chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NGHIÊN CƯU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HÓA



X W Y  Z X W




BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DỰ ÁN

CHẾ TẠO MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ DÙNG TRONG
KHAI THÁC HẦM LÒ PHỤC VỤ AN TOÀN LAO ĐỘNG





Chủ nhiệm dự án:
(ký tên)
Cơ quan chủ trì dự án:
(ký tên và đóng dấu)





Th.S Nguyễn Công Hiệu

Hà Nội – 02/2013
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 1
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 7

1.1. XUẤT XỨ DỰ ÁN 7
1.2. CÁC THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN 7
1.3. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 8
1.3.1. Tổng quan về quản lý khí, thông gió mỏ 8

1.3.2. Thực trạng về an toàn và sử dụng thiết bị điện trong các mỏ than 9
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 11
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước 11
1.4.2. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong nước 12
1.5. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ TRONG MÔI
TRƯỜNG HẦM LÒ CỦA VIỆT NAM 13

1.5.1. Máy đo tốc độ gió cầm tay 14
1.5.2. Máy đo tốc độ gió có thể kết nối thành hệ thống 17
1.6. SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ 20
1.6.1. So sánh các máy đo tốc độ gió cầm tay 20
1.6.2. So sánh các máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống 20
1.7. MỤC TIÊU CHẾ TẠO CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ 21
1.8. CÁC VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ ĐÃ GIẢI QUYẾT ĐƯỢC CỦA DỰ ÁN 21
1.8.1. Các vấn đề công nghệ cần giải quyết 21
1.8.2. Các nội dung đã hoàn thiện cho sản phẩm của dự án 22
1.9. SẢN PHẨM CỦA DỰ ÁN 23
1.9.1. Máy đo tốc độ gió cầm tay 23
1.9.2. Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống 24
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO SẢN PHẨM 25
2.1. NGUYÊN TẮC CHẾ TẠO 25
2.1.1. Nguyên tắc chung 25
2.1.2. Lựa chọn các phần tử 25
2.2. HOÀN THIỆN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MỚI MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ40
2.2.1. Hiệu chỉnh, hoàn thiện thiết kế máy đo tốc độ gió cầm tay 40
2.2.2. Thiết kế, chế tạo mới máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống 49
CHƯƠNG 3. THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ 61
3.1. THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 61
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 2
3.1.1. Mục tiêu thử nghiệm 61

3.1.2. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm 61
3.2. THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TRONG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ 76
3.2.1. Mục đích và yêu cầu thử nghiệm 76
3.2.2. Nội dung phương án thử nghiệm 76
CHƯƠNG 4. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA DỰ ÁN 84
4.1. QUY TRÌNH CHẾ TẠO 84
4.1.1. Quy trình chế thử 84
4.1.2. Quy trình công nghệ chế tạo hàng loạt sản phẩm 86
4.1.3. Quy trình hiệu chuẩn thiết bị 89
4.1.4. Quy trình hoàn thiện công nghệ chế tạo sản phẩm hàng loạt 90
4.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ĐIỀU HÀNH 91
4.2.1. Danh mục vật tư và linh kiện 92
4.2.2. Mua vật tư linh kiện, kiểm tra và nhập kho 92
4.2.3. Nhận vật tư linh kiện để sản xuất 93
4.2.4. Chuẩn bị vỏ 94
4.2.5. Hàn linh kiện dán 94
4.2.6. Hàn linh kiện cắm 95
4.2.7. Kiểm tra 95
4.2.8. Vệ sinh mạch và vệ sinh công nghiệp 95
4.2.9. Kiểm tra mạch 96
4.2.10. Chạy thử, hiệu chỉnh mạch 96
4.2.11. Lắp mạch vào vỏ 97
4.2.12. Hiệu chỉnh máy đo (calib và đặt địa chỉ máy đo) 97
4.2.13. Kiểm định tại Trung tâm an toàn mỏ 97
4.2.14. Đóng gói sản phẩm 97
4.2.15. Lắp đặt và bảo hành 97
4.2.16. Tổng kết nâng cao chất lượng 97
4.2.17. Quản lý thiết bị 98
4.2.18. Tài liệu sản xuất 98
4.2.19. Kiểm soát quá trình sản xuất 98

4.2.20. Kiểm soát các thiết bị sản xuất 99
CHƯƠNG 5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN 100
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 3
5.1. KẾT QUẢ THỰC HIỆN 100
5.1.1. Về sản phẩm 100
5.1.2. Về số lượng sản phẩm chế tạo được 105
5.1.3. Về tài liệu công nghệ 106
5.1.4. Về tài liệu khoa học 106
5.1.5. Về hợp đồng kinh tế 106
5.1.6. Các kết quả khác 106
5.2. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA DỰ ÁN 107
5.2.1. Hiệu quả kinh tế 107
5.2.2. Hiệu quả xã hội 107
5.2.3. Hiệu quả về khoa học công nghệ 107
5.3. ĐÁNH GIÁ VỀ TÍNH MỚI, TÍNH SÁNG TẠO CỦA DỰ ÁN 108
5.3.1. Tính mới của sản phẩm dự án 108
5.3.2. Tính sáng tạo 108
5.4. ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ HOÀN THÀNH CỦA DỰ ÁN 108
5.4.1. Về sản phẩm 108
5.4.2. Về kinh phí 109
5.5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 110
LỜI CẢM ƠN 111

Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 4
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Máy đo gió cơ học DFA-3 14

Hình 1.2. Máy đo gió điện tử PMA-2008 15
Hình 1.3. Máy đo gió điện tử TFP-1000-1 16

