ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ Ở CÁC MỎ HẦM LÒ VÙNG HỒNG GAI, QUẢNG NINH

1.1. Vị trí địa lý khu mỏ và đặc điểm địa lý tự nhiên1.1.1. Vị trí địa lýCác mỏ hầm lò vùng Hồng Gai Quảng Ninh nằm trong khu khoáng sàng Hà Tu Hà Lầm thuộc địa phận thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh. 1.1.2. Đặc điểm địa hìnhCác mỏ đều thuộc vùng đồi núi, thấp dần từ phía Bắc xuống phía Nam, đỉnh cao nhất có độ cao +293m và đỉnh thấp nhất có độ cao +3m.1.1.3. Đặc điểm khí hậuCác khu mỏ đều nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm có 2 mùa rõ rệt, mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa thường từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.

Chương 1 ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ Ở CÁC MỎ

HẦM LÒ VÙNG HỒNG GAI, QUẢNG NINH 1.1 Vị trí địa lý khu mỏ và đặc điểm địa lý tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Các mỏ hầm lò vùng Hồng Gai Quảng Ninh nằm trong khu khoáng sàng Hà Tu

-Hà Lầm thuộc địa phận thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh

1.1.4 Đặc điểm kinh tế xã hội

Hệ thống cơ sở hạ tầng, đường giao thông, hệ thống cung cấp điện, nước, sửa chữa

cơ khí, sàng tuyển than, bến cảng và các dịch vụ phục vụ đời sống…khá phát triển, đây làcác điều kiện rất thuận lợi trong quá trình xây dựng và phát triển khu mỏ nói riêng và thànhphố Hạ Long nói chung

1.1.5 Đặc điểm địa chất công trình

Địa tầng chứa than của các mỏ than nằm trong điệp Hòn Gai (Phụ điệp giữa).Chiều dày trầm tích thay đổi từ 500  700m, trung bình 540m, có cấu tạo rất phức tạp,thành phần chủ yếu gồm: bột kết, cát kết, sạn kết, ít sét kết cuội kết và các vỉa than

1.1.6 Đặc điểm về thông gió

Các mỏ hầm lò vùng Hồng Gai – Quảng Ninh đều có các khu vực khai thác phân tánkhông tập trung Ở mỗi khu vực đều có đường lò nối thông với mặt đất nên hầu hết các mỏ

áp dụng phương pháp thông gió hút phân tán Riêng mỏ Hà Khánh – Xí nghiệp than GiápKhẩu sử dụng phương pháp thông gió đẩy Các trạm quạt chính đều được đặt tại các cửatrên mặt bằng Các quạt cục bộ được sử dụng khi đào lò cục bộ và các khu vực cần thiết

1.1.7 Đặc điểm về cung cấp năng lượng

a Mạng phân phối cao áp 6 kV

Năng lượng điện của các mỏ đều được lấy từ đường dây 35kV hoặc 22 kV từ cáctrạm biến áp khu vực, sau đó hạ xuống 6 kV bằng trạm biến áp 35/6 kV hoặc 22/6/kV

b Mạng phân phối hạ áp

Biến áp 6/0,4 kV có điểm trung tính cách ly dùng để cấp điện cho các thiết bị điệntrong khu vực khai thác, phân xưởng, trạm bơm, trạm quạt thông qua aptomat tổng, cáckhởi động từ, đường cáp Rơle rò được nối với đầu vào của aptomat tổng và đặt ở gầnbiến áp Một số đường cáp hạ áp phải dùng cầu nối cáp Mỗi thiết bị điện đều có khởi động

từ để đóng cắt và điều khiển từ xa

1.2 Thống kê các vụ tai nạn cháy nổ khí ở các mỏ trên thế giới và Việt Nam

Trong quá trình khai thác than hầm lò trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã xảy rarất nhiều vụ cháy nổ khí mêtan với thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản Thực tế chothấy rằng khí cháy nổ khí mêtan luôn gây ra áp suất và nhiệt độ rất cao có thể dẫn đến nổbụi than khi trong đường lò hội tụ đủ các điều kiện nổ, gây thảm họa cho người và thiết bị.Các vụ nổ khí mêtan điển hình trên thế giới được nêu trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Các vụ nổ khí mêtan điển hỉnh trên thế giới

8 07/05/2007 Shanxi – Trung Quốc 28 (mất tích 02 người)

Riêng với Nhật Bản: Trong các năm từ năm 1949 đến năm 1985 đã xảy ra 405 vụ

làm 1956 người thiệt mạng

Với Trung Quốc: Trong các năm từ năm 2003 đến năm 2007 đã xảy ra nhiều vụ

tai nạn do cháy nổ khí mêtan làm hàng nghìn người thiệt mạng Các số liệu thống kê cụtheo thứ tự như sau:

- Năm 2003 đã có 2297 người thiệt mạng

- Năm 2005 đã có trên 6000 người thiệt mạng

- Năm 2006 đã có 4746 người thiệt mạng

- Riêng trong 10 tháng đầu năm 2007, các vụ tai nạn xảy ra do cháy nổ khí tại các

mỏ than của Trung Quốc có tổng số là 3069 người thiệt mạng

- Trong tháng 11 năm 2009 có một vụ nổ khí mêtan đã xảy ra tại mỏ than thuộctỉnh Hắc Long Giang của Trung Quốc làm 104 người thiệt mạng và 60 người bị thương

- Trong năm 2009 tổng số thợ mỏ Trung Quốc bị chết do cháy nổ khí khoảng2.600 người

- Năm 2010 mặc dù tổng số người chết do cháy nổ khí mêtan ở Trung Quốc cógiảm hơn so với năm 2009 nhưng vẫn có khoảng 2.400 người thiệt mạng

- Đặc biệt gần đây, vào ngày 30 tháng 11 năm 2011 đã xảy vụ cháy nổ khí tại mỏthan Hành Dương thuộc tỉnh Hồ Nam làm chết 29 thợ mỏ trong tổng số 35 người đanglàm việc Như vậy, tính trung bình một ngày ở Trung Quốc có khoảng 12 thợ mỏ bị chết

do cháy nổ khí mêtan, theo thống kê các vụ tai nạn hầm lò do cháy nổ khí mêtan xảy ra tạinước này chiếm 80% tổng số các vụ tai nạn xảy ra trên

thế giới

Với nước Nga, ngày 02/12/ 1997 đã xảy ra một vụ cháy nổ khí mêtan hầm lò làm

67 thợ mỏ thiệt mạng tại khu mỏ “ Kơmerôvơ” cũng tại khu mỏ trên, vào ngày 19/03/2007

đã xảy ra vụ cháy nổ khí mêtan làm thiệt mạng 111 người, đây là vụ cháy nổ khí lớn nhấttrong lịch sử ngành công nghiệp khai thác than của nước Nga Vẫn tại mỏ này vào ngày24/5 /2007 có xảy ra cháy nổ khí mêtan làm thiệt mạng 38 người

Tại một mỏ than thuộc vùng Kơmerovô của nước Nga, ngày 08/05/2010 đã xảy ra cháy

nổ mỏ làm thiệt mạng 60 người, trong đó có 17 người trong đội cấp cứu mỏ Đây là 2 vụ nổ khímêtan xảy ra cách nhau khoảng 3 giờ, sau khi xảy ra vụ nổ đầu tiên các nhân viên cứu trợ đã

xuống lò làm nhiệm vụ cứu nạn, khoảng 3 giờ sau đó xảy ra vụ nổ thứ hai và tất cả các nhânviên cứu trợ đó đều bị tử nạn.

