho đầu đo lò phương pháp Ba lan, đầu đo làm việc không phụ thuộc vào nguồn điện sản xuất lò Phương pháp truyền tín hiệu cấp nguồn Việt Nam Nhật Bản đầu đo cấp nguồn từ PCO (với hệ thống Việt Nam) từ transmitter (với hệ thống Nhật bản), phụ thuộc vào nguồn điện sản xuất lò dẫn đến tình trạng kiểm sốt khí mỏ nguồn điện lò bị cố  Các đầu đo khí Mêtan nên sử dụng loại có sensor hoạt động theo nguyên tắc đốt xúc tác truyền nhiệt Việt Nam Ba lan Đầu đo khí CO sử dụng phương pháp điện hóa 03 hệ thống sử dụng Sơ đồ khối hệ thống quan trắc khí mỏ đề xuất giới thiệu hình 3.1 Cấu hình hệ thống quan trắc đề xuất gồm phần chính: phần thiết bị mặt phần thiết bị hầm lò, thiết bị lò đấu nối với tủ điều khiển trung tâm mặt thông qua tuyến cáp điện thoại loại chuyên sử dụng cho mỏ hầm lị tuyến cáp điện thoại ngồi trời 87 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống quan trắc khí mỏ 88 3.2.1 Hệ thống thiết bị mặt Sơ đồ thiết bị mặt thể hình 3.2  Tủ điều khiển trung tâm Tủ điểu khiển trung tâm làm việc nguyên tắc truyền nhận tín hiệu dạng tần số Tín hiệu từ tủ, qua bảo vệ có chống sét đặt phịng quan trắc trung tâm thơng qua tuyến cáp truyền mặt bằng, lò đến đầu đo, thiết bị thực chức năng: - Cấp nguồn an toàn tia lửa cho đầu đo, thiết bị; - Nhận liệu từ đầu đo, thiết bị gửi lên; - Truyền tín hiệu xuống cho đầu đo, thiết bị; Tủ có khả kết nối với loại đầu đo: Oxitcacbon, Mêtan, Oxy, Hydrogen, Tốc độ gió, Nhiệt độ, Độ ẩm, Thiết bị kiểm tra trạng thái làm việc động v.v… Tủ có ngưỡng báo động riêng biệt: Báo động mức cảnh giới, báo động nguy hiểm báo động gia tăng bất thường Hệ thống có khả gửi tín hiệu cắt điện đến kênh đo có cố bất thường hệ thống, song song với tín hiệu báo động cắt điện báo động âm ánh sáng Các đầu đo, thiết bị giám sát lị kiểm sốt tủ điều khiển trung tâm; Tủ điều khiển trung tâm cấp nguồn an toàn tia lửa cho đầu đo, thiết bị lị đường truyền tín hiệu riêng biệt;  Máy tính điều hành Việc cài đặt thơng số cấu hình hệ thống thực máy tính điều hành tủ điều khiển trung tâm; Hiển thị liệu đo lường hình; Lưu liệu đo lường từ kênh đo; Máy tính điều hành có đặc tính sau: - Kết nối máy tính với tủ điều khiển trung tâm; 89 - Nguồn điện: 220V/50Hz; - Center Proseesor Unit: Inter ® Core ™ i5 (hoặc cao hơn); - Bộ nhớ RAM: 2GB; - Tốc độ: 2.0GHz lớn hơn; - Hệ điều hành: Windows XP quyền; - Có 02 cổng COM (sử dụng cho việc kết nối mở dộng kết nối); Phần mềm sử dụng: Sử dụng phần mềm Viện nghiên cứu Điện tử-Tin họcTự động hóa thiết lập  Máy tính khách Máy tính khách có chức quan sát, khơng thực thao tác cài đặt, thay đổi cấu hình hệ thống Máy tính điều hành có đặc tính sau: - Kết nối với máy tính chủ qua mạng LAN; - Nguồn điện: 220V/50Hz; - Center Proseesor Unit: Inter ® Core ™ i5 (hoặc cao hơn); - Bộ nhớ RAM: 2GB; - Tốc độ: 2.0GHz lớn hơn; - Hệ điều hành: Windows XP quyền; Phần mềm sử dụng: Sử dụng phần mềm Viện nghiên cứu Điện tử-Tin họcTự động hóa thiết lập  Các thiết bị phụ trợ khác - Switch dùng cho việc kết nối mạng LAN; Máy in để in kết cho việc báo cáo; UPS onlie sử dụng cho việc cấp nguồn ổn định