工业试验报告

GJX4型光纤甲烷传感器工业性试验研究总结报告GJX4型光纤甲烷传感器（安标证号：MFB110276，防爆合格证号：1114383）是武汉理工大学和武汉理工光科股份有限公司研发生产的利用光谱吸收原理进行甲烷气体浓度实时监测的新型传感器。我矿先后在综采14214工作面、掘进14313皮顺和开拓28202高抽运输巷等地点安装GJX4型光纤甲烷传感器，与我矿现使用的催化燃烧式甲烷传感器进行对比试验。试验规模是井下安装9台GJX4型光纤甲烷传感器。通过9个月的运行，光纤甲烷传感器显示准确、运行稳定，与KJ90NB型监控系统兼容性好。现将具体试验情况总结如下：一、工业性试验研究过程本项目于2011年1月开始实施，项目组首先到本项目试验基地——东曲矿实地考察，了解该矿使用的监控系统型号、配置和功能，与东曲矿通风科技术人员一起制定了“GJX4光纤甲烷传感器井下工业性试验研究实施方案”（详见附件1）。依据实施方案，武汉理工大学于2011年2月26日把首批4台试验用GJX4甲烷传感器运送到东曲矿，在完成了该批传感器在井上的调试与观察运行之后，于28日安装到井下，分别在14214工作面T1、14313工作面皮顺T1和皮顺T2等地点在系统运行，另有一台在监控队调试室观察运行。东曲矿通风科技术人员，依据“GJX4光纤甲烷传感器井下工业性试验研究实施方案”的要求，记录试验数据，并与附近悬挂安装的热催化甲烷传感器的检测结果进行对比，而且在试验过程中，不再对GJX4光纤甲烷传感器做任何调校。2011年8月武汉理工大学又发送4台GJX4甲烷传感器到东曲矿，分别安装在掘四18309皮顺T2、开二860东翼回风巷延伸T1、采掘准备队12410低抽巷T1、开一28202高抽运输巷T2等地点。鉴于东曲矿新近购买了一批重庆煤科院生产的“矿用隔爆兼本安直流稳压电源KDW0.3/660（A）”，该电源箱输出直流电压为24V，采用两级过流和过压保护，允许外接的电容最大值为2.2uF，武汉理工大学第一和第二批发送给东曲矿的GJX4甲烷传感器因其输入电容稍大，不能直接跟该型号电源箱连接，为此，课题组采用在传感器的电源输入端串接入一个NTC功率电阻，抑制传感器启动瞬间的电流，从而能够保证GJX4甲烷传感器能够顺利接入KDW0.3/660（A）电源箱和KJ90-F16井下监控分站。2011年12月5日武汉理工大学寄发给东曲矿一台改进后的GJX4传感器，该传感器能够正常接入重庆煤科院KDW0.3/660（A）电源箱和KJ90-F16井下监控分站，兼容良好。二、已完成的工业性试验内容本项目严格按照合同要求实施各试验步骤，完成了全部的试验内容，达到了理想的试验效果，突出体现了GJX4光纤甲烷传感器的长期稳定性和对煤矿井下各类环境的较强适应性。1、系统的安装与布设试验完成了在综掘工作面、综采工作面、炮掘开拓面等地点安装布设GJX4光纤甲烷传感器的试验。2、系统对矿井恶劣环境的适应性试验把GJX4光纤甲烷传感器安装于井下综掘工作面、综采工作面、炮掘开拓面等不同地点，试验过程中不再对传感器进行任何形式的调校与维护，记录与对比传感器运行于各种不同的采煤工况下的监测数据，考察了传感器对高湿度、高粉尘、震动冲击等环境的适应性能。3、系统与煤矿现有安全监测系统的兼容性试验东曲煤矿使用的是煤科院重庆分院生产的井下监控系统，根据购置的批次不同，井下使用有多种电源箱和监控分站。通过与现用的多种电源箱和监控分站配接使用，考察了GJX4光纤瓦斯传感检测仪硬件的适应性和软件的匹配性。4、长期稳定性试验无维护连续在网运行，将其监测数据与人工现场检查、原有传感器监测数据进行偏差对照，对连续在网稳定运行时间等进行对比分析评价，确定了维护与调校周期大于6个月。5、现场维护与保养方法试验提出了现场维护与保养基本方法，完善了维护与保养基本程序。6、对GJX4型甲烷传感器进行了如下改进：1）对传感器的程序进行了修改，缩短了传感器的初始化时间。2）根据该传感器接入重庆煤科院KDW0.3/660（A）电源箱和KJ90-F16分站时出现的电源过流保护问题，武汉理工大学对电路做了修改，在电源引入端串接入一个NTC功率电阻，解决了GJX4与该系统的兼容性问题。3）修改了传感器标校程序，既方便了井下操作，也修正了瓦斯浓度小于0.10%时，直接显示为0.00%的情况。三、试验总结经过在井下各种环境和工况下近9个月的试验运行，已经完成和达到了项目预定的试验规模和试验环境，显示出GJX4光纤甲烷传感器能够适应煤矿井下的各类环境和工况，能够长期稳定、准确监测瓦斯浓度，能够跟现用的监控系统兼容，免维护运行周期在半年以上。1、通过GJX4型甲烷传感器和催化燃烧式甲烷传感器的对比，GJX4型光纤甲烷传感器的精确性和稳定性较好。虽然两台传感器显示稍有差值，但是变化趋势相同，且其差值符合AQ1029—2007的规定。并入KJ90NB矿井综合监控系统运行稳定，兼容性好。跟系统配接能够达到AQ1029—2007所规定的性能指标。2、通过悬挂安装在不同的环境，考核粉尘、潮湿水汽、振动、电磁干扰、高浓度瓦斯冲击以及CO、H2S、SO2等有害气体对传感器的影响。目前，已经确定CO、H2S、SO2等有害气体、潮湿水汽、振动、电磁干扰、高浓度瓦斯冲击对GJX4型甲烷传感器检测的准确性和稳定性没有影响。3、使用中，GJX4传感器维护周期大于6个月。维护操作仅需要对防尘滤片进行清洁处理，无需更换传感探头、无需重新标校，简单方便。相比现用的催化燃烧式传感器需要每周调校，大幅度减小了维修人员的工作量。4、能够与重庆煤科院生产的KJ90NB型监控系统及其多种型号的电源箱和井下监控分站良好兼容。5、经试验测试，GJX4光纤甲烷传感器各项技术指标符合煤矿安全规范要求，与该产品使用说明书及其企业标准规定一致。2011-12-19附表1：GJX4光纤甲烷传感器工业性试验情况简表序号安装地点数量使用情况备注114313皮顺2运行正常、工作面结束后拆除综掘工作面214214工作面1开始一直显示零，后经标校后一直运行正常。无维护运行9个月后显示偏差稍大，但仍符合AQ1029—2007的规定。综采工作面328202高抽运输巷1开始一直显示零，后经标校后一直运行正常炮掘开拓面418309皮顺1开始一直显示零，后经标校后运行正常综掘工作面512410低抽巷1运行正常综掘工作面6860东翼回风巷1运行正常炮掘开拓面7860东翼胶带巷1运行正常炮掘开拓面828202工作面1经改进后与KJ90-F16监控分站兼容良好，数据显示正常综采工作面、瓦斯涌出量较大