Với Ukraina, vào ngày 18/11/2007 đã xảy ra cháy nổ khí mêtan tại mỏ Zasadki

làm thiệt mạng 88 người

Với Hợp chủng quốc Hoa Kỳ, vào ngày 06/04/2010 đã xảy ra cháy nổ mỏ

than tại bang Virginia của Mỹ làm 29 người thiệt mạng, mặc dù dây là mỏ than khai thác

có các công nghệ rất hiện đại

Tại Việt Nam, đã xảy ra các vụ nổ cháy khí mêtan như sau:

- Với vụ nổ khí mêtan vào ngày 11/01/1999, tại Công ty than Mạo Khê đã làm 19người thiệt mạng

- Với hai vụ nổ khí mêtan liên tiếp vào ngày 19/12/2002, tại Xí nghiệp 909

và Xí nghiệp than Suối Lại đã làm 11 người người thiệt mạng

- Với vụ nổ khí mêtan vào ngày 6/3/2006, tại Khu Yên Ngựa - Công ty than ThốngNhất đã làm 8 người thiệt mạng

- Với vụ nổ khí mêtan vào ngày 08/12/2008, tại Công ty than Khe Chàm đã làm 11người thiệt mạng

Với vụ cháy nổ khí mêtan vào ngày 02/7/2012, tại Công ty TNHH MTV 86 Tổng Công ty Đông Bắc đã làm 04 người thiệt mạng

-Ở Việt Nam, theo các kết quả nghiên cứu và các số liệu thống kê cho thấy, tỷ

lệ tử vong trong các vụ cháy nổ khí mêtan hầm lò chiếm 10% tử nạn do tác động va đập; 25% tử nạn do cháy bỏng; 65% do nhiễm khí độc CO

1.3 Giới thiệu khái quát chung và yêu cầu về các hệ thống quan trắc khí mỏ

1.3.1 Các yêu cầu và chức năng cơ bản của hệ thống quan trắc khí mỏ

Các hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung tự động cần đáp ứng những yêu cầu vềchức năng cơ bản như sau :

- Thu thập, xử lý dữ liệu và điều khiển quá trình công nghệ, cảnh báo bằng

âm thanh và ánh sáng liên tục 24/24 giờ trong 365 ngày/năm

- Hệ thống mang tính mở có thể kết nối với mạng máy tính và theo dõi từ xa

- Quan trắc các đại lượng cần giám sát dưới dạng số, tương tự và hiển thị trực tiếp trênmàn hình theo thời gian.

- Lưu trữ các dữ liệu thu được vào máy tính

- Hiển thị biểu đồ xu hướng trong thời gian hiện tại hoặc trong bất kỳ thời gian nào trướcđó

- Xử lý và điều hành sản xuất đảm bảo an toàn trong quá trình công nghệ tại khu vựcgiám sát khi đại lượng giám sát vượt quá ngưỡng cảnh báo đặt trước

1.3.2 Cấu trúc chung của hệ thống quan trắc khí mỏ

Máy tính khách được đặt tại phòng điều khiển sản xuất có thể hiển thị các thông tin vàkhông thể can thiệp được vào hệ thống để các cán bộ điều hành có thể nắm bắt được tình trạngkhí CH4 trong các khu vực khai thác thông qua mạng LAN

b Phần trong hầm lò.

Hệ thống thiết bị gồm có các thiết bị chính như sau:

Đầu đo khí mêtan (CH4), được lắp đặt để kiểm soát khí mêtan trong gương lò khai thác,các lò chuẩn bị trong than, gió thải của khu vực khai thác hoặc khu vực gió thải của toàn mỏ

Đầu đo khí CO, được lắp đặt để kiểm soát khí CO tại các gương lò đào cục bộ, trạmđiện, băng tải, gió thải của khu vực khai thác và khu vực có gió thải của toàn mỏ

Đầu đo tốc độ gió, được lắp đặt để kiểm soát thông gió mỏ tại các gương lò đào, cácgương khai thác, các khu vực khai thác, khu vực có gió thải của toàn mỏ và các khu vực cầnthiết

1.3.2.2 Bố trí các đầu đo trong hầm lò

- Tại các đường lò xuyên vỉa và dọc vỉa của các khu vực khai thác bố trí cácAptomat liên động cắt điện (khi khí vượt ngưỡng)

- Tại cửa lò thông gió chính bố trí thiết bị đo khí mêtan, khí CO, tốc độ gió để kiểmsoát nồng độ khí, tốc độ gió cho toàn khu vực

- Tại khu vực khai thác, gương lò chuẩn bị bố trí các thiết bị cảnh báo khí mêtan đểtheo dõi nồng độ khí mêtan trong các gương lò và ở luồng gió vào, gió ra của lò khai thác

- Tại các khu vực trạm điện, băng tải, gió thải toàn mỏ

Nguyên tắc bố trí các thiết bị cụ thể như sau:

- Để kiểm soát khí tại các khu vực lò chợ khai thác lắp đặt: 04 đầu đo khí mêtantrong đó 02 đầu đo để kiểm soát luồng gió thải gương khai thác, 02 đầu đo đặt để kiểmsoát luồng gió vào gương khai thác; 01 đầu đo khí CO để kiểm soát gió thải; 01 đầu đo tốc

độ gió để kiểm soát gió ra lò chợ; 02 aptomat liên động cắt điện được đặt tại vị trí có luồnggió sạch để không bị ảnh hưởng của khí mê tan khi bị vượt ngưỡng báo động Sơ đồ bố trí

cụ thể như trên hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí đầu đo tại lò chợ

- Để kiểm soát khí mêtan, khí CO và gió tại các lò chuẩn bị trong than đặt: 01 đầu

đo khí mêtan đặt cách gương lò từ 10-20m; 01 đầu đo khí mêtan, 01 đầu đo khí CO và 01đầu đo gió tại vị trí cách ngã 3 xuyên vỉa 10-20m ; aptomat liên động cắt điện và quạtthông gió cục bộ được đặt tại vị trí cách ngã 3 lò xuyên vỉa từ 10~20m về phía gió sạch đểkhông bị ảnh hưởng của khí mê tan khi bị vượt ngưỡng báo động Sơ đồ bố trí cụ thể nhưtrên hình 1.2

- Để kiểm soát khí mêtan, khí CO và tốc độ gió tại cửa lò thông gió chính bố trí đặtcụm thiết bị cách ngã ba thượng thông gió 10-20m gồm: 01 đầu đo khí mêtan, 01 đầu đokhí CO và 01 đầu đo tốc độ gió như trên hình 1.3