Hình 1.4. Máy đo gió điện tử TFP-1000-1 17
Hình 1.5. Máy đo tốc độ gió TFR 17
Hình 1.6. Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống của Ba Lan (SAT-1) 18
Hình 1.7. Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống Ba Lan -MPP 18
Hình 1.8. Máy đo tốc độ gió KGF2 dùng trong hệ thống của Trung Quốc 19
Hình 2.14. Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm 36
Hình 2.15. Cấu trúc bên trong bộ cảm biến đo nhiệt độ, độ ầm 36
Hình 2.16. Cảm biến tốc độ gió dùng trong hệ thống 37
Hình 2.17. Sơ đồ khối khối máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 39
Hình 2.18. Sơ đồ khối khối máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 42
Hình 2.19. Sơ đồ nguyên lý máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 43
Hình 2.20. Sơ đồ mạch in máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 44
Hình 2.21. Lưu đồ thuật toán phần mềm thiết bị đo tốc độ gió VIELINA-AE.01 45
Hình 2.22 . Thiết kế vỏ máy đo tốc độ gió cầm tay 46
Hình 2.23. Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 48
Hình 2.24. Sơ đồ mô tả các dòng xoáy và bố trí cảm biến thu phát siêu âm 50
Hình 2.27. Sơ đồ khối máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống VIELINA-AF.01 51
Hình 2.28. Sơ đồ nguyên lý khối phát tần số siêu âm 52
Hình 2.29. Sơ đồ nguyên lý khối thu và xử lý tín hiệu analog 53
Hình 2.30. Sơ đồ nguyên lý khối xử lý tính toán và hiển thị 53
Hình 2.31. Sơ đồ nguyên lý khối truyền thông 54
Hình 2.32. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn cung cấp 54
Hình 2.33. Sơ đồ mạch in máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống 55
Hình 2.34. Lưu đồ thuật toán phần mềm máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống 56
Hình 2.35. Cấu trúc khung bản tin truyền thông 57
Hình 2.36. Bản vẽ thiết kế cơ khí máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống 59
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 5
Hình 2.37. Sản phẩm máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống VIELINA-AF.01 60
Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống thử nghiệm và hiệu chuẩn tốc độ gió 62
Hình 3.2. Hệ thống hiệu chuẩn tốc độ gió 63

Hình 3.3. Tủ điều khiển tạo môi trường nhiệt độ, độ ẩm HD-80T. 65
Hình 3.4. Buồng tạo nhiệt độ, độ ẩm trong tủ môi trường 67
Hình 3.5. Màn hình cài đặt của tủ môi trường 67
Hình 3.6. Màn hình chạy chương trình của tủ môi trường 67
Hình 3.7. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 68
Hình 3.8. Hình ảnh tổng thể hệ thống giám sát tập trung tại phòng thí nghiệm 70
Hình 3.9. Màn hình kết nối máy tính chủ 70
Hình 3.10. Tủ giám sát trung tâm 40 kênh 71
Hình 3.11. Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống VIELINA-AF.01 71
Hình 3.12. Bộ nguồn và điều khiển đóng cắt VIELINA-PCO 72
Hình 3.13.Sơ đồ bố trí thiết bị thử nghiệm tại xí nghiệp than Khe Tam 80
Hình 4.1 . Quy trình công nghệ chế thử sản phẩm 85
Hình 4.2 . Quy trình sản xuất và hiệu chỉnh sản phẩm 87
Hình 4.3. Quy trình hoàn thiện công nghệ chế tạo sản phẩm hàng loạt 91
Hình 5.1. Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 thế hệ thứ nhất 100
Hình 5.2. Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 thế hệ thứ hai 101
Hình 5.3. Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 thế hệ thứ ba 101
Hình 5.4. Sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 thế hệ thứ tư 102
Hình 5.5. Mạch điện của máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01 thế hệ thứ tư 102
Hình 5.6. Mạch in máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 thế hệ thứ nhất 103
Hình 5.7. Vỏ máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 thế hệ thứ nhất 103
Hình 5.8. Mạch in máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 thế hệ thứ hai 104
Hình 5.9. Mạch in máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 thế hệ thứ ba (đang sử dụng
hiện nay) 104

Hình 5.10. Sản phẩm máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống VIELINA-AF.01 hiện
nay 105

Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 6
DANH SÁCH CÁN BỘ KHOA HỌC CHÍNH
THAM GIA THỰC HIỆN DỰ ÁN


TT Họ và tên
Cơ quan
công tác
Nội dung công việc tham gia
Thời gian
thực hiện
(số tháng
quy đổi)
1 Nguyễn Công Hiệu VIELINA Chủ nhiệm dự án 12
2 Nguyễn Thế Vinh VIELINA Nghiên cứu, thiết kế sản phẩm 12
3 Luyện Tuấn Anh VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 12
4 Nguyễn Hùng Kiên VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 16
5 Nguyễn Văn Mạnh VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 16
6 Nguyễn Cao Sơn VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 16
7 Phạm Tiến Dũng VIELINA Nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm 16
8 Lại Xuân Hùng VIELINA Thử nghiệm, thiết kế sản phẩm 16
9 Nguyễn Thế Hùng VIELINA Thử nghiệm, đánh giá sản phẩm 12
10 Nguyễn Đức Giang VIELINA Thử nghiệm, đánh giá sản phẩm 12
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

7
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. XUẤT XỨ DỰ ÁN
Dự án là kết quả của đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp Bộ:
“Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy đo tốc độ gió cầm tay dùng cho khai thác hầm lò

phục vụ an toàn lao động” được nghiệm thu và đánh giá loại xuất sắc năm 2008 và
Giấy chứng nhận đăng ký kết quả đề tài nghiên cứu KHCN số 2009-24-114/KQNC-
TTKHCN.
Dự án được thự
c hiện theo Quyết định số 6878/QĐ-BCT ngày 29 tháng 12 năm
2010 và Quyết định số: 6968/QĐ-BCT ngày 29 tháng 12 năm 2011của Bộ trưởng Bộ
Công Thương về việc đặt hàng các nhiệm vụ khoa học và công nghệ các năm 2011,
2012; Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu
khoa học và phát triển công nghệ số 11.11.SXTN /HĐ-KHCN ký ngày 12 tháng 6
năm 2011 của Vụ trưởng Vụ Khoa họ
c Công nghệ.
1.2. CÁC THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN
 Tên dự án: Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an
toàn lao động.
 Thuộc Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Bộ
 Cấp quản lý: Bộ Công Thương
 Thời gian thực hiện: 24 tháng (01/2011 - 12/2012)
 Kinh phí thực hiện dự án: 5.000 triệu đồng
 Trong đó, từ Ngân sách sự nghiệp khoa học: 1.500 triệu đồng
 Nguồn vốn khác: 3.500 triệu đồng
 Tổ chức chủ trì thực hiện dự án: Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá
 Địa chỉ: 156A Quán Thánh, Hà Nội
 Điện thọai: (04) 37164855 Fax: (04) 37164842
 Họ và tên người đứng đầu: Nguyễn Thế Truyện
 Chủ nhiệm dự án: Nguyễn Công Hiệu
 Học vị: Thạc sỹ Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên
 Tên tổ chức đang công tác: Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa
 Địa chỉ: 156A Quán Thánh, Hà Nội
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

