李 志

(淮北礦業(yè)集團 通防地測部， 安徽 淮北 235000)

《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求》(AQ6201-2019)要求，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)“就地控制執(zhí)行時間應不大于2 s”. 目前，關于如何理解“控制執(zhí)行時間”及其時長的相關要求，尚無明確說明。本文結合煤礦實際情況和監(jiān)控系統(tǒng)有關標準規(guī)范，展開相關探討。

1 斷電控制目的

現階段，煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱“監(jiān)控系統(tǒng)”)主要以井下通風、瓦斯狀態(tài)為主要監(jiān)測監(jiān)控對象，即當井下瓦斯出現異常時，能立即切斷被控區(qū)域內全部非本質安全型電氣設備的電源且閉鎖，并使用饋電狀態(tài)傳感器實時監(jiān)測被控設備斷電情況，防止人為取消斷電功能，確保井下現場安全。所以，斷電控制功能做為監(jiān)控系統(tǒng)最基本、最重要的功能，必須做到實時、靈敏、可靠。

2 瓦斯爆炸時間因素分析

目前，煤礦生產最大的安全隱患是瓦斯事故，后果最嚴重的瓦斯事故是瓦斯爆炸，而由于煤層生成的原因，開采過程中瓦斯的產生是無法避免的。當處于爆炸界限的瓦斯+引火源+充足的氧氣這3個條件同時具備時，就有可能會發(fā)生瓦斯爆炸事故。但是因為瓦斯爆炸是一個極其復雜的化學反應過程，即使甲烷濃度達到了爆炸界限，遇到高溫火源也不會立即爆炸，需要一個很短的引火延遲時間(“感應期”)。因此，監(jiān)控系統(tǒng)在斷電控制方面如何有效的利用感應期，在低于感應期的時間內切斷電氣設備的電源，避免電氣設備引起瓦斯爆炸事故，是監(jiān)控系統(tǒng)實現安全斷電功能的一個重要體現。

3 “就地控制執(zhí)行時間”相關標準

經查詢《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求》(AQ6201-2019)、《礦用分站》(MT/T 1005-2006)、《煤礦用固定式甲烷斷電儀》(AQ6208-2007)、《煤礦安全生產監(jiān)控系統(tǒng)通用技術條件》(MT/T 1004-2006)等相關監(jiān)測標準規(guī)范，均提到控制執(zhí)行時間應滿足有關要求，其中安全監(jiān)控分站甲烷超限斷電及甲烷風電閉鎖的控制執(zhí)行時間應不大于2 s.

4 “就地控制執(zhí)行時間”測試方法

1) 《煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要性能測試方法》(MTT 772-1998).

在規(guī)定的輸入設備上發(fā)控制命令，用秒表測量從控制命令發(fā)出至控制執(zhí)行指示器作出響應的時間。

使系統(tǒng)輸出控制信號的模擬量輸入值和開關量狀態(tài)，用秒表測量從信號輸入到控制執(zhí)行指示器顯示相應動作的時間。

對已包含執(zhí)行機構的試驗系統(tǒng)，試驗中測得的時間即為控制執(zhí)行時間；對不包含執(zhí)行機構的試驗系統(tǒng)，控制執(zhí)行時間應為試驗中測得的時間加執(zhí)行機構的動作時間。

2) 《礦用分站》(MT/T 1005-2006).

使傳感器或模擬量信號發(fā)生器的輸出達到分站所設置的斷電值，用秒表測量從信號輸入到控制執(zhí)行器指示被控設備斷電的時間。

測得的時間與所配置執(zhí)行器的動作時間之和即為控制執(zhí)行時間。

3) 《煤礦用固定式甲烷斷電儀》(AQ6208-2007).

連接斷電儀主機與各設備，送電穩(wěn)定運行后，調節(jié)模擬量信號發(fā)生器，輸入達到斷電點的模擬量信號，記錄信號輸入到斷電控制輸出接點動作的時間，測量3次，取最大值。

4) 《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造驗收規(guī)范》(煤安監(jiān)技裝〔2019〕48號)。

該文件并無“就地控制執(zhí)行時間”測試方法，但是提出了“異地斷電功能測試”測試辦法和指標要求，可以做為參考。具體為：首先是通過遙控器(或通入標準氣樣)的方法，在井下現場調整被測甲烷傳感器使其達到異地斷電觸發(fā)數值，并做好相應記錄；升井后，在監(jiān)控系統(tǒng)軟件調取被測甲烷傳感器的數據記錄和對應的異地斷電事件記錄，分別記錄每個斷電值出現的最早時刻(TD)和斷電器每一次動作時對應饋電狀態(tài)為“無電”的最早時刻(TT)，其中TT到TD的時間差，其最大值即為異地斷電時間。一般情況下，異地斷電時間小于40 s可判定為合格。

綜上：根據“就地控制執(zhí)行時間”的測試方法可以得出，該時間應以現場實測為準，是涉及斷電控制的設備實際運行時間。只有監(jiān)控系統(tǒng)存在異地斷電時，其“控制執(zhí)行時間”可以通過查詢監(jiān)控系統(tǒng)記錄的方法來進行查證，且可以通過其查證結果來驗證系統(tǒng)性能是否可靠。