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí đầu đo tại lò độc đạo

Hình 1.3 Sơ đồ bố trí đầu đo tại lò thượng thông gió

(10~20)m (10~20)m

(10~20)m

(10~20)m

(10~20)m (10~20)m

- Để kiểm soát khí mê tan, khí CO và tốc độ gió tại các khu vực lò chợ khai thác tađặt: 05 đầu đo khí mêtan, 02 đầu đo khí CO và 01 đầu đo tốc độ gió như trên hình 1.4

Các thiết bị làm việc dưới lò nằm trong hệ thống phải là những thiết bị có cấu tạođặc biệt (thiết bị an toàn tia lửa, thiết bị phòng nổ…), có thể làm việc được trong điều kiệnmôi trường nguy hiểm về khí nổ

Trong các khu vực khai thác, các lò chuẩn bị có thiết bị cảnh báo kiểm soát khinồng độ khí mêtan vượt ngưỡng báo động, hệ thống quan trắc khí mỏ sẽ tự động gửi tínhiệu tác động đến các thiết bị điện để cắt điện, trừ hệ thống quạt gió (nằm trong luồng giósạch) sẽ không bị cắt điện Sơ đồ nguyên lý khối liên động cắt điện các khu vực thể hiệnnhư trên hình 1.5

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí đầu đo tại lò chợ khai thác

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý khối liên động cắt điện

1.3.2.3 Lựa chọn ngưỡng cắt điện

Căn cứ vào Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm lòQCVN 01:2011/BCT do Bộ Công Thương ban hành năm 2011 và các hướng dẫn kèmtheo, ngưỡng về hàm lượng khí mêtan để cắt điện cho từng khu vực có giá trị như trongbảng 1.2

Bảng 1.2 Ngưỡng về hàm lượng khí mêtan để cắt điện cho từng khu vực

1 Gương lò chuẩn bị trong than (Lò chuẩn bị) 1,3

2 Gương lò khai thác (Gió thải lò chợ) 1,3

1.4 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ hiện đang dùng ở các mỏ hầm lò vùng Hồng Gai – Quảng Ninh

Các mỏ hầm lò vùng Hồng Gai - Quảng Ninh đều nằm trên địa bàn thành phố HạLong tỉnh Quảng Ninh, có đặc điểm điều kiện môi trường tương đối giống nhau, nhưng doquy mô sản xuất và đặc điểm địa chất khác nhau nên các mỏ vẫn có đặc thù riêng và mặc

dù các hệ thống quan trắc có cùng chủng loại nhưng phạm vi áp dụng và quy mô khácnhau

Hiện tại hệ thống quan trắc khí mỏ của các mỏ hầm lò vùng Hồng Gai - Quảng Ninhđều đang sử dụng hệ thống quan trắc khí mỏ loại KSP-2C do Ba Lan sản xuất, Viện Khoahọc công nghệ Mỏ lắp đặt, kết quả được thống kê trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Số lượng thiết bị chính của các hệ thống quan trắc khí mỏ

vị

Số lượng Hoạt

động

Dự phòng

Tổng cộng

3 Đầu đo tốc độ gió MPP hoặc

II Xí nghiệp than Giáp Khẩu (khu mỏ Hà Khánh)

1 Tủ điều khiển trung tâm KSP-2C Hệ

6 Aptomat liên động cắt

điện

KBJ-350 và

III Xí nghiệp than Cao Thắng (khu mỏ Cái Đá)

1 Tủ điều khiển trung tâm KSP-2C Hệ

6 Aptomat liên động cắt

IV Xí nghiệp than Thành Công (khu mỏ Thành Công và Bình Minh)

1 Tủ điều khiển trung tâm KSP-2C Hệ

6 Aptomat liên động cắt

điện

KBJ-350 và

1.5 Đánh giá hiện trạng các hệ thống quan trắc khí mỏ vùng Hồng Gai-Quảng Ninh

Hiện tại, các mỏ hầm lò vùng Hồng Gai-Quảng Ninh đang sử dụng hệ thống quantrắc khí mỏ tập trung do Ba Lan chế tạo với cấu hình cơ bản gồm: các đầu đo khí, đo gió,aptomat liên động cắt điện dưới lò và các thiết bị giám sát, điều khiển thuộc phòng giámsát trung tâm trên mặt đất Tín hiệu đo lường từ các đầu đo dưới lò được gửi về tủ điềukhiển trung tâm thông qua tuyến cáp truyền tín hiệu và hiển thị kết quả đo trên máy tínhđiều hành được cài đặt phần mềm chuyên dụng Hệ thống có chế độ làm việc liên tục 24h/ngày, 365 ngày/năm Khi diện sản xuất thay đổi, hệ thống có thể dễ dàng di chuyển theoyêu cầu với thời gian ngắn

Hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung bằng máy tính loại KSP-2C là hệ thống đồng

bộ không thể tách rời từ tủ điều khiển trung tâm tới các đầu đo và thiết bị trong lò, cácthông tin hoạt động của hệ thống đều được máy tính điều khiển và kiểm soát Hệ thốngKSP-2C gồm 2 phần chính: Phần trên mặt bằng và phần dưới lò Các đầu đo, thiết bị dưới

lò được kiểm soát bởi tủ điều khiển trung tâm KSP-2C đặt tại phòng quan trắc trung tâmtrên mặt bằng Tín hiệu từ đầu đo dưới lò gửi về tủ trung tâm được mã hóa dưới dạng tần

số thông qua tuyến cáp truyền tín hiệu Máy tính điều hành được kết nối thông tin với tủ

KSP-2C bằng dạng truyền thông RJ45 (LAN) Máy tính hiển thị trạng thái các thiết bịtrên sơ đồ đường lò (Solaris)

được kết nối thông tin với tủ KSP-2C bằng dạng truyền thông RS232 (COM)

Tủ điều khiển trung tâm cấp nguồn an toàn tia lửa cho các đầu đo dưới lò trên cùngmột đường truyền tín hiệu Aptomat liên động cắt điện đặt dưới lò để cắt điện khu vực cónguy hiểm về khí Đặc biệt hệ thống quan trắc khí mỏ loại KSP-2C có chức năng cài đặtbáo động và cắt điện liên kênh (khi một đầu đo trong khu vực có tín hiệu báo động cắtđiện, hệ thống sẽ gửi tín hiệu cắt điện đến bất kỳ kênh nào), đây là một ưu điểm của hệthống

Nhìn chung, về cơ bản các hệ thống quan trắc khí mỏ tại các mỏ hầm lò vùngHồng Gai- Quảng Ninh đã và đang phát huy được hiệu quả, giúp các nhà quản lý cũngnhư người lao động dễ dàng nắm bắt và giám sát được tình trạng khí, gió để phục vụ tốtcông tác quản lý khí mỏ nhằm đảm bảo an toàn cho sản xuất

Tuy nhiên, quá trình khai thác than hầm lò luôn đồng hành cùng với khí mêtan, đặcbiệt khi khai thác xuống sâu sự xuất hiện khí mêtan sẽ gia tăng, nguy cơ cháy nổ mỏ sẽngày càng gia tăng Vì vậy công tác quản lý khí mỏ tại các mỏ luôn được đề cao, đặc biệtđối với các mỏ ngày càng khai thác xuống sâu