8
 Điện thoại: CQ: (04)37140150 NR:(04)37574349 Mobile:0912214595
 E-mail:
1.3. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.3.1. Tổng quan về quản lý khí, thông gió mỏ
Trong những năm gần đây, sản lượng khai thác than của tập đoàn công nghiệp
Than và Khoáng sản Việt Nam ngày càng tăng, tuy nhiên tỷ trọng sản lượng khai thác
lộ thiên ngày càng ít, do đó phải tăng cường khai thác than hầm lò tức là ngày càng
phải khai thác xuống sâu. Trong khai thác than hầm lò thì luôn có nguy cơ xảy ra các
hiểm họa tai nạn như: cháy nổ khí mêtan, bục nước, sập hầm lò,… Trong các hiểm họa
trên thì hiểm họa cháy nổ khí mêtan là khủng khiếp nhất vì nó xảy ra rất nhanh trong
một diện rộng với nhiệt độ và áp suất ở mức rất cao, gây nguy hại đến tính mạng người
lao động. Trên thế giới cũng như ở Việt Nam vẫn thường xảy ra hiểm họa cháy nổ khí
độc. Vụ cháy nổ khí mêtan ngày 11/1/1999 tại Công ty Than Mạo khê làm 19 người bị
chết và 12 người bị thương là nghiêm trọng nh
ất. Vụ nổ tại đường lò V13 khu tây bắc
ngã hai thuộc xí nghiệp khai thác than 190 Công ty Đông bắc ngày 29/5/1999 làm 3
người chết và 2 người bị thương. Hai vụ nổ liên tiếp trong ngày 19/12/2002 tại XN
than Suối Lại (Công ty than Quảng Ninh) và XN 909 (Công ty Địa chất và khai thác
khoáng sản) làm tổng cộng 13 người chết và 5 người bị thương. Ngày 6/3/2006 xảy ra
vụ cháy nổ khí mêtan tại Công ty than Thống Nhất làm 8 công nhân bị chết. Ngày
8/12/2008 xảy ra vụ nổ khí mê tan tại Công ty than Khe Chàm làm chết 8 người và bị
thương 24 người, vụ nổ khí mêtan ngày 2/7/2012 tại Giếng phụ mức 50-150 ở khai
trường công ty than 86 (Tổng công ty Đông Bắc) làm 4 người thiệt mạng… Một trong
những nguyên nhân gây nổ khí độc là do hệ thống thông gió chưa tốt, khí mêtan được
tích tụ với nồng độ cao (5-10)% và nếu có xuất hiện tia lửa điện thì sẽ xảy ra cháy nổ
khí. Bởi vậy kiểm soát được tình trạng thông gió là điều tối cần thiết trong công tác
đảm bảo an toàn khai thác mỏ. Hiện nay, Tập đoàn công nghiệp Than và Khoáng sản
Việt Nam (VINACOMIN) đã ra các quy định nghiêm ngặt về vấn đề an toàn lao động
trong khai thác hầm lò.

Từ năm 1999, Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá (VIELINA) đã đầu
tư nghiên cứu, chế tạo các hệ thống thiết bị phục vụ an toàn lao động trong khai thác
hầm lò. Điển hình nhất là các hệ thống thiết bị giám sát khí mêtan t
ự động tập trung
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

9
hiện đang được sử dụng trong nhiều Công ty thành viên khai thác hầm lò thuộc
VINACOMIN. Tuy nhiên các hệ thống giám sát tập trung chủ yếu giám sát khí mêtan,
khí CO và chưa có máy đo tốc độ gió được nghiên cứu thiết kế chế tạo trong nước.
Nhận thấy được vai trò quan trọng của việc quản lý quá trình thông gió trong khai hác
hầm lò để đảm bảo an toàn lao động nên Viện NC Điện tử, Tin học, Tự động hóa đã
đăng ký dự án. Từ tháng 01 năm 2011 VIELINA
đã được giao chủ trì thực hiện dự án
sản xuất thử nghiệm cấp bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò
phục vụ an toàn lao động”. Trong quá trình thực hiện dự án, chúng tôi luôn phối hợp
chặt chẽ với VINACOMIN và các Công ty thành viên để đảm bảo sản phẩm chế tạo ra
đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của người sử dụng cũng như các yêu cầ
u về an toàn,
phòng chống cháy nổ.
1.3.2. Thực trạng về an toàn và sử dụng thiết bị điện trong các mỏ than
Ở Việt Nam những năm trước, sản lượng khai thác còn thấp và đa số ở mức nông,
do đó vấn đề an toàn trong khai thác mỏ hầm lò có lúc còn chưa được chú trọng và đầu
tư đúng mức. Nhưng trong những năm gần đây công suất khai thác liên tục gia tăng và
ngày càng mở rộ
ng, xuống sâu thì vấn đề an toàn lao động đã luôn được đặt lên hàng
đầu. Hơn nữa qua các nghiên cứu của ngành than, vùng than Quảng Ninh có độ ngậm
khí cao, có nơi khi xuống sâu hàm lượng khí mêtan có thể đạt tới 15m
3
/tấn/ngày-đêm,

điều đó đồng nghĩa với khả năng gặp phải tai nạn, rủi ro ngày càng lớn. Trong những
năm gần đây, trong VINACOMIN đôi khi lại xảy ra mộ số vụ cháy nổ khí mêtan, điều
đó cho thấy công tác kiểm soát khí mỏ và thông gió ở một số nơi, tại một số thời điểm
chưa được tốt. Các mỏ khai thác than hầm lò với sản lượng từ 1 triệu tấn/năm trở lên
trong VINACOMIN hiện đều đã thành lập riêng phòng thông gió, kiểm soát khí mỏ
trong lò. Nhiều đơn vị đã đầu tư hàng chục tỷ đồng cho công tác thông gió và mua sắm
các thiết bị đo gió, thiết bị đo kiểm soát khí mỏ và thực hiện công tác đo kiểm soát khí
mỏ chặt chẽ hơn. Một số đơn vị đang tiến hành xây dựng trung tâm tự động kiểm soát
vấn đề thông gió và xuất khí mỏ… Mặc dù vấn đề thông gió hiện nay được quan tâm
và đặt lên hàng đầu nhằm đảm bảo an toàn lao động, tuy nhiên hiện ở một số mỏ lưu
lượng gió đo thực tế chỉ đạt khoảng 70% so với yêu cầu thiết kế và chưa thực hiện
thông gió đầy đủ theo quy định tại vị trí lò cụt.
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

