KJ1458矿用带式输送机防灭火光纤监控系统及工程设计方案

KJ1458矿用带式输送机防灭火光纤监控系统及工程设计方案导语：矿用带式输送机是矿山主力运输系统设备，带式输送机防灭火是日常生产灾害防控的重点。本期转化果平台推荐的《KJ1458矿用带式输送机防灭火光纤监控系统》，系统全程分布式温度、大范围红外热成像、火焰及烟雾等信号监测实现皮带异常点监测，并控制灭火装置将异常温度或火源消除掉，实现无人值守、24小时不间断实时监测。应用表明，能更有效地监测输送机沿线皮带及托辊的温度、烟雾、火焰、大区域设备的温度场分布，降低人工巡检时间及人力成本，提高输送机运行效率、采煤自动化和生产管理信息化程度。欢迎致电400-1817-969垂询！一、研发背景1.法规、政策要求煤矿安全规程〔2016〕第373条要求“胶带机必须设置有自动灭火喷洒装置，通常为了防止胶带机火灾发生，均采用阻燃胶带，而阻燃胶带并不是不燃胶带，它在高温下仍可自然。”第626条要求布设固定带式输送机应遵守下列规定：“在转载点和机头处应当设置消防设施。使用带式输送机或液力偶合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中必须设置足够数量的扑灭电气火灾的灭火器材。”

《煤矿智能化建设指南》智能采煤系统要求：带式输送机智能运输系统要求实施监测，并将堆煤、烟雾、纵撕、跑偏、自动洒水、周边环境等监测信息实施上传至工作面智能集控中心，实现带式输送机的远程监测及控制。《陕西省煤矿智能化建设指南（试行）》要求：在电气设备、带式输送机等易发生火灾的区域，应配备红外成像、光纤测温等监测装置及防灭火装置。《煤矿智能化建设基本要求及评分方法（试行）》安全监控系统——矿井电气设备、带式输送机等易发生火灾的区域，应设置完善的火灾感知装置及防灭火系统，并实现智能联动；（智能安全监控系统考核评分表火灾③在电气设备、带式输送机等易发生火灾的区域，应设置火灾变量监测装置，以及防灭火系统，实现火灾参数的智能监测、分析，并根据分析处理结果进行智能预测、预警及联动控制，④具备火灾智能模拟仿真系统，并与矿井监测监控系统连接，实现火灾的实时监测仿真，以及避灾路线的智能规划）。2021年10月12日制定的《煤矿防灭火细则》要求开采容易自燃和自燃煤层的矿井，必须编制矿井防灭火专项设计，采取综合预防煤层自然发火的措施。根据矿井具体条件采取注浆、注惰性气体、喷洒阻化剂等两种及以上防灭火技术手段，实施主动预防，并根据煤层氧化早期的一氧化碳或者采空区温度确定发火预兆的预警值，实现早期监测预警和措施优化改进，满足本工作面安全开采需要，并综合考虑采后采空区管理、相邻工作面和相邻煤层的防灭火需求。煤矿应当对自然发火监测系统、安全监控系统和人工检查结果进行综合分析，实现井下火情早发现、早处置。2.煤矿安全管理要求“重庆能投渝新能源松藻煤矿“9·27”重大火灾事故”、“南屯矿中央二部皮带机尾火灾事故”就是典型的矿山胶带机运输发生火灾的案例。煤矿运输安全防控火灾事故是矿山安全管理的主要要求之一。3.引发皮带机火灾的因素（1）皮带输送机故障引起皮带着火；（2）皮带输送机因皮带受卡；（3）皮带与滚筒发生摩擦起火;（4）皮带机滚筒、托辊因机械原因不转动或转速较慢，皮带与滚筒、托辊产生摩擦起火;（5）皮带输送机液压联轴器喷油也可以引起皮带输送机着火。通过以上分析可以看出，煤矿带式输送机（巷）应当具备相应的防灭火控制系统，在煤矿输送机在出现高温或发生火灾时，能够及时发现高温点并开启自动降温灭火功能。4.煤矿皮带机防灭火现有在线监测手段目前我国煤矿防灭火部署相对滞后，基础设施建设与煤矿智能化发展不同步，配套设备也不够完善。（1）煤矿灭火方法：还是在使用沙箱、沙袋、手持灭火器等传统手动。

（2）煤矿灭火监测手段：仍然依靠人工巡查，专人监护；当发生火灾时，需要井下人员到现场手动操作，是否能第一时间进入灭火现场、进入灭火现场灭火设备是否好用，工人是否会用灭火器材，都取决于煤矿日常的管理和培训是否到位，其效率低，人为漏检隐患大。

