搜索
煤矿安全监控系统一、传感器的组成敏感元件转换元件信号处理辅助电源敏感元件（又称预变换器）：是用来感受被测物理量，并将它预先变换成为另一种形式的物理量的器件。转换元件：是将经预变换的非电信号变换为电信号的器件。信号处理电路：是将转换元件输出的电信号放大或处理为便于显示、记录、控制、传输的信号。二传感器类型甲烷、CO、O2、H2S等气体浓度传感器；速度、位移、压力、温度、电流、电压、流量等参数传感器；开闭、位置等状态传感器三甲烷浓度传感器介绍1.载体热催化传感器：简单实用、价格低廉：2200元以内，目前国内甲烷检测的主流；但量程小：0-4%，寿命短：约1年，调校期短：15天，反应慢：30S，且易发生H2S和高浓度甲烷中毒。系列催化元件催化燃烧原理甲烷等可燃气体在一定温度条件下，在催化剂（铂、铑、钯）等催化作用下，进行无焰燃烧，在一定的浓度范围内，定量的甲烷燃烧放出定量的热，生成二氧化碳和水。释放出的热量Q使元件的温度上升，造成铂丝的阻值变化。铂丝的电阻在0～630.74℃范围内与甲烷可燃气体浓度成正比。热催化元件纯铂丝热催化元件的结构如下图所示。元件仅有一个纯铂丝螺旋圈，结构简单，制造容易。载体热催化元件是目前使用最广泛的一种催化元件：由铂丝线圈、载体和催化剂组成。2.光干涉传感器：光电转换技术没有突破。热导传感器，测量范围0～100％，但只有在8～60CH4％范围内满足精度要求，通常用作高浓度段瓦斯的测量；测值受环境温度影响大，不易补偿；红外传感器，测量范围可达0-100%，寿命5-8年，调校期12月以上，反应时间15S以内，价格8000元以内。英国E2V的红外气体传感头中国重庆院红外气体传感头1、KG9701低浓度甲烷传感器2、KG9001B高低浓度甲烷传感器四.甲烷传感器校验KG9701型低浓度甲烷传感器结构示意图KG9701低浓度甲烷传感器主要技术指标(1)工作温度：0℃～40℃。(2)相对湿度：≤98％。(3)大气压力：86kPa～110kPa：(4)风速：0m/s～8m/s。(5)矿井环境中的（H2S）气体浓度：6×10-6。(6)防爆类型：矿用本安兼隔爆型。(7)防爆标志：ExibdⅠ。(8)整机工作电压：(12--24)VDC(本安电源)。(9)整机工作电流：≤100mA。(10)测量范围：0％CH4～4.00％CH4。(11)显示定义：左起第一位功能显示含义如下：1—调零；2—灵敏度调节；3—调报警点；4—调断电点；5—自检。后3位：测量值显示(单位：％)。(12)报警方式：二极管间歇式声光报警；声音强度≥80dB；光强：能见度20m，(13)报警点设置：0.50％CH4～2.50％CH4连续可调，(14)断电信号点设置：0.50％CH4、0.75％CH4、1.00％CH4、1.25％CH4、1.50％CH4；相应的复电点设置：0.40％CH4、0.65％CH4、0.90％CH4、1.15％CH4、1.40％CH4。(15)检测响应速度：≤30s。1)零点调校在各种不同的情况下，甲烷传感器的电气特性会有一些变化，这种变化会导致传感器零点漂移，影响监测数据。调校时按要求正确连接好传感器，接通电源，使甲烷传感器进入正常的工作状态，预热20min后。在新鲜空气中观察甲烷传感器显示窗内的LED数字显示是否为零．若有偏差，应将配套遥控器对准甲烷传感器显示窗，轻轻按动遥控器的“选择’键．使显示窗内的小数码管显示“l”，然后再通过按动遥控器的“上升”键和“下降”键。使甲烷传感器的显示为零。即可完成甲烷传感器的校零工作。2)精度调校当甲烷传感器在瓦斯环境工作一段时问以后，催化元件会因化学反应而出现变化，影响测量精确度。调校时在完成甲烷传感器的电气零点调节后，第二步是甲烷传感器的精度调校，具体方法是：旋开甲烷传感器热催化元件室顶部的防尘罩，将通气罩插入并罩住甲烷传感器元件粉末冶金气室的外部。然后通入浓度约为2.0％CH4的标准瓦斯气体，通气流量控制在200mL／min。此时，甲烷传感器显示窗内的数字显示应与通往的瓦斯气体浓度值相同。若有偏差，则将遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“2”，然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”键或“下降”键。