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在煤矿现场怎样用简易方法判别监控系统是否合格

   在煤矿现场怎样用简易方法判别监控系统是否合格

  AQ6201新标准现场监查操作指导

  AQ6201-2006标准规定了煤矿安全监控系统最低的性能要求,通过强制贯标,的确能阻拦一些质量明显低劣产品,但通过了该标准检验的产品,并不能证明就是安全可靠的系统。在实验室的条件下,受条件和检验手段限制,许多产品缺陷不一定都能被发现,尤为恶劣是有些系统为了蒙混过关,送检和提供给用户不是一个版本的产品。本文为安全管理领导提供一个简单明了的监察手段,让安全监察人员在煤矿现场条件下,测试出监控系统性能是否真正达到了新标准要求,也能为正在选型的用户提供一个辨识真伪的方法,让伪劣产品无处遁形。

  一、 监控分站2秒断电检验

  AQ6201新标准要求分站断电控制响应时间小于2秒,目的在于井下现场遭遇瓦斯突出时,提高设备快速反应时间,在传感器显示数值达到断电门限值后,到断电继电器接点完成动作所需时间不应大于2秒,超时者为:不合格。

  检验方法:按被测分站最大监控容量,连接满所有甲烷传感器,将断电值与报警值都设定在断电门限上,对传感器通入大于1%CH4分气样;或用偏调传感器零点等办法产生高于断电门限的“测值”;也可以用按压遥控器“试验”键方法产生模拟3%CH4测值。

  当传感器发出报警声后立刻按下秒表,一直到对应的断电接点动作后停止,记录此段时间即为断电延迟时间。每个端口测试要反复进行五次,逐个端口测量,选取其中最大值,任何一次断电延迟时间超过2秒,即为不合格。此项测试不可以脱离监控系统网络单独进行,一定要在连接好信号线,确认系统通信正常时方可进行。

  测试完成后,立刻进行巡检速度测试,防止软件切换到应付检查的作弊功能上。

  二、 系统30秒巡检速度检验

  AQ6201新标准要求系统巡检时间不得大于30秒,超过此值为不合格。有些系统为了应付监查,在软件中隐藏了延时过滤程序,故意阻拦高测值数据,对煤矿安全性能造成严重威胁,本办法不是去监视数据应答周期,而是采用异常数值上传延时来考察系统的反应时间。

  1、巡检延迟检验方法:让系统按最大监控容量分站设置,实际没有足够数量分站时,可用软件虚拟,比如在主机上开通64台分站;在地面安装一台分站,连接好二台甲烷传感器用于测试,将主机对应该测试点报警值设定为1%CH4,对传感器通入大于1%CH4分气样;或用偏调传感器零点等办法产生高于断电门限的“测值”;也可以用按压遥控器“试验”键方法产生模拟3%CH4测值。当传感器发出警报声开始按下秒表,到地面该点发生报警为止,记录这段时长,二台传感器分别进行5次测试(总计十次),取最长值为本系统的巡检周期。

  2、响应速度检验方法:用高浓度气样进行抽样通气,井下每个点通标气时间要严格控制在25-30秒内,标气浓度最好用2-4%CH4之间的气样,对传感器通入气样;或用偏调传感器零点等办法产生高于3%CH4 “测值”;也可以用断续按压遥控器“试验”键方法产生模拟3%CH4测值,维持30秒,然后更换测试点。操作中详细记录试验地点、时间和次数,然后在地面主机纪录中逐个寻找比对,如果全部能够记录下来,证明系统响应速度合格,如果没有记录,或者记录不全,可认定为不合格。此项测试可以检出使用软件过滤处理数据的作弊行为,这项检测不能替代巡检周期试验,最好紧跟在快速断电检验之后进行。

