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礦用傳感器在礦山安全監測領域的應用研究

來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2022-06-06 14:36

  

       隨著微信號測量技術、現代電子技術、防爆技術與電化學研究等技術的發展與融合,各種傳感器被廣泛應用于礦山環境安全監測和生產監測監控中。而且隨著礦用傳感器技術的應用和無線通信技術的發展,礦用便攜式磁致伸縮位移傳感器也在礦山安全生產中發揮越來越重要的作用。礦用傳感器屬于礦內信息采集終端,是礦山監測監控系統獲取被測信號的重要部件 , 是被測參數與監測系統之間聯系的紐帶,是確保礦山生產安全、輔助環境監測的有力助手。
1 礦用傳感器發展現狀
       信息化和網絡化的發展,使得采礦業也在進行著技術革新,礦井下的安全監測系統和生產監控系統都離不開傳感器的輔助與支持,可以說礦用傳感器是礦井生產安全的守衛者。井下的每一種生產環境因素和安全監測信息的采集每時每刻都離不開傳感器的參與。目前礦用傳感器在環境監測方面、生產設備運行方面、供電系統調度監控方面、運輸系統監測監控方面都發揮著舉足輕重的作用。
2 礦用傳感器現存問題
2.1 傳感器的檢測與維護
       在礦山開采過程中,采集各種數據的傳感器是保證設備運行、生產安全的前提條件,只有傳感器穩定可靠工作,才能為監測監控系統提供真實有效的測量數據,但由于礦井下環境復雜,礦塵、潮濕、電磁干擾等問題使得傳感器的性能受到影響,為保證這些傳感器在測量時和數據傳輸時的準確性,傳感器的定期檢測和更換是必不可少的 [1]。對于不同種類的傳感器,原理各異、使用壽命長短不同,因此不同傳感器檢測方式和檢定系統也是不同的,安全監測監控系統中的各種氣體傳感器是礦井生產安全重要保證,因此這類傳感器是每年檢測的重點,要使用合適的氣體傳感器檢定系統對這些傳感器做好檢測與維護工作。
2.2 傳感器信號傳輸干擾與誤報問題
       傳感器信號在礦井傳輸過程中,受到電磁干擾和傳輸距離的影響很大,導致傳感器出現傳輸延遲,報警器誤報等現象時有發生,歸結其原因,主要是由于井下大型機電設備和可控硅變速調節設備在工作時會發出強烈的電磁場,這些磁場干擾與傳感器傳輸線路的信號相疊加,造成原始信號的湮沒或誤報。解決這類問題的方法可以從提高傳感器傳輸線路的抗干擾能力入手,不斷改進自身的性能。
磁致伸縮位移傳感器
3 礦用傳感器在礦山生產安全監測中的應用
       傳感器是一種信號測量儀器,在礦山的開采、挖掘、運輸、環境監測、生產過程中每一個環節都缺少不了數據測量,采礦工作面無人操作在不久也會成為可能,傳感器技術在機電自動化控制,環境自動化監測這些功能里是最前置的測量器件,缺少傳感器這些安全監測系統、自動控制系統都是一紙空談。下面簡單介紹礦用傳感器在這幾方面的應用。
3.1 在環境監測方面的應用
       礦井環境監測監控系統中,各種終端數據的采集工作都是通過傳感器完成的,目前國內在監控系統中礦用傳感器種類和產品已經相當齊備,瓦斯檢測、氣體傳感器、礦壓傳感器、溫度傳感器、風速傳感器等在監測系統中應用廣泛。
3.1.1 礦用氣體傳感器
       礦井下易燃易爆氣體種類多,由于可燃和有毒性氣體,曾引起過千人以上傷亡的災難性事件,礦井中的這些可燃氣體對人們的生命和財產造成了極大的威脅,氣體傳感器在井下就是危險氣體監測的哨兵,目前氣體傳感器主要可檢測瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、甲烷等氣體。按其氣敏性的不同,井下礦用傳感器一般采用電化學型、光化學型和固體電解質傳感器較多,光纖激光甲烷檢測技術現在也越來越成熟,在傳感器的檢測校準和長距離傳輸的抗干擾性方面都有改善。
3.1.2 礦壓傳感器
