煤矿安全监测监控培训课件.ppt

煤矿安全监测监控系统 第一部分 安全基本知识 第二章煤矿安全监测监控工的特殊性 本章培训与考核要点 了解煤矿作业特点 了解煤矿作业场所常见的危险 了解煤矿安全监测监控工在防治煤矿灾害中的重要作用 掌握对煤矿安全监测监控工的职业道德要求和安全职责要求 第一节煤矿作业特点 我国大多数煤矿地质条件复杂 绝大多数为井工开采 煤矿井下作业的特点主要表现在以下几个方面 1 多为井下作业 条件相对艰苦 我国95 以上的煤矿是井下作业 井深平均在400m以上 工作环境与地面相比要艰苦得多 2 地质条件复杂 自然灾害严重 矿井瓦斯 煤与瓦斯突出 水 火 矿尘 破碎顶板及有毒有害气体威胁煤矿安全生产 甚至引发重大安全事故 3 煤矿生产工艺复杂 煤矿井下生产具有多工种 多方位 多系统立体交叉连续作业的特点 采煤 掘进 通风 机电 排水 供电 运输等各系统中 任何一个工种 任何方位或任何一个细小的环节出现问题 都可能酿 成事故 甚至造成重大 特大事故 4 工人井下作业时间长 劳动强度大 这种情况易使工作人员劳累疲乏 体能下降 反应迟钝 极易产生焦躁情绪 在煤炭生产过程中 还要随时随地与水 火 瓦斯 粉尘 顶板冒落 坠罐和跑车等多种灾害事故做斗争 5 煤矿事故总量多 重大 特大事故时有发生 容易造成群死群伤 煤矿是工矿企业中事故死亡人数最多的行业 6 煤矿机械化程度低 安全技术装备水平低 据统计 原国有重点煤矿的采煤机械化程度为75 43 综采机械化程度为59 42 综掘机械化程度为15 03 7 煤矿从业人员结构复杂 综合素质不高 我国煤矿用人过多 整体文化水平低 缺乏自我保护意识和能力 违章作业现象严重 8 职业危害特别是尘肺病危害严重 第二节煤矿安全监测监控工在防治煤矿灾害中的重要作用 煤矿安全监测监控是矿井生产中的重要环节 是联系地面和井下的 咽喉 部位 决定着矿井的生产安全 在矿井生产中占有非常重要的地位 防治煤矿灾害 最重要的是事故预防和事故发生后的应急救援 安全监测监控的主要作用是灾害预警和救援协调 安全监测监控工在灾害防治中的作用主要体现在以下几个方面 1 保障监测监控设备的正常运行 发现问题立即处理 自己不能处理的及时上报 2 加强事故预防工作 严密监控井下作业场所的安全状况 发现事故隐患立即按规定处置 3 灾害发生后 按照矿救灾指挥部的命令进行协调 处置 确保救灾命令及时下达 4 发生重大灾害时 安全监测监控工必须保持清醒的头脑 根据指挥部的命令坚守岗位 保证救灾工作的顺利进行 第三节煤矿安全监测监控工的职业道德和安全职责一 安全监测监控工的职业道德职业道德 是指适应各种职业要求而必然产生的道德规范 是人们在履行本职工作过程中应遵循的与人们的职业活动紧密联系的符合职业特点所要求的道德准则 道德情操和道德品质的总和 它包括职业观念 职业情感 职业理想 职业态度 职业技能 职业纪律 职业良心和职业作风等多方面的内容 煤矿安全 监测监控工的职业道德主要体现在以下几个方面 1 热爱矿山 热爱本职工作 2 在本质工作中 发扬艰苦奋斗 吃苦耐劳的精神 为煤矿企业发展做出应有的贡献 3 自觉服从组织和领导的指挥和一切工作的安排 遵守劳动纪律 认真履行岗位职责 勤奋工作 讲究工作效率 以求实 扎实 细致 认真的工作态度 努力完成工作任务和目标 4 自觉遵守国家法律法规和煤矿企业的各种规章制度 佩戴好劳动防护用品 持证上岗 时刻保持安全生产的警惕性 