cho trạm giám sát có cố điện lưới, UPS tự động cung cấp nguồn điện cho trạm hoạt động phục vụ cơng tác kiểm sốt liên tục khí mỏ - Bên cạnh cịn có thiết bị cung cấp điện, hệ thống thiết bị chiếu sáng, thiết bị bảo vệ điện áp tự nhiên điện áp cảm ứng với mục đích đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định tin cậy 90  Cáp điện thoại trời Cáp truyền tín mặt từ phịng quan trắc trung tâm tới khu vực cửa lò, sử dụng cáp điện thoại lõi đồng đơn ủ mềm, cách điện nhựa, có xoắn đơi, có nhồi dầu chống ẩm, có vỏ bọc kim chống nhiễu đồng, có vỏ bọc ngồi nhựa PVC, có lõi thép chịu lực sử dụng treo ngồi trời Hình 3.2: Sơ đồ khối thiết bị phòng giám sát trung tâm 3.2.2 Hệ thống thiết bị lò Hệ thống thiết bị lị gồm thiết bị cảnh báo khí Mêtan (CH4), CO, thiết bị kiểm tra trạng thái động cơ, thiết bị đo tốc độ gió v.v… atomat liên động cắt điện, hộp nối cáp, cáp truyền hộp nối cáp, cáp truyền từ hộp nối đến thiết bị cảnh báo cáp liên động cắt điện  Một số loại đầu đo Tùy vị trí cụ thể, loại số lượng đầu đo khí, gió v.v lắp đặt cách hợp lý để giám sát thơng số vi khí hậu lị Để đảm bảo cơng tác an tồn giám sát khí mỏ với đặc thù khai thác điều kiện địa chất mỏ hầm lò Việt Nam, đặc tính kỹ thuật số đầu đo lắp đặt hệ thống liệt kê bảng 3.2 91 Bảng 3.2 Chỉ tiêu Loại đầu đo, thơng số Đầu đo khí mêtan Đầu đo khí CO Nguồn an tồn tia lửa ExiaI từ trạm giám sát trung tâm mặt Dải đo (0~5)% CH4: Nguyên tắc đốt xúc tác; Dải đo (5~100)% CH4: Nguyên truyền nhiệt Nguồn an toàn tia lửa ExiaI từ trạm giám sát trung tâm mặt Nguồn an toàn tia lửa ExiaI từ trạm giám sát trung tâm mặt Điện hóa Cánh quạt Dải đo (0÷100) % CH4 (0÷1000) ppm ±20 m/s Phương thức đo Liên tục Liên tục Liên tục Tín hiệu Tần số Tần số Tần số Dạng bảo vệ nổ ExiaI ExiaI ExiaI Nguồn cung cấp Nguyên tắc hoạt động Đầu đo tốc độ gió  Attomat cắt điện - Atomat cắt điện khu vực nồng độ khí CH4 vượt ngưỡng đặt trước thiết bị cảnh báo yêu cầu sử dụng loại có mạch cắt điện an toàn tia lửa phù hợp với mạch cắt thiết bị cảnh báo tự động  Cáp truyền tín hiệu lị Cáp truyền từ cửa lị vào lò qua hộp nối cáp hộp nối cáp dùng cáp điện thoại lõi đồng đơn ủ mềm, cách điện điện nhựa PVC khó lan truyền cháy, có xoắn đơi, có vỏ bọc kim băng đồng, dây tiếp địa đồng tráng thiếc chuyên sử dụng cho mỏ hầm lò  Hộp nối cáp Các hộp nối cấp sử dụng để đấu nối cho thiết bị vị trí ngã 3, ngã cần rẽ nhánh, sử dụng loại hộp nối cáp chuyên sử dụng hầm lò, cho mạch an toàn tia lửa 3.2.3 Phần mềm hệ thống Trong luận văn đề xuất lựa chọn phần mềm Viện nghiên cứu Điện tửTin học-Tự động hóa, ngồi chức phần mềm sẵn có, tác giả đề xuất thêm số chức cho phần mềm: - Chức kiểm soát hoạt động động cơ; 92 - Xem biểu đồ kênh đo riêng biệt; - Khi kênh đo hệ thống xuất hiện tượng bất thường, biểu đồ dạng đồ thị hiển thị góc hình máy tính; - Với cố kênh hệ thống gửi lệnh cảnh báo âm cắt điện đến kênh đo lại hệ thống; - Tích hợp hệ thống thơng tin liên lạc - Phần mềm phải có tính mở để dễ ràng việc thay đổi có yêu cầu công nghệ Các thiết bị hệ thống tổng hợp bảng 3.3 Bảng 3.3 № Tên thiết bị Mã hiệu Kiểu