KJF2000N安全井控系统介绍

保德煤矿KJ2000N安全监控系统设计说明书（基于光纤冗余环网及CAN总线）前言保德煤矿是神东煤炭集团所属的大型石炭二叠纪出口煤配煤基地，位于山西省保德县境内，属黄土高原晋西北边缘，晋北大型煤炭基地河保偏矿区，地处黄河东岸，河东煤田的北部，分属东关、桥头两镇辖区，保德县城东约18km，距离神东总部大柳塔约130 km，距离忻州约350 km。

交通方式便利，可以采用公路和铁路两种交通方式。

东西宽约5.7km，南北长14km，面积约55.9 km2。

矿井三个采区，分别为一盘区、三盘区、五盘区；两个回风立井，五个进风井斜井；采掘面设置为两个综采面，五个掘进面。

1、设计思想：根据《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）及《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）规定要求并结合保德煤矿井下实际情况，对保德煤矿安全监控系统进行以下设计。

矿井采用北京瑞赛长城航空测控技术有限公司生产的KJ2000N 安全监控系统，实现光纤以太环网+CAN总线为通讯传输结构的快速反应系统，保证系统的高可靠性和高实时性，并将数据实时传送至神华神东煤炭集团监控主网。

根据保德矿生产接续情况，在未来保德煤矿井下最大分站数量将达到60~65台。

每台网络传输接口可扩展为3块通讯卡，每块通讯卡最大可接入10台分站。

为将来考虑井下每个盘区需安设2台网络传输接口，共6台网络传输接口。

将来视实际生产需要扩展通讯卡。

矿井监控系统通讯示意图如下：2、使用KJ2000N系统的优势：井下分站的通讯方式使用CAN总线通讯方式，主要特点就是“多主并发，主动上传”，即不需要中心站扫描，只要接收到传感器有新的数据，便向中心站上传数据，并且实现多台分站同时上传数据。

通信传输实时性强、响应速度快，冗余特性和节点故障不影响整个系统性能等，从而使监控系统运行可靠性得到极大的提高。

KJ2000N系统主干网采用工业以太网，传输介质为矿用阻燃通信光缆，整个监控光缆通讯网络为光纤冗余环网结构，“环网”即光缆从地面中心站交换机为起点，将井下所有防爆交换机串接后，在最后一台交换机单向结束，再以最后一台交换机为起点以不同路径返回地面中心站交换机，形成光传输线路闭环，即光纤环网；“冗余”为地面及井下交换机提供的功能，即在环网中的光缆任意一点出现中断，环网中的交换机会自动重构通讯链路，从环网的另一侧与地面交换机进行数据交互，使通讯保持正常。

目录第一章简介 (2)第一节概述 (2)第二节系统概览 (3)第三节硬件组成 (4)第四节软件组成 (4)第五节程序安装 (5)第六节启动系统 (5)第二章系统主控台 (5)第一节主控界面 (5)第三章定义 (7)第一节通讯设备 (7)第二节通讯队列 (8)第三节测点定义 (11)第四节继电器控制 (13)第四章图形 (15)第一节图页定制 (15)第二节图页显示 (19)第三节通用显示 (20)第五章报表 (21)第一节数据记录 (21)第二节运行报告 (23)第三节模拟日报 (23)第四节开关日报 (25)第五节附加报表 (26)第六章曲线 (26)第一节趋势曲线 (26)第二节实时曲线 (29)第七章诊断 (30)第一节分站诊断 (30)第八章字典 (32)第一节操作员 (32)第二节传感器 (33)第三节图库 (35)第四节报警颜色 (36)第五节班次定义 (37)第九章配置 (39)第一节用户管理 (39)第十章日志 (41)第一节系统日志 (41)第二节系统配置 (42)第十一章退出 (43)第一章简介第一节概述随着计算机技术的日益发展，特别是最近的两年，计算机的硬件和软件技术都有了长足的发展。

微机的处理速度、存储能力和软件的功能、界面在不断的更新。

为了将这些技术优势引入煤矿安全监测系统，提高煤矿安全生产监测系统的处理能力，通用性，易操作性，以及与其它系统（如：管理系统）的可接入性和互操作性，同时，继续保持KJ4系统的技术优势，本集团研制开发了此KJ2000软件。

该版软件的主要技术特点是：●服务器端操作系统选用Windows 2000 Server或Windows Advance 2000 Server，保证软件运行在先进、可靠、稳定操作系统平台上，大大提高了监控软件整体可靠、稳定性。

●采用三层结构体系：客户端、中间层、数据库服务器，软件升级、安装十分容易●数据库采用微软最新数据库平台SQL Server 2000，ADO+OLEDB数据库接口，保证数据可靠、稳定性，具有数据查询速度快，多用户并发调度机制，KJ2000所有数据均以数据库方式存储，数据管理、复制非常容易。