保护好自身和他人的安全 5 加强专业技术理论知识的学习 钻研技术 不断提高自己的业务能力和专业技术水平 对技术精益求精 勇于创新 争当一名技术精湛 业务熟练的技术骨干和行家里手 6 在工作中与同事密切配合 和睦相处 建立相互信任 相互尊重 相互配合 相互支持 相互帮助的良好关系 相互交流工作经验 团结协作 集体奋斗 齐心协力 共同做好本职工作 7 牢固树立 安全第一 的意识 保证安全生产条件 并在确保工程质量的前提下 尽量为煤矿企业节约资金 提高社会效益和经济效益 8 在工作中 爱护所使用的设备 对设备正确 谨慎地操作 并进行精心细致的检查 维护和保养 及时处理设备故障 使设备处于良好的运转状态 9 在工作中虚心向师傅 同事学习 学习他们的专业技术和道德品质 弥补自己的不足 积极进取 不断提高自身的综合素质 二 安全监测监控工安全生产责任制 1 认真贯彻落实党的安全生产方针和上级安全指示 指令 严格遵守安全纪律 法规和有关规章制度 对本岗位的安全工作负直接责任 2 能够熟练的进行监测监控设备各种运行方式的操作及应掌握的检查试验的操作 做到 三知四会 知设备的结构 性能 安全设施的原理 会操作 会维修 会保养 会排除一般故障 积极参加有关的技术培训 不断学习提高自己的业务水平 持证上岗 3 按规定及时认真填写各种记录 严禁使用非法定计量单位 字迹要清楚 工整 不得出格或漏填 4 拒绝违章指挥 保证生产安全 5 掌握设备的运行情况 对存在的问题及时汇报处理 当出现影响安全的情况时 要及时采取有效措施 避免事故发生和扩大 并汇报有关部门 6 配合维修人员搞好设备的日常检修和停产检修 做好检修后的试运转 7 负责机房的各种设施 设备的管理及机房卫生 机房内严禁吸烟 8 强化重要场所的安全管理 严禁闲杂人员出入 第二部分 安全技术基础知识 第六章煤矿安全监控系统 本章培训与考核要点了解煤矿安全监控系统 掌握煤矿安全监控系统的组成与特点 了解常用的煤矿安全监控系统 第一节煤矿安全监控系统简介 煤矿安全监控系统是煤炭高产 高效 安全生产的重要保证 它是由单一瓦斯监测 就地断电控制的瓦斯遥测系统和简单的开关量监测模拟盘调度系统发展而来的 这些系统监测参数单一 监测容量小 电缆用量大 系统性价比低 难以满足煤矿安全生产的需要 随着传感器技术 电子技术 计算机技术和信息传输技术的发展及其在煤矿的应用 为适应机械化采煤的需要 煤矿安全监控系统已由早期的单一参数的监测系统发展为多参数单方面监控系统 例如环境安全 轨道安全 胶带运输 提升运输 供电 排水 矿山压力 火灾 水灾 煤与瓦斯突出 大型机电设备运行状况等监控系统 环境安全监控系统主要用来监测瓦斯浓度 一氧化碳浓度 二氧化碳浓度 氧气浓度 硫化氢浓度 风速 负 压 湿度 温度 风门状态 风窗状态 局部通风机开停 主要通风机开停 工作电压 工作电流等 并实现瓦斯超限声光报警 断电和瓦斯风电闭锁控制等 提升运输控制系统主要用来监测罐笼位置 速度 安全门状态 摇台状态 阻车器状态等 并实现推车 补车 提升闭锁控制等 供电监控系统主要用来监测电网电压 电流 馈电开关状态 电网绝缘状态等 并实现漏电保护 过流保护 馈电开关闭锁控制等 水监控系统主要用来监测水仓水位 水泵开停 水泵工作电压 电流 阀门状态 流量 压力等 并实现阀门开关 水泵开停控制等 火灾监控系统主要用来监测一氧化碳浓度二氧化碳浓度 氧气浓度 温度 压差等 并通过风门 