5 原因分析

根據監(jiān)控分站的設計要求，監(jiān)控分站自身是具備甲烷超限斷電控制功能的，傳感器定義信息和就地斷電信息也是就地保存在分站中的。當甲烷傳感器檢測環(huán)境甲烷濃度達到或超過預先設定的斷電值時，無需經過中心站軟件干預，監(jiān)控分站即自行發(fā)出斷電指令，驅動斷電控制器立即動作并切斷相關設備電源。斷電后，利用饋電狀態(tài)傳感器的監(jiān)測功能，確認斷電功能是否可靠。下面舉例說明：

1) 重慶梅安森科技股份有限公司的KJ73X型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。

a) 如圖1、2所示，312機巷掘進工作面分別安裝了T1甲烷傳感器(21A01)、T2甲烷傳感器(21A05)，從監(jiān)控系統(tǒng)上看，其關聯的斷電控制口為312機巷斷電(21C13)，對應的饋電傳感器為312機巷饋電(21D13)，控制類型為分站本地控制。2021年8月4日甲烷傳感器調校試驗時，查詢監(jiān)控系統(tǒng)記錄，T1達到斷電值時刻、斷電執(zhí)行時刻、饋電反饋無電時刻均為8時4分2秒，T2達到斷電值時刻、斷電執(zhí)行時刻、饋電反饋無電時刻均為8時47分58秒，其達到斷電值時刻與饋電反饋無電時刻的時間差為0.

b) 如圖3、4、5所示，72210里風巷掘進工作面安裝了T進甲烷傳感器(48A08)，從監(jiān)控系統(tǒng)上看，其關聯的斷電控制口為72210里風巷斷電器(48C09)，對應的饋電傳感器為72210里風巷饋電6204(48D09)，控制類型為分站本地控制。2021年8月

圖1 312機巷T1甲烷傳感器及關聯斷電器、饋電狀態(tài)傳感器數據記錄圖

圖2 312機巷T2甲烷傳感器及關聯斷電器、饋電狀態(tài)傳感器數據記錄圖

圖3 72210里風巷T進4甲烷傳感器達到斷電值時刻圖

圖4 72210里風巷斷電器斷電時刻圖

圖5 72210里風巷饋電狀態(tài)傳感器無電時刻圖

31日甲烷電閉鎖測試試驗時，查詢監(jiān)控系統(tǒng)記錄，T進甲烷傳感器達到斷電控制時刻、斷電控制執(zhí)行時刻均為9時46分14秒，饋電“無電”時刻9時46分18秒，其達到斷電值時刻與饋電反饋無電時刻的時間差為4 s.

2) 中煤科工集團重慶研究院有限公司的KJ90X型煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。

如圖6、7、8所示，1065收作工作面安裝了T0甲烷傳感器(02A15)，從監(jiān)控系統(tǒng)上看，其關聯的斷電控制口為1065收作面高爆609斷電器(22C06)，對應的饋電傳感器為1065收作面高爆609斷電器(22D06)，控制類型為異地控制。2021年8月4日甲烷傳感器調校時，查詢監(jiān)控系統(tǒng)記錄，T0甲烷傳感器第一次達到斷電控制時刻為11時36分02秒、斷電控制執(zhí)行時刻為11時36分09秒、饋電“無電”時刻11時36分11秒，第二次達到斷電控制時刻為11時39分29秒、斷電控制執(zhí)行時刻為11時36分39秒、饋電“無電”時刻11時39分38秒，兩次達到斷電值時刻與饋電反饋無電時刻的時間差均為9 s.

結合上面兩個例子可以看出，例2的“異地斷電控制執(zhí)行時間”結果符合《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級改造驗收規(guī)范》提到的“異地斷電功能測試”指標要求，為合規(guī)項。例1的兩個時間差分別為0、4 s，如果只是單純看系統(tǒng)記錄的數據，會簡單認定例1b)的測試結果超標需整改，但是需要注意的是，根據前面提到的分站功能要求，甲烷超限斷電閉鎖控制功能是分站自主實現的，但是系統(tǒng)軟件對井下分站是有設備巡檢要求的，如果斷電命令執(zhí)行時，中心站軟件恰巧巡檢到該分站，那么系統(tǒng)采集到的斷電值時刻和分站“斷開”命令時刻是有可能一致的。同理，由于斷電器和饋電開關有動作時間，分站采集的饋電反饋信號有可能在一個巡檢周期后再上傳至中心站，所以饋電反饋無電時刻與分站“斷開”命令時刻的時間差，會出現例1b)中的超過2 s現象。需要強調的是，這個結果并未超過巡檢周期20 s的要求，即例1b)的結果仍然是合規(guī)的。

圖6 1065工作面T0甲烷傳感器達到斷電值時刻圖

圖7 1065工作面609高爆斷電器斷電時刻圖

6 結 論

監(jiān)控系統(tǒng)“就地控制執(zhí)行時間”應該是監(jiān)控分站本地控制的前提下，傳感器報警到控制設備完成斷電時間，且不能超過2 s，這個數據只能由現場實測得來。監(jiān)控系統(tǒng)查詢到的斷電值時刻與饋電反饋無電時刻，其時間差是指系統(tǒng)軟件巡檢到的相關數據，這個值不能超過系統(tǒng)巡檢周期，也就是20 s. 異地斷電是指跨越分站的斷電控制，它必須依賴系統(tǒng)軟件中繼傳遞控制，其最長不能超過40 s，也就是2倍巡檢周期。

“就地控制執(zhí)行時間”不能單純地使用斷電指令發(fā)出時間與饋電狀態(tài)無電時間的差值，一個是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的斷電命令時間，一個是饋電狀態(tài)傳感器經分站傳至系統(tǒng)后記錄的饋電狀態(tài)時間。