Với mục tiêu đảm bảo và nâng cao công tác quản lý khí mỏ khi sản lượng tăng cao

và khai thác xuống sâu cần thường xuyên duy trì công tác bảo trì, bảo dưỡng các thiết bịcủa hệ thống, cần tăng cường bổ sung lắp đặt thêm các chủng loại đầu đo và phát triển mởrộng các tính năng khác của hệ thống

Chương 2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ ĐANG DÙNG TẠI

VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, hệ thống quan trắc khí

mỏ tập trung tự động đã được đưa vào hoạt động ở các nước phát triển từ những năm 60của thế kỷ 20 Hiện nay, ở các nước có ngành công nghiệp mỏ phát triển như Nhật Bản,

Ba Lan, Úc, Mỹ, Anh đã và đang sử dụng hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung tự độngvới công nghệ hiện đại Ngoài chức năng kiểm soát nồng độ khí, các thông số vật lý và cácđại lượng phi điện khác, hệ thống quan trắc khí mỏ còn có thể điều khiển đóng cắt các thiết

bị điện khi phát hiện nguy cơ mất an toàn trong hầm lò

2.1 Giới thiệu một số hệ thống quan trắc khí mỏ trên thế giới

Ngày nay, trên thế giới có nhiều quốc gia sản xuất hệ thống quan trắc khí mỏ tậptrung tự động nhằm mục đích kiểm soát môi trường làm việc có nguy cơ cháy nổ khí Với

sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, hệ thống quan trắc khí mỏ ngày càng đượchoàn thiện về chức năng cũng như công nghệ

1.1 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ do Hãng AMR-Mỹ sản xuất

2 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống quan trắc khí mỏ do Hãng AMR sản xuất

Nước Mỹ với nền khoa học kỹ thuật hiện đại bậc nhất thế giới nên có ngành khaithác than hầm lò rất phát triển Do đó có nhiều loại hệ thống quan trắc khí mỏ được sảnxuất và sử dụng tại nước Mỹ Dưới đây là một trong số các hệ thống đặc trưng do hãngAMR sản xuất (hình 2.1).

Hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung do hãng AMR sản xuất được sử dụng nhiều ởnước Mỹ và các nước khác, đây là hệ thống đa năng với nhiều đối tượng giám sát như: khí

mê tan, khí CO, liên động cắt điện

2.2.1.1 Đặc điểm của hệ thống

Đặc điểm chung của hệ thống:

- Quản lý các đối tượng trong hệ thống theo dạng địa chỉ trực tiếp từ máy tính điềukhiển trung tâm đặt trên mặt bằng

- Các đầu đo giám sát dưới lò, thiết bị trong hệ thống được đấu trực tiếp tới

đường truyền thông dạng RS-485

- Trên đường truyền có các bộ lặp tín hiệu với khoảng cách 1,5km

- Hệ thống có tính đồng bộ cao và có thể kết nối internet để quan sát từ xa

2.2.1.2 Một số đầu đo khí sử dụng trong hệ thống

1 Đầu đo khí mêtan loại MC-4107 (hình 2.2)

Hình 2.2 Đầu đo khí CH 4 loại MC-4107

Các thông số kỹ thuật cơ bản của đầu đo khí CH4 loại MC-4107 được nêu trong

bảng 2.1

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của đầu đo khí CH 4 loại MC-4107

Phương thức giao tiếp Dạng truyền thông RS - 485

Đầu đo khí CH4 loại MC-4107 hoạt động theo nguyên tắc đốt xúc tác nên kết quả

đo không bị ảnh hưởng bởi các khí như CO, CO2… Đầu đo có dải đo thấp do đó khôngđáp ứng được việc kiểm soát liên tục, chính xác giá trị khí mêtan khi vượt quá dải đo

2 Đầu đo khí độc NO, NO 2 , CO, SO 2 , H 2 S loại MC - 4210 (hình 2.3)

Các loại đầu đo này sử dụng để phát hiện các loại khí độc trong hầm lò

Hình 2.3 Đầu đo các loại khí độc MC-4210

Các thông số kỹ thuật cơ bản của các loại đầu đo khí độc MC- 4210 được nêutrong bảng 2.2

Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của các loại đầu đo khí độc MC- 4210

Các đầu đo dạng này sử dụng để phát hiện các loại khí độc trong hầm lò Với điềukiện khai thác ở Việt Nam (chủ yếu dùng phương pháp khoan nổ mìn) các đầu đo này códải đo lớn nhất 50 ppm, nên không thể xác định chính xác giá trị của khí độc khi tiến hành

nổ mìn

3 Thiết bị đóng cắt (Circuit Breaker)

Nhằm mục đích tăng cường an toàn cho thiết bị và đảm bảo an toàn cho người laođộng, ngoài các đầu đo khí hãng AMR còn có các Circuit Breaker (thiết bị đóng cắt) vớinhiều chức năng khác nhau, cơ bản gồm:

- Bảo vệ chạm đất;

- Bảo vệ mất pha;

- Bảo vệ quá áp, quá dòng;

- Bảo vệ điện áp thấp;

- Bảo vệ quá nhiệt, quá tải;

Số lần đóng cắt tối đa 1.000.000 lần 1.000.000 lần 500.000 lần

4 Bộ kết nối truyền thông MC-4011

Bộ kết nối truyền thông MC-4011 (hình 2.5) là một bộ chuyển đổi tín hiệu truyềnthông từ RS 232 sang RS 485 Bộ MC-4011 có khả năng điều khiển trong phạm vi 20.000feet hay nhiều hơn tùy thuộc vào tiết diện của cáp và số đầu kết nối

Chức năng của bộ MC-4011:

- Cấp nguồn cho các bộ cảm biến;

- Bảo vệ chống nhiễu cho đường truyền;

- Bảo vệ ngắn mạch cho nguồn;

- Điều khiển đường truyền thông

Hình 2.5 Bộ kết nối truyền thông MC-4011

5 Bộ lặp MC-4040

Bộ MC-4040 (hình 2.6) sử dụng để phân nhánh và mở rộng đường truyền của hệthống MC-400, được cấp nguồn tương tự như MC-4210 Một số đặc trưng và thông số kỹthuật của bộ MC – 4040 như sau:

- 2 đầu vào tương tự 4~20mA hoặc 0~5V;

- 2 đầu ra điều khiển 100mA ở 28VDC;

- Cấp nguồn qua đường truyền thông (hoặc cấp nguồn độc lập 120VAC);

- Có địa chỉ từ 1 đến 99

Hình 2.6 Bộ lặp MC-4040

6 Trạm vận hành từ xa MC-4025

Trạm vận hành từ xa MC-4025 (hình 2.7) được hoạt động theo cơ chế đánh địa chỉtrong hệ thống MC-4000, với chức năng giám sát và điều khiển các thiết bị đặt trong cácvùng nguy hiểm trong hầm lò.