风窗控制实现均压灭火控制等 矿山压力控制系统主要用来监测地音 顶板位移 位移速度 位移加速度等 并实现矿山压力预报 煤与瓦斯突出监控系统主要用来监测煤岩体声发射 瓦斯涌出量 工作面煤壁温度等 并实现煤与瓦斯突出预报 第二节煤矿安全监控系统的组成与特点一 系统的组成煤矿安全监控系统一般由传感器 执行机构 分站 电源箱 或电控箱 主站 含显示器 打印机 电视墙 或投影仪 模拟盘 多屏幕 大屏幕 管理工作站 服务器 路由器 UPS电源 电缆和接线盒等组成 如下图所示 二 系统的特点煤矿井下是一个特殊的工作环境 有易燃可燃性气体和腐蚀性气体 潮湿 有淋水 矿尘大 电网电压波动大 电缆干扰严重 空间狭小 监控距离远 因此 煤矿安全监控系统不同于一般工业监控系统 它具有如下特点 1 电气防爆 煤矿安全监控系统工作在有瓦斯和煤尘爆炸性环境的煤矿井下 因此 煤矿安全监控系统的设备必须是防爆型电气设备 2 传输距离远 煤矿安全监控系统的传输距离至少要达到10km 3 网络结构宜采用树形结构 煤矿安全监控系统的传输电缆必须沿巷道敷设 挂在巷道壁上 由于巷道为分支结构 且分支长度可达数千米 因此 为便于系统安装维护 节约传输电缆 降低系统成本 宜采用树形结构 4 监控对象变化缓慢 煤矿安全监控系统的监控对象主要为缓变量 因此 在同样监控容量下 对系统的传输率要求不高 5 电网电压波动大 电磁干扰严重 由于空间小 采煤机 运输机等大型设备启停和架线电机车火花等造成电磁干扰严重 6 工作环境恶劣 煤矿井下除有瓦斯 一氧化碳等易燃易爆气体外 还有硫化氢等腐蚀性气体 矿尘大 潮湿 有淋水 空间狭小 因此 煤矿安全监控设备要有防尘 防潮 防毒 抗机械冲击等措施 7 传感器 或执行机构 宜采用远程供电 煤矿安全监控系统的电源供给 要受到电气防爆要求的限制 由于传感器及执行机构往往设置在工作面等恶劣环境中 因此不宜就地供电 现有煤矿安全监控系统多采用分站远距离供电 8 不宜采用中间继电器 煤矿井下工作环境恶劣 监控距离远 维护困难 若采用中间继电器则会延长系统传输时间 中间继电器是有源设备 故障率较无中间继电器系统高 在煤矿井下 电源的供给受电气防爆的限制 在中间继电器处不一定好取电源 当采用远距离供电时 需要增加供电芯线 因此不宜采用中间继电器 第三节煤矿常用安全监控系统 一 KJ90型煤矿综合监控系统 一 主要功能及用途1 功能及用途KJ90型煤矿综合监控系统是以工业控制计算机为中心的 集环境安全 生产安全 信息管理 工业图像和多种子系统为一体的分布式全网络化新型煤矿综合监控系统 以其技术的先进性和实用性深受煤矿用户的欢迎 是我国目前推广应用较广 具有一定影响的煤矿监控系统之一 KJ90型煤矿综合监控系统能在地面中心站连续自动监测矿井各种环境参数 并实现网上实时信息共享和发布 每天输出监测报表 对异常情况实现声光报警和超强断电控制 2 主要特点 1 系统地面中心站监控软件采用模块化面向对象设计技术 网络功能强 集成方式灵活 可适应不同规模的需要 2 支持Windows9X NT WEB环境 操作简单直观纠错能力强 3 具有独特的三级断电功能 可进行传感器就地断电 分站程控断电 中心站手控断电和分站之间的交叉断电 4 具有数据密采功能 允许多点同时密采 最小实时数据存储间隔可达1s 5 可挂接火灾监测子系统 瓦斯抽采监测子系统 电网监测子系统 工业电视系统等 便于统一管理 6 具有实时多屏多画面显示 