loại Xuất sứ Máy tính chủ CPU: Inter ® Core ™ i5, 3GHz, 160GB, RAM 2GB, DVD-R/W, LCD 21inch Đông nam Máy tính khách CPU: Inter ® Core ™ i5, 3GHz, 160GB, RAM 2GB, DVD-R/W, LCD 21inch Đông nam Phần mềm hệ thống Bộ lưu điện UPS Online Viện nghiên cứu Điện tử-Tin học-Tự động hóa SANTAK Dải đo (0~5)% CH4: Nguyên tắc đốt xúc tác; Dải đo (5~100)% CH4: Nguyên truyền nhiệt Dải đo (0~1000)ppm CO Nguyên tắc hoạt động: Điện hóa Việt Nam Đầu đo khí Mêtan Đầu đo khí CO Đầu đo gió Dải đo ±20 m/s Nguyên tắc hoạt động: Cánh quạt Việt Nam Hộp nối cáp an toàn tia lửa HĐAT Việt Nam Cáp điện thoại trời 10 Cáp điện thoại Cách điện nhựa PVC, xoắn đơi, ruột đồng, có vỏ bọc kim chống nhiễu, có vỏ bọc ngồi nhựa PVC, có dây treo chịu lực Cách điện nhựa PVC, xoắn đơi, ruột đồng, có vỏ bọc kim băng đồng, có vỏ bọc ngồi nhựa PVC khó lan truyền cháy Việt Nam Việt Nam Việt Nam Việt Nam 93 Hệ thống quan trắc tập trung đề xuất có chức sau: - Ghi, xử lý liệu điều khiển chức tới cấu chấp hành hệ thống; - Giám sát giá trị thông số nồng độ khí, gió v.v…dưới lị hiển thị hình dạng số; - Giám sát tình trạng hoạt động động lị (tình trạng làm việc hay không làm việc động cơ: Băng tải, máng cào, tời v.v…); - Lưu trữ liệu thu vào hệ thống máy tính, hiển thị biểu đồ xu hướng thời gian thời gian trước hệ thống ghi lại; - Xử lý vấn đề nhằm đảm bảo an tồn cho q trình cơng nghệ khu vực giám sát đại lượng giám sát vượt ngưỡng cảnh báo đặt trước (ví dụ cắt điện thiết bị khu vực khai thác hầm lò nồng độ khí CH4 vượt ngưỡng cảnh báo đặt trước) vv… - Quan sát tình trạng thiết bị, đầu đo đồ đường lò; - Cài đặt lưu giữ tồn cấu hình hệ thống để trì giám sát điều khiển cách xác; - Có cảnh báo âm ánh sáng để người lao động lò, nhân viên vận hành, cán người xung quanh nhận biết tình trạng cố cụ thể xảy ra; - Hiển thị cảnh báo theo thời gian; - Khi có cố nào, kênh đo hệ thống, hệ thống gửi tín hiệu cảnh báo âm lệnh cắt điện đến kênh đo lại; - Hoạt động liên tục 24/24 365 ngày/năm; - Có thể mở rộng cấu hình, chức giám sát hệ thống cần thiết 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống quan trắc khí mỏ nhằm đảm bảo an tồn mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh” tập trung nghiên cứu vấn đề quản lý khí mỏ, nhằm đảm bảo an tồn phịng chống cháy nổ công tác khai thác than hầm lị Vấn đề nghiên cứu có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học mang tính thực tiễn Luận văn giải số vấn đề sau: Đánh giá tổng quan hệ thống quan trắc khí mỏ mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh: Các mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh lắp đặt hệ thống giám sát khí loại KSP-2C Ba lan sản xuất, tủ KSP-2C thực việc truyền, nhận liệu cung cấp nguồn an toàn tia lửa cho đầu đo đôi dây cáp điện thoại riêng biệt, nồng độ khí vượt ngưỡng báo động đặt trước, tủ gửi tín hiệu cắt điện đến cấu chấp hành, cắt điện thiết bị điện nằm vùng nguy hiểm khí Hiện tại, hệ thống đáp ứng tốt cơng tác quan trắc, quản lý khí mỏ, giúp đơn vị quản lý, theo dõi có đối sách hợp lý, kịp thời nồng độ khí gia tăng Giới thiệu số hệ thống quan trắc