10
Hệ thống thông gió có vai trò quan trọng trong việc thông thoát khí, giảm thiểu các
rủi ro, ngộ độc khí và nguy cơ cháy nổ do khí mêtan gây nên. Vì thế, ở tất cả các mỏ
than mà chúng tôi đã khảo sát, hệ thống thông gió đều được đặc biệt coi trọng từ khâu
thiết kế đến khâu lắp đặt, vận hành hoạt động. Do vấn đề thông gió có vai trò quan
trọng như vậy nên cần phải có các thiết bị hoặc hệ thống thiết bị tự động giám sát tình
trạng thông gió này – đó chính là nhu cầu cần thiết và bức bách của việc trang bị thiết
bị đo tốc độ gió tại các mỏ than. Tốc độ gió phản ánh mức độ thông gió đã đạt yêu cầu
an toàn chưa, nên có thể nói thiết bị đo tốc độ, lưu lượng gió là rất quan trọng trong
công tác kiểm soát an toàn mỏ. Tốc độ gió cao chứng tỏ hệ thống thông gió tốt, nồng
độ khí độ
c, khí mêtan ít bị tích tụ nên khó có thể thể đạt đến tình trạng gây cháy nổ
hoặc ngộ độc khí. Thực tế cho thấy, các vụ cháy nổ khí đã xảy ra thường vào sau các
ngày nghỉ (chủ nhật hoặc ngày lễ) có lẽ do hệ thống thông gió không vận hành hoặc
vận hành ở mức độ hạn chế nên nồng độ khí mêtan cao ở mức ngưỡng dễ cháy nổ (5-
9)%. Do đó hiện nay VINACOMIN đã có các yêu cầu rất nghiêm ngặt v

ề quy trình,
quy phạm vận hành hệ thống thông gió cũng như việc kiểm soát tốc độ gió và nồng độ
khí mêtan trong các hàm lò trong từng ca sản xuất, trong các ngày nghỉ,… Qua khảo
sát thực tế tại một số mỏ than chúng tôi thấy ở hầu hết các mỏ vẫn chưa được trang bị
đầy đủ thiết bị đo tốc độ gió. Từ thực tế này cho thấy nhu cầu máy đo tốc độ gió phục
vụ an toàn lao động mỏ còn rất lớn.
Thiết bị điện trong khai thác mỏ
Do các yêu cầu về an toàn phòng chống cháy nổ và điều kiện làm việc đặc biệt
khắc nghiệt nên các thiết bị điện trong khai thác mỏ hầm lò ngoài các công năng của
một thiết bị bình thường, còn được thiết kế, chế tạo để có được kết cấu và vận hành
đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ, và ho
ạt động với độ tin cậy cao.
Phân loại thiết bị điện trong hầm mỏ
Việc phân loại thiết bị điện trong mỏ nhằm mục đích giúp cho việc thiết kế, chọn
thiết bị tối ưu. Có nhiều cách phân loại thiết bị điện trong mỏ, theo các tiêu chí khác
nhau. Dưới đây là một số cách
Căn cứ vào nơi đặt, các thiết bị đi
ện được chia làm 2 nhóm:
9 Nhóm I: Thiết bị điện sử dụng trong các mỏ hầm lò, trong đó có các mỏ nguy
hiểm về khí và bụi nổ;
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

11
9 Nhóm II: Thiết bị điện để sử dụng tại những nơi nguy hiểm nổ ở trong nhà và
ngoài trời (nhà và công trình trên mặt bằng mỏ cạnh giếng).
Căn cứ vào điện áp sử dụng định mức và dòng điện ngắn mạch, thiết bị điện mỏ
nhóm I được chia thành phân nhóm 1, 2, 3, 4. Căn cứ vào mức độ bảo vệ nổ, thiết bị
mỏ nhóm II được chia thành phân nhóm A, B, C. Tùy theo giá trị nhiệt độ tự bốc cháy
của bầu không khí tại chỗ đặt, thiết bị điện mỏ được phân chia theo các thang.
Theo điều kiện vận hành các thiết bị điện mỏ được chia thành ba loại:

9 Thiết bị điện cố định: được lắp đặt cố định một nơi, không di chuyển trong quá
trình vận hành như: thiết bị
của các trạm biến áp, các trạm bơm nước, các trạm
quạt, các trạm trục.v.v…;
9 Thiết bị di động: thường xuyên di động trong quá trình làm việc như: thiết bị
điện trên máy xúc tải, trên các đầu tàu điện mỏ, các máy đào khấu trong gương
công tác.v.v…;
9 Thiết bị cầm tay: thường xuyên phải cầm trên tay trong quá trình làm việc như:
búa khoan điện, đèn xách tay.
Theo điều kiện “Bảo vệ nổ” các thiết bị điện mỏ được chia ra các loại sau đây:
9 Thiết bị điện có vỏ không xuyên nổ
9 Thiết bị điện có mạch an toàn tia lửa
9 Thiết bị điện tăng cường độ tin cậy chống nổ
9 Thiết bị điện được chế tạo đặc biệt
Máy đo tốc độ gió mà dự
án hướng tới nghiên cứu sản xuất thử nghiệm dưới đây là
2 dòng sản phẩm thuộc loại thiết bị cầm tay và thiết bị dùng cho hệ thống cố định cũng
phải đảm bảo đầy đủ các tiêu chuẩn về an toàn.
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước.
Các thiết bị đo tốc độ gió không chỉ sử dụng trong khai thác hầm lò mà còn được
sử d
ụng trong các lĩnh vực như: khí tượng thuỷ văn, nhà trồng cây, … Do đó việc
nghiên cứu, chế tạo các thiết bị đo tốc độ gió đã được thực hiện từ rất lâu và ở rất
nhiều nước trên thế giới. Hầu như các nước phát triển, các nước lớn trên thế giới đều
đã sản xuất và cung cấp các máy đo tốc độ gió ra thị trường như các nướ
c: Mỹ, Nhật
Bản, Nga, Trung Quốc, Úc, Anh, …
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

