常用矿用传感器安装与调校

监测监控常见矿用传感器安装与调校种常见传感器使用说明（一）甲烷1.概述：KGJ7C/D型甲烷变送器是一种用于连续检测煤矿井下甲烷气体含量的仪表，它具有遥控调校、自动非线性补偿和甲烷超线断电的功能，具有精度高、稳定可靠、使用方便的特点，可与煤矿检测系统等设备配套使用。2．主要特点：2.1可用遥控器完成所有调校功能，实现不开盖调节，遥控器具有锁定功能，可防止误操作。2.2具有自动非线性补偿功能。2.3具有甲烷超限断电功能。3.主要技术指标：3.1工作环境条件：温度：0～40℃相对湿度：≤98%大气压力：86~116kpa风速：0～8m/s3.2测量范围：0～4%CH4基本无误：0～1.00%CH4时，±0.10%CH41.00～2.00%CH4时,±0.20%CH42.00～4.00%CH4时,±0.30%CH43.3分辨率：0.01%CH43.4显示方式：四倍LED3.5相应时间：小于30s3.6遥控距离不小于5m3.7报警点：0.5～4.0%CH4可任意设置（出厂设置为1.0%CH4）3.8报警方式：声、光报警。其性能指标为：音量：≥85dB光可见度：在暗处不小于20m3.9输出信号频率：200～1000HZ3.10供电电压：DC10～21V3.11供电电流：小于电流60mA（供电电压为21V时）3.12关联设备：矿井环境监测系统的隔爆兼本安型电源。3.13配接设备：本质安全型矿井环境监控系统。3.14外形尺寸：280×160×68㎜，重量：1㎏3.15标定流量：160毫升/分（如在井下标校，每增加负压1KPa，则流量需要增大1mL）4.工作原理本变送器由供电电源、传感器及检测电桥、放大器、A/D变换器、遥控器及红外接收头、单片机以及显示电路和频率信号输出等部分组成。其工作原理如图1所示。传感器由气室、黑白元件等组成，黑元件是一种对甲烷气体很敏感的载体催化元件、而白元件是补偿元件，对甲烷不起反应。黑白元件作为监测电桥的两臂，另两臂由电阻组成。将黑白元件置于同一气室中，施加工作电压。无甲烷时，电桥处于平衡、输出约为零，当甲烷气体进入气室，接触到黑元件表面时，就在其表面进行无焰燃烧，元件的温度升高，阻值增大，而白元件不发生反应，阻值不变，于是破坏了检测电桥平衡，在一定的甲烷浓度范围内，产出正比于甲烷浓度的直流电压输出信号。检测电桥的电位器是用来调节零点的。甲烷浓度为零时，调节该电位器使放大器的输出电压（vr+,vr﹣）为10mV左右。DC10—21V供电电源一路经DC/DC变换器，变换成3.0V供检测电桥使用，DC/DC变换提供低电压大电流时有较高的效率，降低了整机工作电流。检测电桥输出为差动式的mV级信号，经过放大后送A/D,A/D转换器将模拟信号变为数字信号送人半片机进行运算和处理。红外遥控器将各种按键指令转换成串行红光编码信号发送。接收器将串行红外光编码信号转换成串行电信号送半片机进行处理，完成各种功能。本变送器采用最新的高性能单片机。集成度高，单片机的软件读取A/D转换器的数据用式1运算出甲烷浓度N`,并在高端用式2进行非线性补偿。N`=(V–L)*K*K-----------式1N`≤1%时N=N``N`＞1%时N=N`+(N`-1)*H-----------式2式中V------A/D转换器输入电压L------零点电压（甲烷浓度为零时A/D转换器输入电压）K------内部固定放大系数K------可调放大系数N`------修正前的浓度H------线性系数（甲烷浓度为3%时实际浓度和修正前浓度之差）N------修正后的浓度再用修正后的浓度运算输出200～1000HZ。当甲烷浓度达报警值时，微机输出高电平、经三极管驱动后，产生声光交替报警信号。当甲烷浓度达断电值时，微机输出高电平，经三极管驱动后输出输出到远程断电器，远程断电器连接成电流型和电压型均可。显示电路四位数码管组成。数码管由单片机直接驱动。