最多可带16台显示器 屏幕显示方式可由用户设置组合成不同结构 并可配接大屏幕液晶投影系统 7 地面中心站监控信息和工业监控图像可通过射频和视频驱动系统进入闭路电视系统 8 网络终端可在异地实现监控系统的实时信息和文件共享 网上远程查询各种监测数据及报表 调阅显示各种实时监视画面等 9 多种类型的分站可独立工作 自动报警和断电 可自动和手动初始化 具有风电瓦斯闭锁功能 10 井下监控分站具有就地初始化功能 采用红外遥控方式 当分站掉点后初始化数据不丢失 当井下分站与地面中心失去联系时 分站可自动存储2h的数据 11 监视屏幕显示生动 具有多窗口实时动态显示能力 画面可由用户编排 交互能力强 12 具有强大的查询及报表输出功能 可以数据 曲线 柱图方式提供班报 日报 旬报 报表格式可由用户 自由编排 13 可同时显示6个测点的曲线 并可通过游标获取相应的数值和时间 显示曲线可进行横向或纵向放大 同时提供对曲线的分析注释文字编辑框 查询时间段可任意设定 14 断电控制具有回控指令比较 可确保可靠断电 当监测到馈电状态与系统发出的断电指令不符时 能够实现报警和记录 15 完善的密码保护体系 只有授权人员才能对系统关键数据进行操作保护 3 数据传输装置KJ9010型数据传输装置是系统的一个重要部分 用来实现地面中心站监控主机与井下分站之间的电气本安隔离及信号转移 它既支持时分制基带 也可以DPSK方式通讯 通讯速率达2400bit s 4 监控分站及电源 监控分站及电源是KJ90型煤矿综合监控系统的核心设备之一 具有智能化程度高 功能强 结构简洁灵活和系列化等特点 主要完成实时信号采集 预分析处理 现实控制 数据通讯及传感器集中供电等功能 为矿用隔爆兼本质安全型产品 适用于有爆炸性危险的场所 二 工作原理和主要结构KJ90型煤矿综合监控系统主要由地面中心站 数据传输接口 网络设备 图形工作站 多媒体网络终端 井下系列化监控分站及电源 各种矿用传感器 控制器及监测子系统等组成 其系统原理框图如下图所示 三 主要技术指标及系统设备1 主要技术指标系统容量128MB传输制式时分基带 DPSK调制传输速率2400bit s电缆芯数4芯传输距离20km模拟量输入2 4 8开关量输入2 4 8模拟量传感器信号制式1 5mA4 20mA200 1000Hz分站功能设置手动 2 系统主要设备 1 地面中心站 主机为586 166M以上工业机 终端机为P 以上 监控软件运行平台为Windows9X NT WEB 2 数据传输接口 通讯速率为2400bit s 传输方式为时分制基带或DPSK 电源电压为220VAC 隔离电压为1500V 与计算机接口为标准RS 232C 3 监控分站与电源 KFD 2型大分站 8个模拟量 8个开关量 8个控制量 KFD 3型中分站 4个模拟量 4个开关量 4个控制量 KFD 3B型小分站 2个模拟量 2个开关量 2个控制量 输入信号制 200 1000Hz 1 5mA 4 20mA 1 5mA 模拟量和开关量可任意互换 4 远程断电器 KDD 容量36V 5A KDD 型 容量660V 0 3A 断电距离大于10km 3 配置的主要传感器低浓度瓦斯传感器KG9701型高浓度瓦斯传感器KG9001B型风速传感器CW 1型负压传感器KG9501型温度传感器KG9301型一氧化碳传感器KG9201型水位传感器KJ92型烟雾传感器KG8005型氧气传感器KG8903型设备开停传感器KTC 