12
Đối với các nước phát triển, vấn đề an toàn trong khai thác hầm lò đã được đặc biệt
chú trọng và được nghiên cứu từ rất sớm nhằm đưa ra các biện pháp giải quyết và hiện
nay các nước này đã đạt được những kết quả khả quan. Nhờ sự phát triển nhanh của
các ngành khoa học kỹ thuật trong những năm gần đây mà các hệ thống đo, cảnh báo
các thông số hầm lò phục vụ cho công tác bảo đảm an toàn lao động trong hầm lò đã
được đưa vào sử dụng từ những năm đầu thập kỷ 90 và thực tế cho thấy số vụ tai nạn
do cháy nổ khí do thông gió tốt đã giảm hẳn.
Có rất nhiều hãng chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong môi trường hầm lò như
hãng Carboautomattyka, CalRight Instrument, Extech, TEF-1000, GrayWolf, Sutron,
FT Technologies Ltd., … Máy đo tốc độ gió được chế tạo theo hai dạng chính là: Máy
đo tốc độ gió cầ
m tay dùng để đo nhanh tại những nơi chưa được trang bị hệ thống và
Máy đo tốc độ gió có kết nối được thành hệ thống dùng để treo cố định các vị trí quan
trọng, các đường gió chính của luồng gió sạch, gió thải.
Hiện nay, một số máy đo tốc độ gió cầm tay thường kết hợp với đo một vài thông
số khác như: Nhiệt độ, độ ẩm, … Đó chính là các sản phẩm Extech, TFP-1000, PMA-
2008, Kestrel
1.4.2. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong nước
Ở Việt Nam thiết bị đo tốc độ gió chưa được nhiều đơn vị nghiên cứu, chế tạo.
Phân Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá trong giai đoạn 1996-2000 đã
thực hiện đề tài cấp Nhà nước về Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống SCADA cho
ngành khí tượng thuỷ văn, c
ũng đã thiết kế máy đo tốc độ gió dùng trên mặt bằng. Tuy
nhiên, về máy đo tốc độ gió dùng trong lĩnh vực khai thác hầm lò thì mới thấy Viện
khoa học công nghệ mỏ (IMSAT) công bố đã chế tạo được nhưng vẫn chưa thấy bán
sử dụng trong các mỏ của VINACOMIN mà chúng tôi đã đi khảo sát.
Trong những năm qua, Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa đ
ã phối
hợp với Tập đoàn Công nghiệp Than và Khoáng sản Việt Nam (VINACOMIN) triển

khai những nghiên cứu và đưa vào ứng dụng rộng rãi các thiết bị phục vụ an toàn lao
động trong khai thác hầm lò có thể kể đến đó là: sản phẩm của dự án KC03.DA04
“Chế tạo thiết bị đo và cảnh báo khí mê tan tự động cầm tay dùng cho khai thác hầm
lò”, dự án KC03.DA.02/06-10 “Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo hệ thống
SCADA phụ
c vụ an toàn lao động trong khai thác than hầm lò”. Tiếp nối thành công
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

13
của đề tài năm 2008 đã được nghiệm thu xuất sắc “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy
đo tốc độ gió cầm tay dùng cho khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” và nhận
thấy tầm quan trọng của máy đo tốc độ gió trong hầm lò nên Viện nghiên cứu Điện tử,
Tin học, Tự động hoá đã đăng ký và được Bộ Công Thương cho phép thực hiện dự án
sản xuất thử nghiệm: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ
an toàn lao động”. Có thể nói rằng đây là cơ sở để chúng tôi thực hiện mục tiêu của
mình là chế tạo thành công và đưa vào ứng dụng thực tế máy đo tốc độ gió cung cấp
cho các công ty khai thác hầm lò trong VINACOMIN.
1.5. THỰC TRẠNG SỬ DỤNG CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ TRONG MÔI
TRƯỜNG HẦM LÒ CỦA VIỆT NAM
Với đặc thù củ
a ngành khai thác than hầm lò (như nằm sâu dưới lòng đất, địa hình
trải dài phức tạp, môi trường khắc nghiệt do nhiệt độ, bụi, độ ẩm cao và sự đe dọa luôn
xuất hiện các loại khí độc và khí dễ gây cháy nổ) nên các thiết bị sử dụng trong hầm lò
phải có cấu trúc linh hoạt, độ bền cơ học cao, hoạt động tin cậy trong điều kiện khắc
nghiệt thì mới đảm bảo được những quy định nghiêm ngặt về an toàn trong khai thác
hầm lò. Hiện nay cũng có rất nhiều nước sử dụng thiết bị đo tốc độ gió cầm tay cũng
như máy đo tốc độ gió có khả năng kết nối được với hệ thống để giám sát tốc độ gió
tại các vị trí quan trọng như đường gió sạch, gió thải, các thượng thông gió, khu lò
chợ , Dựa trên các kết quả giám sát, quan trắc được để có những biện pháp khắc phục
đảm bảo an toàn trong lao động ở khu vực hầm lò. Ba lan, Trung Quốc là một trong

những nước cũng sản xuất khá nhiều thiết bị phục vụ cho ngành khai thác than và các
thiết bị này cũng được sử dụng tại một số mỏ ở Việt Nam. Tuy nhiên các phần tử linh
kiện trong các thiết bị của nước ngoài đều có chung nhược điểm là không phù hợp vớ
i
môi trường hầm lò mang tính đặc thù của Việt Nam đó là độ ẩm cao nên khó đảm bảo
được độ bền, độ chính xác trong quá trình sử dụng. Hơn nữa, trình độ cũng như ý thức
kỷ luật của công nhân khai thác chưa cao nên vận hành hệ thống thiết bị không thực sự
hiệu quả làm ảnh hưởng công tác điều hành sản xuất cũng như sản lượng khai thác
than. Mặt khác các hệ thống thi
ết bị trên phải nhập từ nước ngoài nên giá thành cao và
không chủ động, công tác bảo trì bảo dưỡng sửa chữa gặp nhiều khó khăn nên ảnh
hưởng đến việc đầu tư trang thiết bị cho các mỏ.
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