khí mỏ dùng Việt Nam giới: Trong phần luận văn giới thiệu 05 hệ thống: - Hệ thống quan trắc Mỹ; - Hệ thống quan trắc Anh; - Hệ thống quan trắc Ba lan; - Hệ thống quan trắc Nhật Bản; - Hệ thống quan trắc Việt Nam Các hệ thống giống nhau, gồm phần chính: phần thiết thiết bị ngồi mặt thiết bị hầm lị Thiết bị ngồi mặt bao gồm tủ điều khiển, máy tính thiết bị phụ trợ cho mục đích kết nối mạng, lưu trữ, in 95 liệu… Các thiết bị lò thực việc đo lường, hiển thị gửi liệu tủ giám sát trung tâm mặt Nghiên cứu lựa chọn hệ thống quan trắc hợp lý ứng dụng mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh: Trong phần này, vào việc nghiên cứu hệ thống quan trắc lắp đặt giới Việt Nam, vào điều kiện kinh tế, xã hội, môi trường, công nghệ khai thác…tác giả đề xuất cấu hình hệ thống quan trắc hợp lý lắp đặt cho mỏ hầm lị vùng ng Bí-Quảng Ninh Nhằm đảm bảo cơng tác an tồn phịng chống cháy nổ khí mêtan, nâng cao trình độ chun mơn, nội địa hóa thiết bị nhập ngoại, đề nghị quan có thẩm quyền: Bộ khoa học Công nghệ, Bộ công nghiệp… đạo, tạo điều kiện cho quan, nhà khoa học nước nghiên cứu, thiết kế hệ thống quan trắc khí mỏ phù hợp với yêu cầu sản xuất điều kiện Việt Nam, để thay cho hệ thống quan trắc nhập ngoại lắp đặt nước Bên cạnh Bộ quan có chức cần đạo quan nghiên cứu mở rộng hệ thống quan trắc tích hợp thêm chức năng: - Giám sát trạng thái hoạt động thiết bị lị, cửa gió; - Hệ thống camera; - Hệ thống người vào lò; - Áp lực khu khai thác v.v… 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Công Nghiệp (2011), QCVN01: 2011/BCT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia an toàn khai thác than hầm lò, Hà Nội Viện nghiên cứu điện tử-tin học-tự động hóa (2011), Trạm điều khiển VIELINA- WS.07, Hà Nội Viện nghiên cứu điện tử-tin học-tự động hóa (2012), Đầu đo VIELINACO, Hà Nội Viện nghiên cứu điện tử-tin học-tự động hóa (2012), Đầu đo VIELINACH4, Hà Nội Viện nghiên cứu điện tử-tin học-tự động hóa (2011), Thiết bị đo tốc độ gió VIELINA-AF01, Hà Nội Công ty Cổ phần kỹ thuật KCM-KCME (2008), Hệ thống quan trắc tập trung THY-2000 phiên TOKA, Hà Nội Krzysztof Gowarzewski (2007), Measuring computer system KSP-2C, PKiMSA Carboutomatyta SA, Tychy PKiMSA Carboutomatyta SA (2003), Methanometer CPC-2, Tychy Strata mechanics research institute (2009), Sattionary vane anemometer MPP, Krakow 10 Carboautomatyka SA (2010), Monoxitcacbon SC-CO/sT e c h n i c a l D o c u m e n t a t i o n , Tychy ... GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ Ở CÁC MỎ HẦM LỊ VÙNG NG BÍ - QUẢNG NINH 1.1 Giới thiệu hệ thống quan trắc lắp đặt mỏ hầm lị vùng ng Bí- Quảng Ninh 1.1.1 Cấu trúc chung hệ thống Bao... chọn hệ thống quan trắc hợp lý ứng dụng mỏ hầm lị vùng ng Bí- Quảng Ninh Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đề tài nghiên cứu, đánh giá tổng quan hệ thống quan trắc khí mỏ lắp đặt mỏ hầm lị vùng ng Bí- Quảng. .. chọn hệ thống hợp lý Nội dung nghiên cứu - Đánh giá tổng quan hệ thống quan trắc khí mỏ mỏ hầm lị vùng ng Bí- Quảng Ninh - Giới thiệu số hệ thống quan trắc khí mỏ dùng Việt Nam giới - Nghiên cứu