90型风门开关传感器KG92 1型顶板动态传感器KG9302型 顶板压力传感器KG9303型馈电开关传感器KG9401型声光报警器AGS型二 KJ95型煤矿综合监控系统1 监测监控系统功能 1 可以监测瓦斯 风速 负压 一氧化碳 烟雾 温度 风门开关等环境参数 也可以监测煤仓煤位 水仓水位 压风机风压 箕斗计数 各种机电设备开停等生产参数和电压 电流 功率等电量参数 以及输送带跑偏 输送点速度 轴承温度 机头堆煤等各种机电设备的运行情况 2 可以配接输送带集中控制 轨道运输信息 电子监测等子系统 以实现局部环节的自动化 3 可以在全监测系统范围内通过便携式调试电话机与地面中心站或分站 传感器之间进行语音通信 4 工作人员可以在中心站利用鼠标通过PC机CRT上的对话框进行各种操作 以便对矿井设备配置和测点进行生成操作 5 可以方便地在屏幕上绘制各种图形 6 可以方便地由用户自行生成各类表格 7 通过主机的RS 232串行口实时地与分站设备进行广播式通信 8 通过主机的RS 232串行口实时地与模拟盘进行广播式通信 9 主机上插网卡 即可实现监测系统直接上网 10 可以配接绘图仪 以便绘制各种图形和监测曲线 11 可以配接大屏幕或投影机 以便在更大的面积上显示更多的工艺流程模拟图 监测曲线 表格和文字以及主机CRT上所能显示的全部内容 12 可通过扫描仪输入图像图片资料 并进行图文编辑 13 对各类报警信息进行处理 并实时地进行存储和报警 14 对监测到的实时数据进行处理 模拟量每2min存储一个平均值 开 停信息按小时计时 累积量按小时计时并存储 15 通过主机CRT可显示以下信息 系统生成及操作 测点生成及操作 时钟和日期显示 工艺流程模拟图形显示 各测点数据表格显示 模拟量参数的实时值表格 二维或三维柱状图 圆饼图 变化曲线显示 开关量的实时值 累计开 停时间显示 累计量的实时值及累计值显示 各类报警表格曲线 系统相关设备及软件操作说明显示 16 在井下高智能分站上主要可完成以下功能 实现采煤工作面 掘进工作面以及串联通风情况下的风电瓦斯 闭锁 电网停电后 可继续工作2h 分站上有液晶显示窗口 一次可显示16个汉字和字符 可存储24h的瓦斯数据 并能以曲线形式显示出来 该分站可单独使用 也可以作为分站一级设备使用 2 调度通信系统功能 1 可与地面交换机配接 实现一次等位拨号 或单独采用局间中继入网 2 系统采用分散铃流 铃流故障时 只影响所在用户电话机 铃音有两种 即符合和单音 易识别来自地面交换机 复合音 和程控调度交换机 单音 的振铃 3 调度台上有24位数字显示 每个键有红绿灯对位显示 运行状态清晰 操作方便 话机有16位键 其中4位是功能键 4 有单呼 群呼 全呼及单扩 群扩 全扩等功能 5 有会议调度功能 可召开小型 大型及全体会议 6 除具有强入 强拆 通话监听业务外 还具有话机监听功能 7 有禁止功能 8 有语言信箱功能 9 具有用户线路查询功能 10 紧急状态下实现双向呼叫 并可录音 及时与调度室扩音监听 11 具有无需用户按话机的免提键 12 交换机的输出端子位本安型 无需通过外接耦合器等防爆安全装置 二 主要技术参数KJ95型煤矿综合监控系统的主要技术参数 系统容量255MB传输制式时分基带光纤CMI半双工 传输速率1200bit s 光纤300 2400bit s电缆芯数2芯传输距离15km模拟量输入8 