所串电阻起限流和减小冲击的作用，正常浓度显示格式为“X.XX”,显示用来标校零点的格式为：“AX.XX”显示用来标校灵敏度的标准气的格式为：“BX.XX”；显示报警点的格式为：“CX.XX”.5使用方法5.1传感的接线变送器使用条件应符合技术指标中规定的要求，并按2图接线检查无误后方可通电，预热10分钟后方可进行各种调整。频率四线输出：电源+、电源-、输出频率HZ、断电输出DD。5.2遥控器的使用将遥控器对准接收窗口，在有效的距离内进行调节。遥控器上的指示灯是遥控器的发送指示，使用时请注意按键一直按着遥控器将连发。用遥控器进行任何操作前首先必须开启键盘，一直按着“模式”键5秒钟，变送器显示“-----”，键盘开启，进入标校状态，否则，对键盘的任何操作无效，注意如果20S内键盘按键无任何操作，键盘自动锁定“▲”键代表加，“▼”键代表减，“模式”用开键盘和模式转换，“确定”用来确定和退出，一直按着“▲”或“▼”键超过3秒钟进入连击状态，按任何一个键变送器发出“嘟”的一声，代表按键有效，否则按键没有完全按下，变送器显示“----”，代表进入标校状态，“AX.XX”代表进入调零点状态，“BX.XX”代表调增益状态，“CX.XX”代表调报警点状态。在“----”状态按“确定”键退出标校，标校过程中应先调零点，再调增益。5.3调零点将变送器置于新鲜空气环境内，在井下标校时通入新鲜空气，当变送器显示值稳定后，首先开启键盘，变送器显示“----”，再按遥控器上“模拟”键，使变送器显示“AX.XX”,其中“A”代表当前状态是调零点，“X.XX”代表当前零点值，通过按“▲”或“▼”键把零点设置为希望的调零值，按“确定”键，数码管显示“CC.CC”，同时蜂鸣器发出一声鸣，代表零点标校完成，如数码管如果显示“FC.FC”，表示标校失败，从新标定零点。5.4调增益应在零点调整完成后再调调整增益，变送器通入浓度为1%左右的甲烷标准气，流量为160m1/min,当变送器显示值稳定后，再按遥控器上“模式”键，使变送器显示“BX.XX”,其中“B”代表当前状态是调增益，“X.XX”代表当前显示值，通过按“▲”或“▼”键把显示值设置为同甲烷标准气值一致，按“确定”键，数码管显示“CC.CC”，同时蜂鸣器发出一声鸣，代表增益标校完成，如果数码管如果显示“FC.FC”,表示标校失败，从新标定增益，如果数码管显示“HH.HH”代表黑白元件已经失败，须更换黑白元件。5.5调报警点按遥控器上，“模式”键，使变送器显示“CX.XX”,其中“C”代表当前状态是调报警点“X.XX”,代表当前报警点值，通过按“▲”或“▼”键把显示值调为要设置的报警值，按“确定”键，数码管显示“CC.CC”，同时蜂鸣器发出一声鸣，代表调报警点完成，如果数码管如果显示“FC.FC”，表示调报警点失败，从新调报警点。5.6断电点调整及显示。通过设置变送器电路板上拨码开关上的3、4可以设定断电点，具体设置见下表1：34断电、复电状态ONON断电点0.5%CH4，复电点0.5%CH4ONOFF断电点1.0%CH4，复电点1.0%CH4OFFON断电点1.0%CH4，复电点1.0%CH4OFFOFF断电点1.5%CH4，复电点1.0%CH46、安装与维护6.1变速器应垂直悬挂，变速器与系统分站的距离不大于1.5km.6.2变速器在初次使用前必须重新标校，在使用过程中需定期标校，一般校正周期为7天，否则影响测量精度，变送器长期放置不用，黑白元件表面可能吸附杂质，为确保测量精度，变送器应连续通电一天，使黑白元件表面吸附的杂质受热挥发后，再进行标校，才可正常使用。6.3变送器随使用环境的湿度增大，风速增大，变送器的测量数值将略偏小，建议在变送器使用的环境条件中进行标校；6.4如变送器经常工作在超量程状态，将严重影响变送器黑白元件寿命，炮烟中富含H2S、SO2等有毒、有害气体，这些气体可使黑白元件中毒，影响黑白元件使用寿命，由以上两种原因引起的黑白元件损坏不在保修范围内6.5更换黑白元件后应调电路板上的电位器使VR+和VR-之间电压为10mv左右；6.6用于标校的甲烷标准气应以空气为平衡气（二）、一氧化碳概述1.1主要用途及适用范围KGA21B型一氧化碳传感器用于煤矿井下自燃火灾或胶带机巷外因火灾早期监测及等有一氧化碳泄漏环境的安全监测设备，可与煤矿井下环境监测系统配套使用，也可单独使用。