      礦壓監測的規范化、準確化是確保礦石開采和挖掘工作面安全的重要保證 , 由礦壓引起的開采施工現場頂板塌落的事故會造成較大的財產和安全損失,因此礦壓觀測和礦壓監測是不容忽視的,與安全生產同等重要,對于礦壓傳感器的研制,一直以來礦產企業投入了大量的人力物力,對于井下頂板壓力多點實時監測一直是研究人員需要攻克的難題,目前測頂板壓力多使用光纖光柵技術,將測力錨桿探入頂板內部,多點實時監測,將測量數據回傳到井上監測裝置,穩定性高,抗干擾能力強 [3],礦壓傳感器是保證礦壓正常穩定、安全生產的重要基礎和必要手段。
3.1.3 礦用溫度傳感器
       溫度是重要的環境參數之一,溫度傳感器技術穩定,應用領域廣泛,在礦井除了監測環境溫度、水溫外,還用于對溫度要求高的大型機電設備中,防止機電設備由于溫度過高而使控制線路損壞,一般可安裝于設備的外殼或內部,用于溫度檢測,超限報警提醒等。
3.2 生產設備運行方面的應用
       礦用傳感器可以實現對井下機電設備的啟停監控、礦井提升機、風機、水泵等大型機電設備的監測監控,提高了礦井生產設備運行的現代化、自動化控制水平,是礦井的安全生產的重要保證。
       提升機在礦井運輸方面十分重要,是聯系地面和井下的咽喉要道。屬于通過改變勢能進行運輸的大型機電設備,提升機一般功率都較大、提升能力較強,因此對于提升機的控制和保護裝置都有嚴格的要求,隨著工業自動控制技術和傳感器技術的發展,礦井提升機的后備保護控制逐漸成熟,目前在提升機控制中使用提升機過卷保護器、提升機深度指示器、行程位置傳感器、防爆磁性開關、電壓和電流變送器、功率變送器等測量控制部件,有效的保證了提升機工作的穩定性和可靠性。壓風機和水泵等監測系統的穩定工作也是井下安全生產的重要環節,電壓、電流功率變送器、風速傳感器、轉速傳感器、風包定點傳感器、軸承定點式溫度傳感器、自動風門控制傳感器、水泵效率檢測器、水倉水位檢測壓力變送器等諸多傳感器在水泵和風機監控系統中被廣泛使用。
3.3供電系統監控方面的應用
       供電系統是礦山生產的能量來源。一般井下供電系統包括井下中央變電所、采區變電所、工作面配電點或移動變電站和高低壓電纜網 [4]。井下中央變電所由兩回路或更多高壓電纜供電,采區變電所一般設在靠近采區的山上或礦山井巷中,變電所室內設有高壓防爆配電箱、變壓器和低壓饋電開關,向采區各低壓負荷供電。礦井的電力調度監控對于整個礦區的安全生產意義重大,目前在電力調度方面所使用的傳感器有 :有功功率變送器、功率因數傳感器、電壓變送器、電流變送器等,實現了中央變電所、采區變電所到各用電負荷的合理可靠供電。
3.4 運輸系統監測監控方面的應用
       運輸系統對于礦井的生產運輸、人員運輸、緊急搶險救援都是非常重要的。我國在逐漸實現礦井運輸的自動化。目前國內的礦井運輸方式,主要以軌道運輸為主,為了礦用電機車行車安全,在電機車和軌道上安裝了多種傳感器,以便隨時監測超限信號。
       行車安全檢測裝置可以實現機車測速、超速報警、電池檢測和記錄歷程等功能。相應的使用了速度傳感器、架線電壓測量傳感器、電池容量檢測傳感器等多種行車安全參數監測,為井下的軌道安全運輸提供了科學的依據和可靠的保障。
       在采礦工作面,可以對運輸皮帶的狀態進行實時監測,由稱重傳感器、測速傳感器等組成的礦用微機皮帶秤,使得礦石的稱重更加便捷。運輸系統自帶速度傳感器,可以實現打滑監測、斷帶保護、過速和欠速提醒等功能,礦用傳感器在綜采面的監測和控制系統中作用明顯。
4 結語
       礦用傳感器對于礦山生產安全的重要性是不言而喻的,在環境安全監測和設備運行監控領域,傳感器發揮著重要作用,礦用傳感器的穩定性和可靠性會影響整個礦山安全監控系統的穩定 ,從礦內每一種可燃氣體的含量變化到礦用提升機上速度的變化都實時的受到傳感器的監控,因此由于傳感器的重要作用使得對它的研究也在不斷前行,提高礦用傳感器的測量性能是一方面,其次對于礦用傳感器的維護、更新和重復使用率也提出了新的要求,今后礦用傳感器應從節能性、多點采集、便攜式與傳輸穩定等幾方面進一步研究。
 


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