14
Hiện trong các Công ty thành viên khai thác than hầm lò thuộc VINACOMIN
đang sử dụng máy đo tốc độ gió của nước ngoài chế tạo như của Trung Quốc, Nga,
Nhật, Balan, … Các máy này đều hoạt động theo nguyên tắc đếm xung cánh quạt
thông qua các bộ phận thu phát hồng ngoại hoặc cảm biến từ trường.
Các máy đo tốc độ gió hiện đang sử dụng tại các mỏ than Việt Nam cũng gồm 2
loại: Đo tốc độ
gió cầm tay và máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống.
1.5.1. Máy đo tốc độ gió cầm tay
Hiện nay trong VINACOMIN vẫn đang sử dụng cả hai loại thiết bị đó là: Máy đo
tốc độ gió điện tử hiển thị số và máy đo tốc độ gió cơ khí chỉ thị kim.
- Máy đo tốc độ gió chỉ thị kim đang sử dụng phổ biến loại của Trung Qu
ốc là
DFA-2 và DFA-3. Tính năng kỹ thuật chính của máy như sau:
Đặc tính kỹ thuật DFA-2 DFA-3
Giới hạn đo (m/s) 0.5- 10 0.5 - 5

Sai số cho phép (m/s) ±0.5 m/s ± 0.2 m/s
Độ nhậy (m/s) 0.4 0.2
Kích thước (mm) Ф70x42 Ф70x42


Hình 1.1. Máy đo gió cơ học DFA-3
- Máy đo tốc độ gió cầm tay điện tử của Mỹ PMA-2008 có các đặc tính sau:
+ Đo được một thông số tốc độ gió: với dải đo 0.4-30m/s, sai số ±3%
+ Hiển thị LCD
+ Kích thước: 122x42x18mm
+ Trọng lượng: 65g
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

15
+ Sử dụng pin 3V: CR2032
+ Thời gian sử dụng pin 300 giờ
+ Nguồn điện tự động tắt sau 30 phút nếu không có tác động vào máy.

Hình 1.2. Máy đo gió điện tử PMA-2008
Hoặc một loại phổ biến cũng hay được dùng đó là máy đo gió điện tử TFP-1000-1
sản xuất tại Nhật Bản. Đặc tính kỹ thuật máy TFP-1000-1:
- Dải đo tốc độ gió: 0,3-15m/s, sai số ±10%.
- Phạm vi đo nhiệt độ: 0 – 50
o
C, sai số ±1
o
C.
- Phạm vi đo độ ẩm: 10 – 100%, sai số ±3%.
- Màn hình hiển thị: Tinh thể lỏng.
- Kích thước: 44W x 126,5H x 20D (mm)

- Khối lượng : 100g (cả vỏ bảo vệ: 115g).
- Dòng điện tiêu thụ: 0,6mA.
- Thời gian đo liên tục:400giờ.
- Cấu trúc mạng điện: Mạng điện có cấu tạo an toàn phòng nổ;
- Nguồn điện tự động t
ắt sau 30 phút nếu không có tác động vào máy.
Chức năng đo:
- Tốc độ gió tức thời.
- Tốc độ gió cực đại (MAX) kể khi bật máy 3 giây;
- Tốc độ gió trung bình (AVG) kể từ khi bật máy.
- Nhiệt độ môi trường;
- Độ ẩm tương đối môi trường;
- Điểm kết mù (nhiệt độ tại điểm sương);
- Thời gian thay đổi giá trị
đo: 1 giây.
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

16

Hình 1.3. Máy đo gió điện tử TFP-1000-1
Ngoài ra cũng còn loại phổ biến tương tự là máy đo gió điện tử TFP-1000 với đặc
tính kỹ thuật.
- Máy có thể đo tốc độ gió trong phạm vi : 0,3 – 15m/s, sai số ±5%.
- Màn hình hiển thị : Loại tinh thể lỏng.
- Kích thước (rộng x dài x dầy) : 44 x 126,5 x 20mm.
- Khối lượng: 125gam (hộp bảo vệ 15gam).
- Dòng điện tiêu thụ : 0,6mA.
- Cấu trúc mạch điện : Mạch điện có cấu tạo an toàn tia lửa;
- Nguồn điện tự động tắt sau 30 phút nếu không có tác động vào máy.
Chức năng đo:

- Tốc độ gió tức thời.
- Tốc độ gió cực đại (MAX).
- Tốc độ gió trung bình (AVG);
- Thời gian thay đổi giá trị đo: 1 giây.
Chế độ hiển thị các đơn vị tính:
- Chế độ đo m/s; ft/m; km/h; mph;
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

17

Hình 1.4. Máy đo gió điện tử TFP-1000-1
Máy đo tốc độ gió điện tử hiển thị số thì có máy đo của Mỹ (máy Ex-46160),
của Nhật (máy TFP-xx), …
1.5.2. Máy đo tốc độ gió có thể kết nối thành hệ thống
Hiện trong VINACOMIN đang sử dụng chủ yếu hai loại máy đo tốc độ gió dùng
trong hệ thống do Ba Lan và Nhật Bản chế tạo.
Máy đo tốc độ gió củ
a Nhật Bản (đang sử dụng tại Công ty than Mạo Khê) có các
thông số kỹ thuật chính như sau:
- Model: TFR - PJT.
- Đo tốc độ gió bằng phương pháp đếm xung
- Điện áp sử dụng: Nhỏ hơn 14,5 V.
- Dòng điện tiêu thụ: Nhỏ hơn 35 mA.
- Dải tốc độ gió đo được: (0 ÷ 30) m/s.
- Tín hiệu dòng điện ra: (0,2 ÷ 1) mA.
- Dạng bả
o vệ nổ: Exia I.
- Điều kiện làm việc: Nhiệt độ (0 ÷ 40)
0
C, độ ẩm (35 ÷ 95)%.

Hình 1.5. Máy đo tốc độ gió TFR
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

18
Máy đo tốc độ gió của Ba Lan (loại SAT-1,MPP) đang được sử dụng ở một số các
mỏ nằm trong hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung, loại máy này không có hiển thị giá
trị đo tại chỗ mà chỉ quan sát được tốc độ gió tại Trung tâm điều khiển.