二、系统及硬件设施介绍1.带式输送机自动报警灭火控制系统介绍（1）带式输送机自动报警灭火控制系统系统全程分布式温度、大范围红外热成像、火焰及烟雾等信号监测实现皮带异常点监测，并控制灭火装置将异常温度或火源消除掉；系统可以根据保护范围内可能产生的不同火灾类型进行配置不同的传感器种类及传感器数量；具有自诊断及光缆状态检测功能；系统具备断电续航能力。（2）系统优势系统实现无人值守、24小时不间断实时监测。实现隐患提前检测，定位隐患点、自动灭火，避免更大范围严重火灾。系统模块构成2.新型皮带机在线监控系统创新点（1）多参数感知火情。系统集成温度、CO、烟雾、火焰监测及视频监控，实时感知火情。（2）精确定位火点。系统利用分布式光纤测温光缆属性，准确定位发火点，定位精度±1m。（3）分区控制，节能降耗。系统提供人性化自助分区功能，用户根据皮带机巷供水条件自主分区。（4）构架简单。系统组合为主机+感温光缆+控制分站+各类传感器，系统采取了4级防灭火监测手段。（5）系统具备断电续航能力。当系统供电异常后或火灾发生时，分布式主机与控制分站都可以独立运行＞4个小时以上。（6）环境兼容。系统适合在易燃易爆、高温、高压、潮湿、强电磁场、腐蚀性等极端条件运行。（7）该系统还具有喷雾降尘功能，喷淋灭火与喷雾降尘于一体，及时消除因运输大巷煤尘堆积造成火灾的隐患。3.新型皮带机在线监控系统特点（1）数字化、智能化。地面服务器与井下主机、井下主机与PLC控制箱、PLC控制箱与传感器全部实现了数字化、智能化；系统实现地面服务器与井下主机智能火灾监测与控制，环网异常井下主机与PLC控制箱智能监测与火灾控制；火灾发生后PLC控制箱与语音报警器自动切换到安全疏散指示状态。（2）多参数、大容量。PLC控制箱的传感器接口配有模拟/开关量/数字量，单机接入容量可达16个，可接入火焰、烟雾、一氧化碳、水压、温度等物理量传感器。系统不仅实现了新标准规定的全部功能和技术指标，而且增加了诸如语音报警、短信提示、运行诊断等特色功能，监测数据可通过通讯网络自动传输到监测主机，也可以记录于本地仪器内，本地仪器内存可以保存5年以上数据，监测主机进行永久保存。（3）自诊断、多级报警。系统及系统中的设备，设计了大量的自诊断及自身运行状态检测，可使用声光报警器报警，短信报警，WEB发布报警，多种报警方式可以组合使用，针对报警值可以设置黄色，红色2个级别的报警阀值，干粉灭火装置欠压、缺粉，洒水管道泄漏、压力不足等功能检测与报警。（4）人机对话、多级控制。系统具有故障闭锁、手动控制、异地控制、烟雾控制、温度控制、火焰控制、气体控制等，实现了功能丰富的系统软件。系统具有人机对话功能，以便于系统生成、参数修改、功能调用等。系统各分区的开启和关闭阀的温度报警值可根据矿方实际情况进行单独设置。4.系统硬件设施介绍（1）矿用光纤分布式测温主机a）交流输入电压：127V/660V/1140VAC；b）测温通道数：8路；c）单通道最大测量距离：6km，定位误差为±2m。；d）温度测量范围：0～200℃，误差为±1℃；f）主机内有备用电源，在额定负载条件下工作时间不小于6小时。功能作用：实现发火点的精确定位并监测皮带机沿线环境温度。（2）隔爆兼本安型PLC控制箱a）工作电压：AC127V；b）工作电流：AC500mA（设备满载状态）；c）本安输入：13路开关量输入；7路模拟量输入；d）非本安输出口：8路控制继电器。功能作用：负责各类传感器的数据采集、数据报警联动控制及数据上传。

光纤分布式测温主机

隔爆兼本安型PLC控制箱（3）矿用本安型红外热像摄像仪a）输入电源：12v；b）分辨率：2688*1520；d）测温范围：0-300℃；e）测温精度：±2℃；g）有效覆盖范围：100米。功能作用：监测皮带机机头、机尾设备及皮电机沿线托辊的温度场。本安型红外热像摄像仪

本安型CO传感器（4）矿用本安型CO传感器a）工作电压：12VDC；b）工作电流：≤55mA；c）分辨率：1ppm；d）测量范围：1000ppm。功能作用：监测皮带因摩擦高温时产生的有毒气体。（5）矿用本安型火焰传感器a）工作电压：12VDC；b）工作电流：≤55mA；c）灵敏度：可探测到5m远外1cd火焰（火焰直径1cm，高5cm）；d）监视范围：120°圆锥夹角。功能作用：监测皮带机机头、机尾设备及皮电机沿线托辊的明火。本安型火焰传感器