- Đầu vào tương tự: 4 đầu vào (4~20)mA hay( 0~5)V;

- Đầu vào trạng thái: 8 đầu từ (12~120)VDC hay VAC (điện trở đầu vào khôngquá 100kΩ););

- Đầu ra điều khiển: 2 đầu 120VAC, dòng định mức 7A

Phương pháp đấu dây trong hệ thống được thể hiện trên hình 28

Hình 2.8 Phương pháp đấu dây MC-4025 trong hệ thống

7 Trạm quản lý từ xa đa kênh MC-4020.

Trạm MC-4020 (hình 2.9) được thiết kế nhằm quản lý những vùng, khu vực sảnxuất với số lượng thiết bị, đầu đo lớn vượt ngoài tầm quản lý của trạm MC-4025 Chúngđược sử dụng thông thường trong việc giám sát bức xạ của thiết bị, mất pha, sự hoạt độngcủa động cơ, bục nước, nhiệt độ ….

Hình 2.9 Trạm quản lý từ xa đa kênh MC-4020

Thông số kỹ thuật cơ bản của MC - 4020 như sau:

- Nguồn cấp: 120 VAC;

- Nguồn ắc quy dự phòng: 2 x12VDC 4.5Ah;

- Chức năng cảnh báo trạng thái: 8 đến 16 đầu vào với trạng thái on/off, phạm viđiện áp (5 ~ 240)VAC/DC, dòng điện tối đa 10mA;

- Đầu ra điều khiển: 6 đầu hoạt động ở cấp điện áp 240VAC, dòng điện 5A

Phương pháp đấu dây trong hệ thống được thể hiện như trên hình 2.10

Hình 2.10 Phương pháp đấu dây MC-4020 trong hệ thống

Các thông số kỹ thuật, tài liệu kỹ thuật, thông tin về hệ thống do chi nhánh đại diệncủa hãng AMR tại Việt Nam cung cấp Tuy nhiên, hệ thống này chưa từng được lắp đặttrong các mỏ than hầm lò của Việt Nam

2.1.2 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ do Hãng Trolex-Anh sản xuất

Vương quốc Anh có nhiều hãng sản xuất hệ thống quan trắc khí mỏ, dưới đây chỉgiới thiệu một hệ thống đặc trưng do hãng Trolex sản xuất Mô hình cụ thể của hệ thốngđược giới thiệu như trên hình 2.11

Hình 2.11 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống quan trắc tập trung do

Hãng Trolex - Anh sản xuất

Đây là hệ thống hiện đại đa chức năng và kiểm soát được nhiều đối tượng Trênmặt bằng là hệ thống máy tính điều hành tập trung, máy tính này có thể kết nối mạng LAN

và mạng Internet để phục vụ công tác giám sát từ xa Dọc trên đường truyền có bố trí cácModem truyền dữ liệu FSK loại Tx-9049

Bộ xử lý, truyền dữ liệu loại TX-9042 được kết nối với modem FSK.

Các đầu đo được kết nối với bộ transmitter

Nguồn điện cấp cho các Transmitter được lấy trực tiếp tại khu vực lắp đặt transmitter,nguồn cấp cho đầu đo được lấy từ bộ Transmitter

Hệ thống này được sử dụng nhiều trong các nước thuộc khối liên hiệp Anh và cácnước khác trên thế giới Do tính đa năng của hệ thống nên nó không chỉ được áp dụng trongngành khai thác than hầm lò mà còn được sử dụng trong nhiều ngành và lĩnh vực khác nhau

2.1.2.1 Bộ xử lý và truyền tín hiệu (Transmitter) loại TX-9042

Bộ Transmitter loại TX-9042 thể hiện như trên hình 2.12 Nguyên tắc hoạt độngcủa bộ Transmitter loại TX-9042 được giới thiệu trên hình 2.13 Mỗi một TX-9042 kiểmsoát được 8 kênh đo, 04 đầu ra để điều khiển các mức cảnh báo với chức năng khác nhau(như: âm thanh, ánh sáng, hư hỏng và cắt điện) Nguyên tắc điều khiển cảnh báo vượtngưỡng hoặc hư hỏng được mô tả trên hình 2.14

Hình 2.12 Bộ xử lý và truyền tín hiệu trong lò TX-9042

Hình 2.13 Cấu trúc bộ xử lý và truyền tín hiệu trong lò

Hình 2.14 Mô phỏng cấu trúc của điều khiển thông tin cảnh báo

Theo các sơ đồ trên có thể thấy rằng 8 kênh đo đều có thể điều khiển 4 kênh ra cảnhbáo khi đại lượng đo vượt các ngưỡng báo động đặt trước hoặc có hư hỏng của kênh đo

Thông số kỹ thuật chính của bộ xử lý và truyền tín hiệu trong lò TX-9042 nêutrong bảng 2.4

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật chính của bộ xử lý và truyền tín hiệu trong lò TX-9042

Mỗi một bộ Tx-9042 có thể kiểm soát cho một khu vực lò chợ, lò đào độc đạo, khukhai thác có quy mô vừa và nhỏ, hệ thống băng tải, hệ thống trạm bơm thoát nước, hệthống trạm phân phối điện, hệ thống trạm quạt gió hoặc nhiều hệ thống giám sát tự độngkhác v.v … tùy theo yêu cầu của người sử dụng Mô hình sử dụng bộ TX-9042 được giớithiệu như trên hình 2.15

Hình 2.15 Mô hình sử dụng bộ TX-9042 và các đầu đo TX-6383

2.1.2.2 Đầu đo khí mêtan loại TX-6383

Loại đầu đo này không tích hợp thiết bị cảnh báo âm thanh và ánh sáng bên trong.Tuy nhiên, theo yêu cầu của người sử dụng đầu đo có thể kết nối với hệ thống cảnh báonày thông qua bộ transmitter Hình 2.16 giới thiệu đầu đo khí mêtan loại TX-6383

Hình 2.16 Đầu đo khí mê tan loại TX-6383

Đầu đo các đại lượng hóa lý khác có kết cấu tương tự như đầu đo khí mêtan loạiTX-6383 chỉ khác đơn vị đo (phụ thuộc vào đại lượng đo), giá trị của dải đo tùy theo yêucầu cụ thể

Thông số kỹ thuật cơ bản của đầu đo khí mêtan TX-6383 nêu trong bảng 2.5

Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật cơ bản của đầu đo khí mêtan TX-6383

Đại lượng đo CH4, CO, O2, NOx, H2S, T0, vv Tùy chọn

Nguyên tắc đo Đốt xúc tác hoặc hồng ngoại

* Nhận xét:

Với cấu hình của hệ thống quan trắc khí do hãng Trolex của Anh sản xuất có khảnăng kết nối Internet để phục vụ công tác quan sát từ xa, hình thức kết nối tùy theo nhu cầucủa người sử dụng Tuy nhiên, hệ thống này chưa từng được lắp đặt trong các mỏ than củaViệt Nam