监测监控矿用分站安装、使用与维护基本分站说明（一）概论KJFT-2（B）基本分站（以下简称分站），属于矿用隔爆兼本质安全型井下分站。

时根据矿井安全监控新AQ标准、新规程（2005年版）以及相关的煤炭行业标准设计的；时沈阳研究院专门为KJF2000N矿井安全生产综合监控系统配套使用而设计的智能型分站。

置于煤矿井下，用于监测井下工作面的各种环境参数、设备开停状态和风机状态，实现岁被控电气设备的启动、断电以及闭锁的控制。

该分站可控制为风电瓦斯闭锁和断电仪功能（一点至四点），即可独立工作、又可与KJF2000N矿井安全生产综合监控系统联网通信，分站由380V/660V交流供电，输出为三组本质安全型直流供电电源，为配接的各种模拟量传感器和开关量传感器供电。

内部设有一组容量为2Ah的可充电电池组，保证交流供电电源掉电时，自动投入到电池组的工作，使分站及其配接的传感器能够不间断连续工作2H以上。

产品防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型产品防爆标志：Exd[ib]I配接设备名称：各种200～1000HZ频率信号制模拟量传感器各种接点型、两状态0/+5mA开关量传感器KFA1通信线路避雷器关联设备名称1：KJFS－1数据通信接口关联设备名称2：KJFD－1隔爆兼本质安全型远程断电器关联设备名称3：KJD－660/380隔爆兼本质安全型断电器（即：高压断电器）（二）技术参数1）工作条件存在瓦斯、煤尘等爆炸危险的煤矿井下，无强烈震动和临水的场所温度：0～40℃相对湿度：≤95%大气压力：80～106kpa?贮存温度：-40～+60℃2）主要技术参数分站容量：模拟量输入：4倍开关量输入：4倍控制量输出：4组常开接点（可更改为常闭接点）和1路本安高低电平输出（报警信号输出）模拟量类型：频率型（200～1000Hz）电流脉冲信号≤10mA负载电阻≤1K?最高电压≤10V开关量类型：接点型或电流型控制量类型：四路无源接点或3～12V(DC)接点容量为36V/5A(AC)显示位数：四位；通道号1位，数值显示0.00～99.9交流电流电压：AC380V/660V±10%、50VA、50HZ为配接设备输出本安电源：3组本安输出电压 21V(DC)最高开路电压 23V(DC)过流保护电流值 320mA最大短路电流值 350mA本安电源供电距离：≤2㎞电缆分布参数：分布电阻 13.3?/㎞分布电感 800μH/㎞分布电容0.06μF/㎞通信速率：1200bps（FSK频移键控串行异步通信）传输介质：两芯无极性电缆最大传输距离：分站至地面中心站连接电缆最大长度不小于15㎞防爆合格证号： 1062576安全标志编码： 2001434-2006外形尺寸：430㎜×385㎜×180㎜重量：约30㎏（三）结构KJFT-2(B)基本型分站为矿用隔爆兼本质安全型结构，外壳采用A3铜板焊接而成，表面采取严格的烤漆工艺，漆膜强度牢、耐腐蚀性好。

220 第六部分 井控系统第一节 概述井控系统主要包括实施油气井压力控制技术的井口设备、专用工具和管汇。

井控系统必须能在钻进过程中对地层流体、钻井参数、井涌和井喷等进行准确和监测和预报，以便采取相应的工艺措施。

当发生井涌或井喷时，井控系统能快速控制井口、节制井筒流体的释放，并及时地泵入性能经调整的加重泥浆，恢复和重建井底压力平衡。

即使发生井喷失控乃至着火事故，井控系统也应具备有效处理事故的条件，并能进行不压井起下管柱等特殊作业。

井控系统应由以下几部分组成：1．以液压防喷器为主体的井口系统；2．以节流管汇为主的井控管汇；3．钻具内防喷工具（包括钻具回压阀、方钻杆上、下旋塞等）4．以监测和预报地层压力为主的井控仪器仪表；5．泥浆净化、泥浆加重、起下钻自动灌泥浆等设备；6．适于特殊作业和井喷失控后处理事故的专用设备和工具（包括自封头、不压井起下钻系统，灭火设备等）。

井控系统的组合根据地区、地下油气层压力不同而不同。

井控系统示意图如下，在本章中主要介绍防喷器、防喷器控制系统及井控管汇。

1.防喷器远程控制台2.防喷器液压管线3.防喷器管束4.压井管汇5.四通6.套管头7.方钻杆下旋塞8.旁通阀9.钻具止回阀10.手动阀11.液动闸阀12.套管压力表13.节流管汇14.放喷管汇15.泥浆气体分离器16.真空除气器17.泥浆池液面监测仪18.泥浆罐19.泥浆池液面监测装置传感器20.自动灌泥浆装置21.泥浆池液面报警器22.自灌装置报警箱23.节流管汇控制箱24.节流管汇控制管线25.压力传感器26.立管压力表27.防喷器司钻控制台28.方钻杆上旋塞29.溢流管30.万能防喷器31.双闸板防喷器32.单闸板防喷器图6-1 井控系统组合示意图第二节防喷器防喷器是井控系统的重要组成部分，防喷器组合型式主要根据被控压力级别和作业工况要求来选择。