  3、在以上二项测试基础上,在井下做一次连续5分钟的超限模拟,在地面主机上打印有通气记录点的当日报表(表中要有明显的充气上升峰值,选择超限时间大于5分钟的地点),然后到上一级联网服务器上调取该点检测记录,比照二部机器对该点的数据,如果数据不能吻合,证明上传数据软件有作弊行为。

  三、 监控分站稳定性检验

  在进行快速断电、巡检速度测试结束后,要立刻进行稳定性测试,此间不许地面人员操作软件,防止激活作弊程序。

  检验方法1:在井下被检测分站或者传感器电缆附近,寻找一台磁力开关,让电工操作开关反复进行 启动/停止 动作,持续5分钟,记录下时间地点,回到地面调阅该点附近传感器、分站的测值曲线,看是否会有冒大数、误报警、误断电等现象发生。操作开关要经过电工们同意,且不能发生对人身和设备造成危险的前提下进行。

  检验方法2:在地面一组交流电源上(380或660V)连接二台以上监控分站,让受测分站间隔距离一米(分体式的分站几个本安电源箱接在同一个交流电源上),连接好信号传输线和传感器,待分站启动运行后,拨弄其中一台分站的交流电源引线,使其发生不停地打火,持续五分钟,观察相邻的分站,不应发生数字错乱、死机、重启、误断电等现象发生。

  检验方法3:在地面模拟信号线接触并不良的测试,将传感器到分站连接电缆中的信号导线人为断开,让二根断开的导线在锉刀上快速摩擦,造成时断时续的信号,维持操作五分钟,在分站上观察会否出现冒大数、误报警、误断电发生,在地面调阅该点测值曲线,看是否会有异常数据现象出现。该项测试出现“0”、“Err”测值属于正常,否则出现任何异常数值都有潜在危险。

  四、 馈电异常报警功能检验

  AQ6201新标准要求系统具有馈电异常检测功能,当井下被控设备执行断电失效后,能被有效监测出来,并报警和记录。此功能用于防止人为破坏断电控制,系统如无此功能,或者不符合要求者为:不合格。

  检验方法:在地面安装一台分站,连接好断电控制和馈电传感器,将馈电传感器卡在被控设备电缆上,并在主机上设定好馈电检测关系。用手动发断电命令,或者给传感器充气,通入大于1.5%CH4分气样;或用偏调传感器零点等办法产生高于断电门限的“测值”;也可以用按压遥控器“试验”键方法产生模拟3%CH4测值,让分站执行断电控制,被控设备正确断电时,地面主机应正常不报警,此时,移开断电控制连线,故意让断电失效,或者制造馈电传感器有电状态,地面主机和井下分站都应报警并记录。

  五、 故障闭锁功能检验

  AQ6201新标准要求系统具有故障闭锁功能,当井下分站发生故障、传感器发生故障、控制线路断线、分站电源掉电且后备电源失效时,应能发出断电闭锁控制,不具有此项功能者为:不合格。

  检验方法:本项功能可以在地面模拟测试,连接好一台监控分站,接上甲烷传感器、继电器箱、被控模拟设备等,进行如下操作:

  1、 拆掉运行中的甲烷传感器,对应的分站应立刻输出断电闭锁控制信号;

  2、 拆掉运行中的馈电、开停、风门等开关量传感器,对应的分站和地面主机应有故障显示(此项功能2006年被暂停执行)。

  3、 关闭分站电源,断电接点应维持在断电闭锁有效位置上;

  4、 切断控制断电接点输出引线,被控设备应处于断电闭锁状态,实质上就是要求断电接点使用“常开”输出,断电有效时继电器释放,接点断开。

  注:断电输出状态可用万用表检测接点通断来判断。

  六、 后备电源性能检验

  AQ6201新标准要求系统分站应具有交流电源中断后,应能自动切换到后备电池上,且能提供2小时以上的后备工作时间。标准中没有提出详细具体功能要求,下面检验方法可为使用者提供一个具体的技术要求。