2.1.3 Giới thiệu hệ thống quan trắc khí mỏ loại KSP-2C do Công ty Carboautomatyka-Ba Lan sản xuất

Với ngành công nghiệp điện tử tiên tiến, nên việc ứng dụng công nghệ quan trắcvào quá trình sản xuất tại Ba Lan đã được sử dụng từ lâu trong các ngành công nghiệp, đặcbiệt trong công nghiệp khai thác than hầm lò với điều kiện khai thác khó khăn, diện khaithác ngày càng xuống sâu, lượng khí mê tan tồn tại trong mỏ rất lớn Do vậy quốc gia này

đã áp dụng công nghệ giám sát khí mỏ và quan trắc điều khiển quá trình sản xuất vào các

mỏ than hầm lò từ những năm 80 của thế kỷ trước

Một trong những Công ty đi đầu trong việc áp dụng thực tiễn và sản xuất hệ thốngquan trắc tập trung ở Ba Lan là Công ty Carboautomatyka Sau đây là phần giới thiệu hệthống quan trắc khí mỏ tập trung loại KSP-2C do Công ty Carboautomatyka sản xuất

2.1.3.1 Cấu trúc của hệ thống quan trắc khí mỏ loại KSP-2C

Sơ đồ khối của hệ thống được mô tả trên hình 2.17 gồm những phần chính sau:

- Tại phòng quan trắc trung tâm có hệ thống máy tính điều hành và các tủ điềukhiển trung tâm loại KSP-2C (max 10 tủ, mỗi tủ có 40 kênh đo độc lập) để thu thập cácthông tin từ các đầu đo dưới lò, xử lý các thông tin đó, lưu trữ và điều khiển xuống lò, hệthống máy tính có thể kết nối mạng LAN và kết nối qua Internet để phục vụ công tác quansát từ xa

- Trong lò bố trí các loại đầu đo để giám sát các đại lượng cần kiểm soát, cácattomat liên động cắt điện dùng để cắt nguồn cho các thiết bị nằm trong khu vực đó khi cónguy hiểm về khí cháy nổ, hệ thống cáp truyền tín hiệu

- Các đầu đo được kết nối trực tiếp tới tủ điều khiển trung tâm KSP-2C thôngqua các kênh đo độc lập (cách ly về điện) với nhau và có dạng bảo vệ nổ là “an toàn tia lửa

- ExiaI”

Hình 2.17 Sơ đồ khối hệ thống quan trắc khí mỏ loại KSP-2C

Về mặt cấu trúc cũng giống như các hệ thống khác, hệ thống quan trắc khí mỏ tậptrung tự động loại KSP-2C cũng gồm 2 phần chính: Phần trên mặt bằng và phần dưới lò.Các đầu đo và thiết bị dưới lò được kiểm soát bởi tủ điều khiển trung tâm KSP-2C đặt tạiphòng quan trắc trung tâm trên mặt bằng Tín hiệu từ thiết bị dưới lò gửi về tủ trung tâmthông qua tuyến cáp truyền dưới dạng tần số Tủ điều khiển trung tâm cấp nguồn an toàntia lửa cho các đầu đo dưới lò trên cùng một đường truyền tín hiệu

Hệ thống này được thiết kế làm việc 24/24h trong 365 ngày/năm, các đầu đo trong

lò được cấp điện trực tiếp từ tủ KSP-2C thông qua tuyến cáp truyền, các kênh đo được cấpnguồn độc lập với nhau, tất cả các thiết bị của hệ thống được sản xuất để làm việc trong

Switch

PC Solarris

PC MasterPrinter

Hiện tại, ngoài việc sản xuất hệ thống quan trắc khí mỏ loại KSP-2C phục vụ trongnước, Ba Lan đã xuất khẩu các hệ thống quan trắc khí mỏ cho các quốc gia tại một số khuvực khác nhau trên thế giới như Đông Âu, Mỹ La tinh, Đông Nam Á, trong đó có cảViệt Nam

Tủ điều khiển trung tâm KSP-2C với nhiệm vụ kết nối, giám sát, điều khiển, cấpnguồn cho các đầu đo trong lò, tủ được điều khiển bằng máy tính công nghiệp bên trong

nó (IPC), có thể cài đặt, giao tiếp thông qua màn hình và bàn phím Hình dáng bên ngoàicủa tủ KSP-2C như trên hình 2.19 Thông số kỹ thuật cơ bản của tủ KSP-2C được nêutrong bảng 2.6

Hình 2.19 Tủ điều khiển trung tâm KSP-2C

Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật cơ bản của tủ KSP-2C

Đại lượng đo CH4, CO, O2, NOx, H2, T0, Vg, %RH, P vvKiểm soát các thiết bị dưới lò 16 thiết bị trên một kênh đo

Chức năng cảnh báo tự động 3 chức năng cảnh báo cho các kênh đo

Nguồn cấp cho các kênh đo độc lập Dạng an toàn tia lửa ExiaI

Tủ KSP-2C có khả năng kết nối với các thiết bị thực hiện đo đạc thông số khác, vớiđiều kiện những thiết bị này có khả năng truyền tín hiệu tần số đã được mã hoá đồng bộvới tủ điều khiển ở trung tâm KSP-2C

Thông qua hệ thống này khi cần thiết ta có thể chuyển tín hiệu báo động cắt điệncủa một kênh đo nào đó từ tủ điều khiển trung tâm KSP-2C đến bất kỳ kênh đo nào kháctrong hệ thống

Việc kết nối tủ KSP-2C với hệ thống máy tính có thể thực hiện qua 02 cổng mạngLAN và 02 cổng tiêu chuẩn RS232, do vậy rất thuận tiện cho việc kết nối và thực hiện cácyêu cầu khác của hệ thống

2 Các thiết bị phụ trợ

Các thiết bị phụ trợ gồm có:

- Thiết bị lưu điện có các thông số cơ bản như sau:

Điện áp 220 VAC; Công suất 3 kVA.; Ắc quy 96 VDC -100 Ah

- Hộp nối cáp an toàn tia lửa có bảo vệ chống sét

- Máy tính điều hành với hệ điều hành Windows XP có bản quyền

- Các thiết bị khác để tạo thành mạng LAN

2.1.3.3 Hệ thống thiết bị trong lò

1 Đầu đo khí mê tan loại CPC-2

Đầu đo sử dụng trong hệ thống KSP-2C được bố trí để kiểm soát liên tục nồng độkhí CH4 trong các mỏ hầm lò có khí và bụi nổ, chúng được kết nối với tủ KSP-2C vàaptomat liên động cắt điện thông qua cáp thông tin Đầu đo CPC-2 và sơ đồ nguyên lý làmviệc của sensor đốt xúc tác được thể hiện trên hình 2.20

Đặc tính kỹ thuật cơ bản của đầu đo CPC-2 như sau:

Điện áp định mức: 12VDC; Dòng điện tiêu thụ lớn nhất: 40mA

Nguồn điện lấy từ ắc quy, ắc quy được nạp điện thông qua đường truyền

Nguyên lý hoạt động đốt xúc tác: Dải đo nồng độ thấp (0~5)% CH4

Dải đo nồng độ cao (5~100)% CH4.Sai số cho dải đo (0~5)% khí CH4: ±0,1% cho dải đo (0~2)%