Hình 1.6. Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống của Ba Lan (SAT-1)
- Dải đo tốc độ
gió: (0-20) m/s
- Truyền tín hiệu về trung tâm theo phương pháp tần số
- Dòng điện tiêu thụ khi đo 13 mA
- Cấp nguồn từ trung tâm điều khiển
Máy đo tốc độ gió của Ba Lan (loại MPP) được phát triển từ loại SAT-1 và hiện

đang được lắp đặt tại các hệ thống quan trắc tập trung ở các mỏ của Việt Nam.


Hình 1.7. Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống Ba Lan -MPP


Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

19
Thông số kỹ thuật chính của máy đo tốc độ gió MPP:
- Dải đo: 0.2 ÷ 20m/s.
- Sai số: ±(0.2m/s)
- Tín hiệu truyền: tần số (8-10-12) KHz
- Nguồn cung cấp: từ tủ giám sát trung tâm 12V±3V
- Dòng tiêu thụ: 100mA
- Kích thước: 157x140x263 mm
- Thiết bị an toàn tia lửa.
Máy đo tốc độ gió KGF2 dùng trong các hệ thống của Trung Quốc:
- Máy đo tốc độ gió KGF2 sử dụng nguyên lý đo siêu âm và có các đặc tính cơ bản
sau:
+ Dải đo: 0.3-15m/s
+ Sai số: +/- 0.3m/s
+ Tín hiệu truyề
n thông: tần số: 200Hz – 1000Hz
+ Nguồn cung cấp 12VDC
+ Dòng tiêu thụ: 100mA
+ Dạng tiêu chuẩn: ExibI
+ Kích thước: 125mm x 295mm x82mm
+ Điều kiện môi trường:
Nhiệt độ môi trường: (0-40

0
C)
Độ ẩm tương đối 0-98% không có đọng sương.


Hình 1.8. Máy đo tốc độ gió KGF2 dùng trong hệ thống của Trung Quốc

Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

20
1.6. SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ
1.6.1. So sánh các máy đo tốc độ gió cầm tay
Bảng 1.1 Máy đo tốc độ gió cầm tay
STT Nội dung Máy đo
DFA-3
Máy đo
PMA-2008
Máy đo
TFP-1000-1
1 Đo tốc độ gió có có có
2 Đo nhiệt độ không có không có có
3 Đo độ ẩm không có không có có
4 Loại thiết bị cơ học điện tử điện tử
5 Kích thước nhỏ trung bình trung bình
6 Khả năng kiểm tra, phát
hiện hư hỏng và sửa
chữa
không phức
tạp
phức tạp phức tạp

1.6.2. So sánh các máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống
Bảng 1.2 Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống
STT Nội dung Máy đo
SAT -1
Máy đo
KGF2
Máy đo
MPP
Máy đo
TFR
1 Đo tốc độ gió có có có có
2 Hiện thị giá trị tại chỗ không có không có
3 Mức độ ảnh hưởng của
môi trường hầm lò
nhiều nhiều nhiều ít
4 Dạng truyền thông khi nối
ghép hệ thống
tần số tần số tần số dòng điện
5 Việc kiểm tra phát hiện hư
hỏng, sửa chữa hệ thống
phức tạp phức tạp phức tạp phức tạp
6 Chi phí bảo dưỡng, sửa
chữa và vận hành
nhiều nhiều nhiều nhiều
7 Ảnh hưởng của giông sét
khi nối ghép hệ thống
nhiều nhiều nhiều nhiều

Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

21
1.7. MỤC TIÊU CHẾ TẠO CÁC MÁY ĐO TỐC ĐỘ GIÓ
- Theo khảo sát và đánh giá nhu cầu của người dùng thì các máy đo tốc độ gió dùng
trong môi trường hầm lò cần có các đặc tính sau:
Bảng 1.3 Tính năng của máy đo tốc độ gió
TT Tên chức năng của thiết bị
I Máy đo tốc độ gió cầm tay
1 Đồng thời đo được tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm trong lò
2 Hiển thị được giá trị bằng số trên LCD hoặc LED
3 Có các phím chức năng để hiệu chuẩn khi cần thiết
4 Có chức năng đo liên tục hoặc tự động tắt máy với khoảng thời gian đặt trước
5 Thiết bị tiết kiệm năng lượng, có thể sử dụng được lâu
6 Sử dụng pin thông dụng, dễ dàng thay thế
7 Thiết bị nhỏ gọn, dễ sử dụng
8 Thiết bị đảm bảo tiêu chuẩn an toàn tia lửa ExiaI, TCVN-7079
II Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống
1 Đo được tốc độ gió trong hầm lò
2 Hiển thị giá trị đo bằng số trên LCD hoặc LED
3 Có các phím chức năng cho phép hiệu chuẩn khi cần thiết
4 Có khả năng hoạt động độc lập hoặc nối ghép hệ thống
5 Thiết bị đảm bảo tiêu chuẩn an toàn tia lửa ExiaI, TCVN- 7079

1.8. CÁC VẤN ĐỀ CÔNG NGHỆ ĐÃ GIẢI QUYẾT ĐƯỢC CỦA DỰ ÁN
1.8.1. Các vấn đề công nghệ cần giải quyết
- Đối với máy đo tốc độ gió cầm tay: khi thực hiện đề tài đã thiết kế chế tạo được
sản phẩm máy đo tốc độ gió cầm tay. Tuy nhiên tại thời điểm đó, do thời gian và kinh
phí có hạn nên chưa có được m
ột số thiết kế tối ưu về nguồn nuôi nên thiết bị có thời
gian sử dụng pin không được dài. Ngoài ra vỏ thiết kế cơ khí còn có kích thước khá
lớn và nặng do việc tìm kiếm các cơ sở chế tạo vật liệu nhựa đảm bảo tiêu chuẩn rất

khó khăn. Chính vì vậy, trong dự án này chúng tôi sẽ tiến hành hoàn thiện thiết kế, chế
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