直至显示窗内的显示值与实际通入的瓦斯气体浓度值相同为止。3)报警值设定根据传感器不同的安装地点，当甲烷浓度达到规定值时，必须报警，详见表1-1。要实现此功能首先使传感器进入正常工作状态，然后将遥控器对准甲烷传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“3”。然后再根据需要分别按动摇控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字(即报警点)调节为所需要的数值即可完成本传感器报警值的设定。甲烷传感器报警值的允许范围为：0.50％CH4～2.50％CH4。4)断电值设定根据传感器不同的安装地点，当甲烷浓度达到规定值时，必须通过监控分站向所控制的电气设备发出断电指令，详见表1-1。实现此功能要待传感器进入正常工作状态后，将遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示“4”。然后再根据需要分别按动遥控器的“上升”键或“下降”键，将显示窗内的数字调节为所需要的断电点即可完成本传感器断电点设定。断电点的瓦斯浓度的等级分为：0.50％CH4，0.75％CH4、1.00％CH4、1.25％CH4、1.50％CH4。5)传感器内热催化电桥的零点偏离过大的调校当传感器老化后会出现零点偏离过大的情况，此时之前的零点调节已不能满足要求。需将遥控器对准传感器的显示窗，同时按动遥控器上的三个按键持续数秒钟(清零)，然后立即按动“选择”键，使传感器显示窗内的小数码管显示“1”，用螺丝刀旋下传感器后盖上的紧固螺丝钉，打开传感器后盖，露出整机电路板。再用专用小螺丝刀调节电路板上的零点电位器P1，使传感器的显示回到“0.00”，即完成调校。需要说明：进行此项操作后，必须再用标准气体重新对传感器的精度进行校对后方可下井使用。6)自检为了方便检查传感器功能是否正常，本传感器专门设计了自检功能。具体的使用方法是：将遥控器对准传感器显示窗，按动遥控器上的“选择”键，使传感器显示寓内的小数码管显示“5”，此时正常情况传感器的显示值应为2.00，并伴有声光报警及断电信号输出，对应的输出信号值应为360Hz(或是1.80mA)如与上述特征不符则说明传感器损坏。注意：一旦对传感器部分参数进行调节后，断电之前，务必再次按动遥控器上的“选择”键，使显示窗内的小数码管显示的数字循环至消隐、方可使调校后的参数存入传惑器的存贮器内；否则，将导致此次调校无效。2.KG9001B高低浓度甲烷传感器结构示意图(1)工作温度：0℃～40℃。(2)相对湿度：≤98％。(3)大气压力：80kPa～110kPa。(4)风速：0m/s～8m/s。(5)矿井环境中的(H2S)气体浓度：6×10-6。(6)防爆类型：矿用本安兼隔爆型。(7)防爆标志：ExibdⅠ。(8)整机工作电压：(12～24)VDC(本安电源)。(9)整机工作电流：≤100mA。(10)测量范围：0％CH4～40.00％CH4。KG9001B高低浓度甲烷传感器主要技术指标(11)显示定义：左起第一位功能显示含义如下：l—热催化调零；2—热催化灵敏度调节；3—热导调零；4—热导灵敏度调节；5—调报警点；6—调断电点；7—调复电点；8—自检。后3位：测量值显示(单位：％)。(12)报警方式：二极管间歇式声光报警；声音强度≥80dB；光强：能见度20m。(13)报警点设置：0.50％CH4～2.50％CH4连续可调。(14)断电信号值设置：0.50％CH4、0.75％CH4、1.00％CH4、1.25％CH4、1.50％CH4。调校方法与前面类似，只是：1）热导精度调校：只是通气流量控制在150mL/min。2）自检：此时正常情况传感器的显示值应为2.00，并伴有声光报警及断电信号输出，对应的输出信号值应为600Hz(或是3.00mA)。如与上述特征不符，则说明传感器损坏。(1)甲烷传感器安置在粉尘较少的环境、风流稳定的地方，且距顶板不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm；(2)风速传感器安置于巷径均匀、风速均匀、空气温度不大的环境中，且风速传感器进风口距离巷道顶部约为25cm～35cm之间；(3)温度传感器安置于机电硐室，在巷道中可随意放置或温度偏高的煤壁附近；(4)所有传感器的安放、设置、调校均以该产品的使用说明书为准。