±0,25% cho dải đo (2~5)%

Sai số cho dải đo (5~100)% khí CH4: ±1% cho dải đo (0~30)%

±3% cho dải đo (30~100)%

Tần số phát: Trong toàn dải đo 4kHz ÷ 12,5kHz

Giá trị tại 0% CH4……10kHz ± 20Hz Giá trị tại 5% CH4……5kHz ± 30Hz

Thông số mạch cắt an toàn tia lửa: I=100mADC, U=60VDC, với 2 đường ra AL1

& AL2

Điều kiện môi trường: Độ ẩm môi trường <95 % không ngưng tụ hơi nước; Nhiệt

độ môi trường (0~40) 0C

Dạng bảo vệ nổ: Thiết bị an toàn tia lửa EexiadI

Cấp bảo vệ của vỏ: IP54

Kích thước: 200x130x95mm; Trọng lượng 2.5kg

Các chức năng chính của đầu đo CPC-2 như sau:

Hiển thị tại chỗ nồng độ khí dưới dạng % CH4

Chế độ làm việc: Đồng bộ với tủ KSP-2C, hoặc làm việc độc lập

- Gửi tín hiệu cắt điện tới atomat để cắt nguồn điện khi nồng độ khí CH4 vượtngưỡng đặt trước

- Tự động kiểm tra trạng thái làm việc đồng bộ với tủ KSP-2C

Đầu đo khí mêtan loại CPC-2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của sensor đốt xúc tác Hình 2.20 Đầu đo khí mê tan loại CPC-2 và sơ đồ nguyên tắc làm việc của sensor đốt xúc tác

2 Đầu đo khí mê tan loại SC-CH 4

Đầu đo sử dụng trong hệ thống KSP-2C được bố trí để kiểm soát liên tục nồng độkhí CH4 trong các mỏ hầm lò có khí và bụi nổ, chúng được kết nối với tủ KSP-2C vàaptomat liên động cắt điện thông qua cáp thông tin Đầu đo SC-CH4 được thể hiện nhưtrên hình 2.21

Đặc tính kỹ thuật cơ bản của đầu đo SC-CH4 như sau:

Nguồn cấp từ tủ điều khiển trung tâm: Ui=60 V, Ii = 150 mA;

Hoặc từ nguồn độc lập: U= 15 V, I = 35 mA

Tín hiệu đầu ra:

Tần số: (5 ~ 12) kHz; Kỹ thuật số: FSK; Điện áp: (0,4 ~ 2) V

Nguyên lý hoạt động đốt xúc tác: Dải đo nồng độ thấp (0 ~5)% CH4

Dải đo nồng độ cao (5~100)% CH4.Sai số cho dải đo (0~5)% khí CH4: ±0,1% cho dải đo (0~2,5)%

±0,3% cho dải đo (2,5~5)%

Sai số cho dải đo (5~100)% khí CH4: ±3% cho dải đo (5~100)%

Độ phân dải: 0,01 % CH4 đối với dải đo (0 – 5) % CH4

0,1% CH4 đối với dải đo (5 - 100)% CH4

Phương pháp đo: liên tục

Điều kiện môi trường: Độ ẩm môi trường <95 % không ngưng tụ hơi nước; Nhiệt

độ môi trường (0~40) 0C

Dạng bảo vệ nổ: I M1 Ex ia I, II 2G Ex ia II T4

Cấp bảo vệ của vỏ: IP54

Kích thước: 160 x90 x 55 mm; Trọng lượng: 1kg

Các chức năng chính của đầu đo SC-CH4 giống chức năng của đầu đo CPC-2

Hình 2.21 Đầu đo khí mê tan loại SC-CH 4

3 Đầu đo khí CO loại SC- CO

Đầu đo sử dụng trong hệ thống KSP-2C được bố trí để kiểm soát liên tục nồng độkhí CO trong các mỏ hầm lò có khí và bụi nổ, chúng được kết nối với tủ KSP-2C vàaptomat liên động cắt điện thông qua cáp thông tin, đầu đo có thể làm việc đồng bộ với tủKSP-2C hoặc độc lập, trong lò đầu đo thường được đặt ở những vị trí có nguy cơ cháy caonhư băng tải, trạm điện, cũng như những vị trí nghi ngờ than có tính tự cháy Đầu đo khí

CO được thể hiện trên hình 2.22

Các thông số kỹ thuật cơ bản của đầu đo SC-CO như sau:

Nguồn cung cấp điện: An toàn tia lửa từ tủ KSP-2C, Ui = 60Vdc, Ii = 150mA.Hoặc từ nguồn độc lập, U = 15VDC, I = 10mA

Phương thức đo: Liên tục.

Dạng bảo vệ nổ: I M1 Ex ia I, II 2G Ex ia II T4

Cấp bảo vệ của vỏ: IP54

Kích thước: 169 x 90 x 55 mm; Khối lượng: 1kg

Các chức năng chính như sau:

- Hiển thị tại chỗ nồng độ khí: ppm CO

- Chế độ làm việc: Đồng bộ với tủ KSP-2C, hoặc làm việc độc lập

- Gửi tín hiệu cắt điện tới atomat để cắt nguồn điện khi nồng độ khí CO vượtngưỡng đặt trước, có 2 ngưỡng cảnh báo trong dải đo < 26 ppm

- Tự động kiểm tra trạng thái làm việc đồng bộ với tủ KSP-2C

Hình 2.22 Đầu đo khí Oxitcacbon loại SC-CO

4 Đầu đo khí Oxy loại SC-O 2

Đầu đo sử dụng trong hệ thống KSP-2C được bố trí để kiểm soát liên tục nồng độkhí O2 trong các mỏ hầm lò có khí và bụi nổ, chúng được kết nối với tủ KSP-2C thông quacáp thông tin, chúng có thể làm việc đồng bộ với tủ KSP-2C hoặc độc lập, trong lò chúngthường được đặt ở những vị trí cần kiểm soát nồng độ Oxy để đảm bảo điều kiện làm việccho công nhân như các khu vực lò chợ, lò chuẩn bị độc đạo Đầu đo khí Oxi được thểhiện như trên hình 2.23

Các thông số kỹ thuật cơ bản của đầu đo SC-O2 như sau:

Nguồn cung cấp điện: An toàn tia lửa từ tủ KSP-2C, Ui = 60Vdc, Ii = 150mA.Hoặc từ nguồn độc lập, U = 15Vdc, I = 10mA.