22
tạo lại các sản phẩm cho phù hợp với điều kiện thực tế hiện nay rồi đưa đi kiểm định
theo tiêu chuẩn an toàn tia lửa TCVN- 7079 tại Trung tâm an toàn mỏ.
+ Về thiết kế mạch điện tử: khi thực hiện đề tài chưa tính kỹ và chưa có giải pháp
tốt cho vấn đề tiết kiệm năng lượng, sản phẩm của đề tài sử dụng pin s
ạc chuyên dụng
có điện áp và dung lượng lớn nên kích thước của máy còn lớn. Thời gian sử dụng pin
chỉ một ca làm việc sau đó phải nạp lại pin, không thuận tiện cho người dùng. Ngoài
ra, nguyên lý đo được sử dụng trong để tài còn bộc lộ một số nhược điểm như: dùng
phương pháp đếm xung thông qua bộ thu phát hồng ngoại nên có thể bị ảnh hưởng
nhiễu và kết cấu vỏ khó có th
ể làm kín được do phải bố trí các mắt thu phát và vị trí
nạp pin.
+ Về thiết kế cơ khí, do thời gian thực hiện đề tài ngắn nên chưa chế tạo được vỏ
cơ khí có kích thước nhỏ, thực tế sản phẩm của đề tài được chế tạo bằng vỏ Inox nên
kích thước còn lớn và nặng, chưa phù hợp với thiết bị cầm tay và khó chế tạo hàng
loạt.
- Đối với máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống: đây là loại sản phẩm được nghiên
cứu thiết kế chế tạo mới hoàn toàn không có trong sản phẩm của đề tài. Sản phẩm máy
đo tốc độ gió trong hệ thống được thiết kế dựa trên các kết quả khảo sát, đánh giá ưu
nhược điểm của các thiết bị nước ngoài và điều kiện môi trườ
ng khí hậu hầm lò của
Việt Nam. Thiết bị có khả năng hoạt động hoặc ghép nối tương thích với hệ thống
giám sát khí tự động tập trung hiện nay mỏ đang sử dụng.
- Sau khi hoàn thiện thiết kế và chế tạo mới, các sản phẩm được đưa đi kiểm định
về tiêu chuẩn an toàn tia lửa TCVN-7079 tại Trung tâm an toàn mỏ trước khi đưa vào
ứng dụng thực tế. Sau khi ki

ểm định thành công, sản phẩm của dự án có trình độ công
nghệ tương đương với các sản phẩm của nước ngoài đang sử dụng tại Việt Nam.
1.8.2. Các nội dung đã hoàn thiện cho sản phẩm của dự án
 Thiết kế, chế tạo lại máy đo tốc độ gió cầm tay

Hiển thị tại chỗ 3 thông số: tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm.
 Hiển thị giá trị đo bằng LCD 8x2.
 Nguyên lý đo tốc độ gió: đếm xung thông qua cảm ứng từ trường của nam
châm gắn trên cánh quạt.
 Nguyên lý đo nhiệt độ, độ ẩm: dùng cảm biến bán dẫn.
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

23
 Có kết cấu phím bấm để hiệu chuẩn và đặt các thông số.
 Lựa chọn chức năng đo liên tục hoặc tự động tắt trong khoảng thời gian đặt
trước.
 Sử dụng pin AA thông dụng: 2x1.5V.
 Kết cấu vỏ nhựa, gọn nhẹ dễ sử dụng.
 Thiết bị đảm bảo tiêu chuẩn an toàn tia lửa: ExiaI, TCVN-7079.
 Thiết k
ế chế tạo mới máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống
 Hiển thị tại chỗ tốc độ gió bằng LED 3 số 7 đoạn.
 Nguyên lý đo tốc độ gió: nguyên lý xoáy Karman Vortex kết hợp cảm biến siêu
âm.
 Nguồn cung cấp: 12VDC an toàn tia lửa được lấy từ bộ nguồn và điều khiển
đóng cắt VIELINA-PCO.
 Có thể hoạt động độc lậ
p hoặc nối ghép với hệ thống giám sát khí tự động tập
trung do VIELINA chế tạo.
 Kết cấu vỏ Inox chống gỉ, chống ăn mòn.

 Thiết bị đảm bảo tiêu chuẩn an toàn tia lửa: ExiaI, TCVN-7079.
1.9. SẢN PHẨM CỦA DỰ ÁN
1.9.1. Máy đo tốc độ gió cầm tay
Bảng 1.4 So sánh máy đo tốc độ cầm tay
TT Nội dung Máy đo
VIELINA-AE.01
Máy đo
PMA-2008
Máy đo
TFP-1000-1
1 Đo tốc độ gió, dải
đo
(0.3- 15) m/s (0.4 – 30)m/s (0.3 – 15)m/s
2 Sai số ± 0.3 m/s ± 3% ± 10%
3 Đo nhiệt độ, dải
đo
0-50
0
C, ± 1
0
C không có 0-50
0
C, ± 1
0
C
4 Đo độ ẩm, dải đo (10-95)% ±3% không có (10-100)% ±3%
5 Kích thước 50x150x20mm 44x126,5x20mm 44x126,5x20mm
6 Dạng bảo vệ ExiaI ExiaI ExiaI

Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động”

24
Trong đó: Máy đo VIELINA-AE.01 là máy đo tốc độ gió cầm tay (sản phẩm của dự
án), máy đo TFP-1000 và TFP-1000-1 là máy đo của Nhật Bản.
1.9.2. Máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống
Bảng 1.5 So sánh máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống
STT Nội dung Máy đo
VIELINA-
AF.01
Máy đo
MPP
Máy đo
TFR
Máy đo
KGF2
1 Đo tốc độ gió, dải
đo
(0– 20)m/s (0.2- 20) m/s (0– 30)m/s (0– 15)m/s
2 Sai số ± 0.3m/s ± (0,2m/s) ± 0.2m/s ± 0.3m/s
3 Điện áp cung cấp 12VDC 12VDC 14.5V 12VDC
4 Dòng tiêu thụ 150mA 27mA 35mA 100mA
5 Tín hiệu ra RS485 (8-10-12)
KHz
(0.2-1)mA (200-1000)
Hz
6 Dạng bảo vệ
ExiaI ExiaI ExiaI ExibI

Trong đó:
Máy đo VIELINA-AF.01 là máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống (sản

phẩm của dự án), máy đo MPP là máy đo của Ba Lan, TFR là máy đo của Nhật Bản,
KGF2 là máy đo của Trung Quốc. Máy đo tốc độ gió KGF2 của Trung Quốc chỉ đạt
tiêu chuẩn bảo vệ ExibI trong khi máy đo VIELINA-AF.01 đạt mức yêu cầu bảo vệ an
toàn cao hơn (ExiaI), dải đo của máy đo KGF2 (0-15m/s) thấp hơn máy đo VIELINA-
AF.01 (0-20m/s).