语音字幕报警器（6）矿用语音字幕报警器a）工作电压：12VDC；b）工作电流：≤200mA；c）光信号可见距离：光信号在黑暗中20m处可见；d）字幕汉子数量：两行8个字LED显示。功能作用：语音加字幕展示现场洒水、应急逃生、气体浓度等信息。（7）12KG矿用超细干粉灭火器a）净含量：12KG；b）使用方法：自动灭火及电控灭火；c）灭火剂主要成分：磷酸铵盐干粉；d）喷射距离：≥3m；e）最大工作压力：2.5MPA。功能作用：主要针对有电气机电设备或者可燃液体设备的灭火。12KG矿用超细干粉灭火器矿用隔爆型电磁阀（8）矿用隔爆型电磁阀a）工作电压：127AC；b）功耗：≤25W；c）压力适应范围：0～10MPa；d）公称通径：20mm。功能作用：针对火情自动启动喷淋系统。

三、带式输送机防灭火监控系统工程设计方案（一）某煤矿主平硐带式输送机自动报警灭火控制系统设计方案1.监测区域方案是对某煤矿主平硐（巷）内长2920米的带机输送机进行全方位火灾监控。2.方案设计依据（1）《煤矿安全规程》145条装有带式输送机的井筒中必须装设自动报警灭火装置、敷设消防管路。（2）《煤矿安全规程》626条布设固定带式输送机应遵守下列规定：在转载点和机头处应当设置消防设施。使用带式输送机或液力偶合器的巷道以及采掘工作面附近的巷道中必须设置足够数量的扑灭电气火灾的灭火器材。（3）《陕西省煤矿智能化建设指南（试行）》在电气设备、带式输送机等易发生火灾的区域，应配备红外成像、光纤测温等监测装置及防灭火装置；（4）《煤矿智能化建设基本要求及评分方法（试行》矿井电气设备、带式输送机等易发生火灾的区域，应设置完善的火灾感知装置及防灭火系统，并实现智能联动。（5）《煤矿智能化建设基本要求及评分方法（试行》矿井电气设备、带式输送机等易发生火灾的区域，应设置完善的火灾感知装置及防灭火系统，并实现智能联动。3.方案设计原则从这些年带式输送机灾害实际发生的情况来看，有相当一部分火灾发生位置不局限于机头、机尾机电设备上，而是发生在输送机沿线托辊部位。所以本方案在设计时，不仅仅考虑机头、机尾滚筒、制动装置等机电设备火灾，方案在整条皮带沿线做了充分火灾测点布局。方案采用技术是目前国内最先进、监测也是最全面。在兼容性即可独立运行，也可融入智能化监控系统。系统—测点布局示意图（1）分区单元

防灭火区域长2920米，皮带沿线以水为灭火介质给予保护，机头机尾以电动干粉灭火器为灭火介质，以100米为一个分区单元，一台PLC控制箱可带两个分区，全线共计15个单元；（2）喷淋单元消防主管安装与皮带机一侧上方、距离上皮带1.5米处，喷头布局沿着皮带机轴向布局，喷头间距：10米。喷头布局参考《自动喷水灭火系统》GB50084设计规范，达到两个喷头能全覆盖所有托辊。（3）感温单元分布式测温主机具有8个测温通道，一台主机可实现主平硐（巷）内长2920米的带机输送机4个区域的长距离监测。分别布置在上皮带两侧托辊槽钢上与下皮带两侧托辊槽钢上，共需感温光缆1.2万米。系统—感温光缆布局设计图（4）系统总配置主运皮带机全长2920米，按照每200米一台分站布置（可根据矿方要求或《煤矿安全规程》增减分站布置）共计需要：井上工业计算机1台、液晶显示器1台；井下需要PLC主控制箱1台、PLC主控制箱14台、烟雾传感器30台、火焰传感器2台、一氧化碳传感器15台、电磁阀30个、压力传感器15个、直流电源1台、交换机1台、矿用分布式光纤测温主机1台、语言报警器15台、干粉灭火器2支、矿用本安型红外热像摄像仪2台、喷淋管件154节、喷淋头140个、煤矿用阻燃通信光缆3200米、矿用感温光缆3200米、矿用电缆1850米、配套辅材1批。某煤矿主平硐带式输送机自动报警灭火控制系统设计方案如下所示：

四、带式输送机防灭火监控系统应用案例介绍1.皮带输送机沿线测点----布置设计方案设计方案2.系统运行效果2019年8月2日，我司自主研发的矿用皮带机（巷）防灭火控制系统在山东能源新矿集团某骨干矿井通过矿方验收，顺利的将系统交付给矿方使用，受到了矿方专家组的一致好评，为矿山井筒胶带输送机的安全