Tín hiệu ra: Dạng tần số: (5 ~ 12)kHz;

Dạng điện áp: (0,4 ~ 2,0)VDC;

Dạng số: FSK

Dải đo: (0 ~ 25) % O2

Nguyên lý hoạt động: Phương pháp điện hóa học

Phương thức đo: Liên tục

Dạng bảo vệ nổ: I M1 Ex ia I, II 2G Ex ia II T4

Cấp bảo vệ của vỏ: IP54

Kích thước: 169 x 90 x 55 mm

Khối lượng: 1kg

Các chức năng chính như sau:

- Hiển thị tại chỗ nồng độ khí dưới dạng % O2

- Chế độ làm việc: Đồng bộ với tủ KSP-2C; Hoặc làm việc độc lập

- Gửi tín hiệu cắt điện tới atomat để cắt nguồn điện khi nồng độ khí O2 vượtngưỡng đặt trước, có 2 ngưỡng cảnh báo trong dải đo (19 ~ 21)% O2

- Tự động kiểm tra trạng thái làm việc đồng bộ với tủ KSP-2C

Hình 2.23 Đầu đo khí Oxi loại SC-O 2

5 Đầu đo tốc độ gió loại MPP

Đầu đo sử dụng trong hệ thống KSP-2C được bố trí để kiểm soát liên tục tốc độ giótrong các mỏ hầm lò có khí và bụi nổ, được kết nối với tủ KSP-2C thông qua cáp thôngtin, chúng có thể làm việc đồng bộ với tủ KSP-2C hoặc độc lập Ở trong lò đầu đo gió

thường được đặt ở những vị trí cần kiểm soát tốc độ gió để đảm bảo điều kiện làm việc chocông nhân như các khu vực lò chợ, lò chuẩn bị độc đạo Đầu đo tốc độ gió được thể hiệntrên hình 2.24.

Thông số kỹ thuật cơ bản của đầu đo gió MPP như sau:

Dạng bảo vệ của vỏ: IP - 54

Dạng bảo vệ nổ: EexiaI GX-146/95

Thang đo:± (0,2  20) m/s

Dòng khi nạp: 27mA; Dòng khi đo: 13 mA

Tín hiệu đầu ra: (8-10-12)kHz, (4 ~20)mA, (0,4 ~ 2,0)VDC, RS485

Điện trở tối đa của kênh đo: 600 

Điều kiện môi trường: Nhiệt độ: 0  50oC; Độ ẩm: đến 95%

Kích thước bên ngoài: 342 x 180 x 196 mm

Trọng lượng: 5,5 kg

Hình 2.24 Đầu đo vận tốc gió MPP

6 Đầu đo hạ áp loại CPRC-1

Đầu đo sử dụng trong hệ thống KSP-2C được bố trí để kiểm soát liên tục hạ áp củamạng gió chính trong các mỏ hầm lò có khí và bụi nổ, được kết nối với tủ KSP-2C thôngqua cáp thông tin Đầu đo này có thể làm việc đồng bộ với tủ KSP-2C hoặc độc lập, trong

lò chúng thường được đặt ở những vị trí cần kiểm soát hạ áp của các trạm quạt gió chínhhoặc đo chênh áp tại những vị trí cần thiết theo yêu cầu của công nghệ Đầu đo hạ áp thểhiện như trên hình 2.25

Các thông số cơ bản của đầu đo hạ áp CPRC-1 như sau:

Nguồn cung cấp điện: An toàn tia lửa từ tủ KSP-2C, Ui = 60Vdc, Ii = 150mA.Hoặc từ nguồn độc lập, U = 5Vdc, I = 5mA.

Tín hiệu ra: Dạng tần số: (5 ~ 12)kHz;

Dải đo: (0 ~ 10) kPa

Nguyên lý hoạt động: Chênh lệch áp suất

Phương thức đo: Liên tục

Dạng bảo vệ nổ: I M1 Ex ia I, II 2G Ex ia II T4

Kích thước: 100 x 800 x 50 mm

Khối lượng: 0.5kg

Các chức năng chính như sau:

- Hiển thị tại chỗ giá trị hPa

- Chế độ làm việc: Đồng bộ với tủ KSP-2C, hoặc làm việc độc lập

- Tự động kiểm tra trạng thái làm việc đồng bộ với tủ KSP-2C

Hình 2.25 Đầu đo hạ áp mạng gió loại CPRC-1

7 Aptomat liên động cắt điện

Đầu đo có mạch cắt dạng an toàn tia lửa vì vậy các aptomat liên động cắt điện phải

là loại có các mạch cắt tự động từ xa an toàn tia lửa, hoặc sử dụng các loại

aptomat bình thường phải có bộ phối hợp cắt điện an toàn tia lửa

Một kiểu aptomat được sử dụng trong hệ thống quan trắc khí mỏ như trên hình 2.26

Hình 2.26 Aptomat liên động cắt điện loại KBZ-400 2.1.3.4 Giới thiệu về phần mềm quan trắc khí mỏ (mêtan8k6)

Phần mềm quan trắc khí mỏ cho cả hệ thống được cài đặt trên máy tính điều hành,

có thể kiểm soát được 10 tủ KSP-2C, từ máy tính điều hành thực hiện việc cài đặt cấu hìnhcủa tất cả hệ thống

Phần mềm quan trắc khí mỏ có khả năng xử lý thông qua tủ KSP-2C các tín hiệuanalog và digital từ các kênh đo trong lò với các thông số đo như: hàm lượng khí CH4, CO,

CO2, O2, tốc độ gió, nhiệt độ không khí v.v và các thông số on-off của các thiết bị lắp đặttrong lò Phân mềm hệ thống có thể thực hiện chức năng cơ bản như sau:

+ Cài đặt cấu hình kênh đo;

+ Lưu trữ, hiển thị các số liệu giám sát được;

+ Gửi tín hiệu điều khiển cắt điện đến cơ cấu chấp hành;

+ Hệ thống có thể gửi tín hiệu báo động từ một kênh đo này tới bất kỳ một kênh đokhác trong hệ thống;

+ Nhiều chức năng khác hỗ trợ công tác kiểm soát khí mỏ

Ngoài ra, máy tính công nghiệp được lắp đặt trong tủ KSP-2C cũng được cài phầnmềm, về cơ bản cũng giống như phần mềm metan8k6 được cài trên máy tính điều hành, vìvậy nhân viên có thể cài đặt các cấu hình cũng như can thiệp vào hệ thống trực tiếp trêncác tủ điều khiển không phải qua máy tính điều hành (đây là ưu điểm của hệ thống khimáy tính điều hành bị hư hỏng)

Màn hình giao diện chính của phần mềm xem trên hình 2.27

Lệnh cắt điện đã được truyền đi Nồng độ khí đo được

Hiển thị tốc độ gió Hiển nồng độ khí CO Hiển nồng độ khí CH4 Giá trị đặt báo động APS

Số thứ tự kênh đo

Giá trị đặt báo động AG

Hình 2.27 Màn hình giao diện chính của phần mềm metan8k6

Trên màn hình chính hiển thị đầy đủ các thông số về trạng thái, cấu hình kênh đo,thông số cài đặt Đối với mỗi kênh đo sẽ hiển thị các thông số cụ thể như hình 2.28

Hình 2.28 Các thông số cho kênh đo trên màn hình

Mặt khác, biểu đồ xu hướng của giá trị giám sát được hiển thị theo 02 dạng được thể hiện ở hình 2.29 và hình 2.30

Giá trị đặt báo động AO

Biểu đồ vẽ nồng độ khí CH4

Biểu đồ vẽ nồng độ khí được giám sát

Hình 2.29 Dạng biểu đồ số 1

Hình 2.30 Dạng biểu đồ số 2