安装总体要求：五、一氧化碳传感器1.原理：CO传感器的电化学池结构及工作原理如图。其内是一个装有三个电极的电池，W为工作极，C为对极，R为提供恒定电位。该电池在恒定电位器产生0.9～1.1V的恒定电位作用下，在恒电位电池场中，通入CO气体并扩散至工作极时，CO气体发生氧化反应生成CO2；同时，气体中的氧扩散到对极C处，发生还原反应。检测原理1)当一氧化碳气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化。2)一氧化碳气体在工作电极的催化作用下，工作电极发生氧化。其化学反应式为：3)CO+H2O→CO2+2H++2e-4)氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为：5)1/2O2+2H++2e-→H2O6)因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为：7)2CO+2O2→2CO2传感器内部配置图一氧化炭传感元件信号转换和电源2V模块板测量范围和误差（表1～表3）2.一氧化碳传感器安装﹑使用方法和调校传感器安装位置传感器应垂直悬挂在巷道的上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。传感器应安放置在开采容易自燃、自燃煤层的采煤工作面回风巷，报警浓度为≥0.0024%CO，如图所示。带式输送机滚筒下风側10-15m处应设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。自然发火观测点、封闭火区防火墙栅栏外宜设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。开采容易自燃、自燃煤层的矿井，采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷应设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。使用调校表(一)使用调校表(二)六超声波漩涡式风速传感器1.工作原理简述在无限界流场中，垂直插入一根无限长的非流线型阻力体（旋涡杆或称旋涡体），当流经该非流线体的流速（V）大于某个值时，非流线体的两边即产生两列内旋，方向相反、交替出现的旋涡，旋涡的频率（f）与风速成线性关系。这个现象被称为卡门涡街。只要测到旋涡的频率（f）即可得到所需的风速（V）值。工作原理示意图理论数学模型风速V与旋涡频率f的线性关系式为:式中：f为旋涡频率d旋涡杆迎风面直径D为管道直径Sr为斯特罗哈尔数（三角杆Sr＝0.16）旋涡频率f的检测方法安装和调校2.现场调校1精度调节:安装前应首先测量巷道平均风速，任选一点安装，传感器安装完毕后将航空插头接入传感器，通电30s后传感器有风速显示才能进行遥控调效，然后遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位数码管显示为“2”,然后按遥控器上下键使就地显示为平均风速即可。2报警点调校遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位为“3”,此时传感器数码管后三位的显示值即为低风速报警点（风速低于该值报警）；遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位为“4”,此时传感器数码管后三位的显示值即为高风速报警点（风速高于该值报警）。再按动遥控器的“上”“下”键把低、高报警点调到需要的值。3显示与输出调节:遥控器对准传感器按选择键,传感器第四位为“5”,传感器后三位数码管显示为“3.0”,此时传感器输出360Hz频率信号。4注意:传感器一旦进行了参数调节,在断电前,必须按遥控器选择键,使第四位小数码管显示数字循环至其消隐,否则,调节后的参数未存入存储器中,导至此次调节无效。七液位传感器工作原理该传感器主要由压阻式传感头和主