  检验方法:先让受测试分站进行饱和充电(经48小时不间断通电),按产品标准连接好满负荷传感器;传感器线路最好接入80Ω电阻,仿真2Km电缆,以获得最大功率消耗。测试开始切断交流电源,启动计时秒表,直到分站电源电池耗尽能量关闭,记录断电后工作时间,也可以在主机上查阅监测数据,判断有效后备时间不应小于2小时。

  试验中注意:

  1、 当交流电中断时刻,分站必须能自动可靠切换到电池供电上;

  2、 中途交流电恢复必须能自动转回到交流电供电状态;

  3、 交流电电压缓慢下降时也必须能可靠转换和恢复(可以使用调压器模仿);

  5、 当电池放电终了应能自动关闭电池,使电池不被过度放电而损坏;

  6、 电池放电终了处于关闭状态的分站,在交流电恢复后必须能自动重启;

  7、 分站必须具有对电池进行自动充电和过充保护的功能;

  不具有以上6项功能者不能在井下使用,可判为不合格产品。

  七、 量化误差检验

  AQ6201新标准要求系统信号传输误差应小于0.5%,此误差是指传感器传送到分站再到地面主机所引入的模数转换误差,其中经过A/D变换、V/F变换、二进制/十进制 转换等过程,与传感元件无关,通常是传感器末位数的取舍误差,一般不超过正负一个字。有些厂家产品V/F变换是另外使用压控振荡器产生的输出信号,零点与精度与传感器的A/D变换不是来自同一个CPU处理,所以不可能达到系统量化误差0.5%的要求;使用脉宽计时采集数据的分站,将会引入严重的转换误差,此误差越靠近量程上限越加严重。

  检测方法:取若干台甲烷传感器,开机预热十分钟开始测试,分别在“零点”和通标准“气样点”,比照监控分站数值与传感器数值偏差,首先在纯净空气中零点上对照分站与传感器的显示值,记录下绝对差值;对传感器通入3%CH4左右气样;或用偏调传感器零点等办法产生高于3%CH4的“测值”;也可以用按压遥控器“试验”键方法产生模拟3%CH4测值输出,待数值稳定后再对照分站和传感器显示差值。

  常规产品无论在零点和充气点上,二者数值差不应大于:±1个字,超过量程0.5%者为不合格。譬如:4分量程的传感器不应大于±2个字,传感器显示:1.20 分站显示:1.22即为合格,偏差超过二个字为不合格。

  注意:测试点最好选在3%CH4以上的高浓度值,才能暴露出模/数转换误差来。

  八、 系统误码率的估测

  AQ6201标准中要求监控系统具有10-8出错概率,它代表了井上下通信的可靠性指标,就是说监控系统主机与分站之间的通信要连续传输1亿码元不能出现一次差错。测试标准要3倍于1亿基数,按现有系统的传输速率1200计算,要连续运行15天不出一个错码。这项测试在煤矿现场很难进行,下面推荐一个数据估测方法,能够有效发现传输不合格的产品。

  检验方法:

  1、先测试通信软件的实事性,切断地面试验分站的传输线30秒,观察屏幕显示数据是否中断或提示该点故障,反复进行多次30秒中断试验的分站,然后调取该点实时记录数据,看能否完整记录下信号中断过程,如果不能记录到中断过程,证明系统软件有充填假数掩盖故障的功能,可当场判其为不合格,不必继续测试。注意:要调取的实事实数据,而不是5分钟平均值。

  2、通过第一项测试后,选取若干个井下数据完整的测点,调取连续一星期的实事数据(记录密度小于30秒的数据),不应有的数据中断现象,如果发现有大量无法解释的数据中断现象,则可判其为不合格产品。

  用此办法检验的系统不能替代误码率测试,但可以在现场发现严重不合格的伪劣产品。

  九、 传感器性能检验

  1、稳定性:

  AQ6201新标准要求在用甲烷传感器、一氧化碳传感器、管道热导甲烷传感器,连续工作稳定性大于15D。

  测试方法:抽取至少2台以上传感器,在地面用标气调整好传感器零点和精度,记录下零点和标准气样测值,连续通电15天,中途不许做任何调整,每天记录零点值和通标气测值,满15天后的测值做为判定依据,零点漂移不得大于±5个字,精度漂移不得超出测值的10%范围(或依据国家标准MT210中分段精度)。为了防止零点负方向漂移跑进“死区”,在零点调整时预先上调10个数字,精度也跟随向上调10个字。

  2、接线距离:

  AQ6201新标准要求甲烷传感器、一氧化碳传感器、管道热导甲烷传感器,到分站的接线距离不得少于2Km,一般传感器能达到2.5-3Km。

  测试条件:模拟常温下1.5平方毫米铜芯电缆2Km环路电阻75Ω。

  测试方法:抽取至少2台传感器,在电源+、-极分别串入二只3瓦36到40Ω线绕电阻,连接好电源和分站,反复开启/关闭分站电源,传感器应能正常启动,如果不能正常启动为不合格;待传感器稳定之后,通气校验,传感器一切性能应能符合标准要求,如发生零点偏移,报警值偏移,精度超差等为不合格;在不关闭分站电源状态下,用导线同时短路二只电阻,等效电缆零距离,比照串入电阻时的测值,传感器零点和精度不应发生变化,如变化大于2个字则为不合格。

  3、低电压性能检测:

  AQ6201新标准要求甲烷传感器、一氧化碳传感器、管道热导甲烷传感器等最低工作电压不应大于9V,一般传感器典型值在8V下就能工作。

  测试方法:抽取至少2台传感器,接入可调直流稳压电源上,缓缓调解稳压电源输出电压,使之在6-24V范围内变化,当电压达到8V时,传感器应能正常启动工作,电压在9-24V之间变化时,传感器的“零点”、“精度”不应发生改变。可以在三个电压点上进行比照。

  4、红外遥控调校:

  AQ6201新标准要求甲烷传感器、一氧化碳传感器、管道热导甲烷传感器,必须采用红外线遥控调整参数,淘汰电位器调整零点、精度值、报警值的传感器,不符合者禁止使用。

  十、 甲烷风电闭锁功能检验

  AQ6201新标准要求系统具有甲烷风电闭锁控制功能,控制条件如下:

  a) 停风闭锁:开停传感器检测到的局部通风机停止转动时,或者风筒风量检测开关由于风量不足动作时,分站应能输出断电闭锁控制信号。

  b) 超限闭锁:工作面甲烷超过1.5%CH4以上浓度,或者总回风甲烷超过1.0%CH4以上浓度。或者被串工作面风机入口处甲烷浓度超过0.5%CH4以上,分站应能分别输出断电控制信号,切断对应工作地点设备电源。

  c) 上电闭锁:分站在开机上电的一分钟内,由于传感器尚未预热工作,输出断电闭锁信号,不允许工作面送电。

  d) 掉电闭锁:监控分站掉电后,应能停留在在断电闭锁有效状态。

  e) 故障闭锁:分站和传感器发生故障后(包括断线故障),分站应能输出断电闭锁有效状态。

  f)馈电状态异常报警:监控分站断电控制失效后,分站应能发出声光报警。

  g)停风超三分闭锁风机:开停传感器检测到的局部通风机停止转动时,或者风筒风筒检测开关由于风量不足动作时,如果工作面或回风甲烷浓度超过3%CH4,分站应能发出闭锁风机信号,禁止启动风机。

  由于本项控制逻辑是为高突瓦斯矿井设计,又因控制关系过于复杂,不宜在低瓦斯小矿井内实施检验,但必须保证:停风闭锁;超限闭锁;故障闭锁;馈电异常报警,这四项基本功能正常。

  注意: 本检验方法仅限于执行AQ6201新标准的系统,不适合当前没有更新标准的产品。凡是获得新安标的系统,都可以参照测试。

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