防喷器压力级别主要分为14MPa、21～35MPa、70～105MPa三种，所选择的防喷器组合应符合SY/T5964-94标准规定要求。

第一章、井控设备系统 (2)一、井控设备系统组成 (2)二、井控设备功用 (2)三、防喷器型号和规范 (3)1、防喷器公称通径的选择 (3)2、防喷器压力等级的选择 (3)3、组合形式 (3)第二章、井控工艺 (3)一、溢流产生的主要原因和征兆 (3)1、溢流产生的原因 (3)2、溢流的征兆 (4)二、溢流的预防 (4)1、钻井设计 (4)2、日常作业 (5)3、钻开油气层前 (5)4、钻开油气层中 (5)5、钻开油气层后 (5)三、溢流的处理 (5)1、发生溢流应采取的措施 (5)2、关井原则 (6)3、关井方式 (6)4、关井程序 (6)5、浮阀钻具关井立压的确定 (6)四、压井作业 (7)1、压井基本原理 (7)2、井控计算 (7)3、压井方法 (8)4、低泵速磨阻选择 (10)5、深水井控相关概念 (10)在钻井进入某一地层之前，地层中各种压力保持着自身的平衡。

在钻进进入各种地层的过程中，不断破坏地层中各种压力的平衡关系。

地层压力、地层破裂压力、地层坍塌压力与井筒压力之间具有非常重要的关联。

当井筒压力小于地层压力，地层中的流体会进入井筒；当井筒压力小于地层坍塌压力，井壁岩石会发生坍塌；当井筒压力大于地层破裂压力，会压漏地层，导致井漏发生。

钻井过程中，对井内压力实施的控制，通常称为井控。

井控的任务主要有两方面，第一、通过控制井内钻井液密度，使井底压力和底层压力保持在一个相对平衡的状态；第二、当地层流体侵入井筒超过一定量后，通过井口装置的控制及调整井内钻井液密度，将井内侵入的地层流体安全排出，并建立新的适合井底压力和地层压力的关系，确保安全钻进。

第一章、井控设备系统一、井控设备系统组成1、井口装置及控制系统，包括液压防喷器及控制系统、四通、套管头法兰短节等。

2、井控管汇，包括节流管汇、压井管汇、放喷管汇及放喷管线等。

3、钻柱内防喷工具，包括浮阀等。

4、井控仪表，包括综合录井仪、液面监测仪、溢流报警仪及各种压力表等。

KJ90N系列监控系统介绍目录一、 KJ90NA型煤矿安全综合监控系统 (1)二、 KJ90NB全矿井综合自动化系统 (3)三、 KJ90-F8/KJ90-F16型井下监控分站 (4)四、 KDW0.3/660系列矿用隔爆兼本安直流稳压电源 (4)五、 KDG-1型井下远程断电器(原KDD-1型) (5)六、 KDG2型远程断电器(原KDD-2) (5)七、 KJD-18矿用隔爆兼本安型馈电断电器 (5)八、 KDG3K型井下远程馈电断电器 (5)九、 KG9701A型低浓度甲烷传感器 (6)十、 KG9001C型高低浓度甲烷传感器 (6)十一、 GJG100H（B）型红外甲烷传感器 (7)十二、 KGU9901型液位传感器(原KG9901型) (7)十三、 KGF15型风速传感器(原CW-1型) (7)十四、 GML(A)型风门开闭传感器(原KG92-1型) (8)十五、 GF型风流压力传感器(原KG9501B型) (8)十六、 GWD40(B)型矿用温度传感器（原KG3004B） (9)十七、 GW50(A)型温度传感器(原KG9301型) (9)十八、 GTH500(B)型一氧化碳传感器(原KG9201、GT500(A)型) (9)十九、 GQF0.1(A)型烟雾传感器(原KG8005A) (9)一、KJ90NA型煤矿安全综合监控系统本系统是重庆煤科院自主研制开发的品牌产品，在我国煤炭行业得到了大量推广应用，连续多年市场占有率第一，取得了良好信誉，深受广大煤矿用户欢迎。

目前已在国内推广应用上千套，用户遍布四川、云南、贵州、山西、山东、河南、河北、安徽、江苏、黑龙江、新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙、广西、陕西、重庆等地区。

曾获部级科技进步奖。

(1)系统组成：采用时分制分布式结构，主要由地面监控主机、数据库服务器、网络终端、图形工作站、通信接口、避雷器、系列监控分站、各种传感器和控制执行器等部分组成。