1.2主要特点可用遥控器完成所有调校功能，实现不开盖调节，遥控器具有锁定功能，可防止误操作。1.3型号的组成及其代表意义：21B：分组序号A:一氧化碳G:传感器K:矿用1.4使用环境条件：温度：0～40℃相对湿度:≤98%(25℃)大气压力：80～110kpa；风速：0～8m/s.2技术特征2.1测量范围：0～1000×10-62.2基本误差：测量范围基本误差（1×10-6CO）0～50±4＞50～200±(4+3%测量值)＞200±（4+5%测量值）2.3分辨率：1×10-62.4显示方式：四位LED2.5相应时间：不大于40s2.6遥控距离不大于5m2.7报警点：0～1000×10-6可任意设置（出厂设置为24×10-6）2.8报警方式：声、光报警。其性能指标为：音量：≥85dB光可见度：在暗处不小于20m2.9输出信号频率：200～1000HZ2.10供电电压：DC10～21V2.11供电电流：小于电流60mA2.12关联设备：矿井环境监测系统的隔爆兼本安型电源。2.13配接设备：本质安全型矿井环境监控系统。2.14注意：标定流量：2000毫升/分（如在井下标校，每增加负压1kpa，则流量需要增大1mL）3.尺寸、重量外形尺寸：210×120×55mm，重量：1㎏4.工作原理4.1传感器采用定电位电解电化学检测气体原理。敏感元件是4CF型胶体电解质三电极CO敏感元件。元件由工作电极（W）、对面电极（C）、参比电极（R）以及透气膜胶体电解质构成。如图1所示，维持W、R二电极间电位恒定，一氧化碳通过透气膜到达工作电极，并在其上发生电化学氧化反应，释放出点子，通过电解质达到对面电极，对面电极吸收电子，在外电路有电流流过，对面电极上氧气与电解H+还原。其反应方程式为：工作电极：CO+H2O→CO2+2H+﹢2e-对面电极：1/202+2H++2e→H2O总反应：CO+1/202→CO2反应输出电流值与一氧化碳浓度成正比。4.2电子电路传感器安装在防爆环境下必须配接本安电源。方框图见图1所示，DC10—21V供电电源一路经三端稳压器变换成5V供电子线路使用，变换成8V蜂鸣器使用，CO元件输出信号经过放大后送A/D,A/D转换器将模拟信号变为数字信号送入单片机进行运算和处理。红外遥控器将各种按键指令转换成串行红外光编码信号发送，接收器将串行红外光编码信号转换成串行电信号送单片机进行处理，完成各种功能。传感器半片机的软件读取A/D转换器的数据后运算出一氧化碳浓度，再根据浓度运算输出200～1000HZ信号。当一氧化碳浓度达报警值时，微机输出高电平，经三级管驱动后，产生声光交替报警信号。显示电路四位数码管组成。数码管由单片机直接驱动。所串电阻起限流和减小冲击的作用，正常浓度显示格式为“X.XX”,显示用来标校零点的格式为：“X.XX”显示用来标校灵敏度的标准气的格式为：“BX.XX”；显示报警点的格式为“CX.XX”。5.安装。调校5.1安装注意传感器的使用环境条件应满足1.4的要求，供电电压应满足2.10的要求，并按图2接线检查无误后方可通电，预热10分钟后方可进行各种调试。5.2遥控器的使用将遥控器对准接收窗口，在有效的距离内进行调节。遥控器上的指示灯是遥控器的发送指示，使用时请注意按键一直按着遥控器将连发。用遥控器进行任何操作前首先必须开启键盘，一直按着“模式”键5秒钟，传感器显示“----”，键盘开启，进入标校状态，否则，对键盘的任何操作无效，注意如果20S内键盘按键无任何操作，键盘自动锁定“▲”键代表加，“▼”键代表减，“模式”用开键盘和模式转换，“确定”用来确定和退出，一直按着“▲”或“▼”键超过3秒钟