16开关量输出6模拟量传感器信号制200 1000Hz分站功能设置手动 三 系统组成及工作原理调度通信系统主要由程控交换机 操作台 传输电缆 和井下扩音自动交换机等设备组成 第七章煤矿安全监测传感器 本章培训与考核要点了解传感器的基本知识 掌握甲烷检测传感器 一氧化碳传感器 氧气传感器 风速传感器 压差传感器和开关传感器等传感器的特点 功能及工作原理等 第一节传感器 一 传感器简介传感器是一种借助于敏感元件 对被测物理量 一般为非电量 进行检测和信号变换 输出模拟量信号或开关量信号的装置 传感器主要由敏感元件 转换元件 测量及交换电路和电源等组成 如下图所示 在矿井监测领域又将敏感元件和转换原件统称为传感元件 二 基本概念1 量程量程是指传感器正常工作时的最小输入值与最大输入值之间的范围 2 精确度精确度是精密度和准确度两者意义的总和 3 灵敏度表明传感器在稳态工作时输出增量对输入增量的比值称为灵敏度 4 线性度线性传感器测出的输入 输出曲线与某一规定直线不吻合的程度 称为非线性误差 或称为线性度 5 回滞回滞是指输入量在进程和回程时 输入 输出关系特性曲线不一致的程度 6 稳定性传感器的稳定性 一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化 用所谓的稳定度表示 二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的不变化 用影像量表示 7 重复性重复性是指传感器沿同一方向变化时 在全量程范围内连续进行多次测试 所得到的各特性曲线重复程度 三 常用煤矿安全监测传感器类型常用煤矿安全监测传感器有甲烷检测传感器 一氧化碳传感器 氧气传感器 烟雾传感器 风速传感器 压差传感器 温度传感器 开关量传感器等 第二节甲烷检测传感器 煤矿常用的甲烷传感器 按检测原理可分为催化燃烧 热导 气敏半导体 红外探测技术等 一 催化燃烧式甲烷传感器催化燃烧式甲烷传感器的检测原理为 传感元件 含敏感元件 以下同 表面的甲烷 或可燃性气体 在催化剂的催化作用下 发生无焰燃烧 放出热量 使传感元件温度上升 进而使传感元件电阻变大 通过测量传感元件的电阻变化就可测出甲烷气体的浓度 催化燃烧式甲烷传感元件有铂丝催化元件和载体催化元件两种 二 热导式甲烷传感器热导式甲烷传感器的工作原理是利用甲烷的热导率高于新鲜空气的热导率 通过热敏元件测量甲烷空气混合物 热导率的变化 进而测得甲烷空气混合物浓度的变化 由于气体的热导率随温度的增大而增大 因此 环境温度的变化也将影响热导式甲烷传感器的测量精度 热导式甲烷传感器必须对环境温度进行补偿 并保持气室温度恒定 热传导 热对流和热辐射决定了气室内的热交换 当温度不高时 热交换主要取决于热传导和热对流 并且气室尺寸和气体流速对对流的影响 会进一步造成对热导式甲烷传感器测量值的影响 空气中甲烷浓度的微量变化很难通过甲烷空气混合物热导率的变化测得 因此 热导式甲烷传感器目前主要用于高浓度甲烷检测 三 KG9701型智能低浓度甲烷传感器1 功能及特点主要用于监测煤矿井下环境气体中的甲烷浓度 是煤矿预防瓦斯突出和瓦斯爆炸必不可少的测量仪表 它可以连续自动地将井下甲烷浓度转换成标准电信号输送给关联 设备 并具有就地显示甲烷浓度值 超限声光报警等功能 具有性能稳定 测量精确 响应速度快 结构坚固 易使用和易维护等特点 并且增加了遥控调校 断电控制 故障自校自检等新功能 2 主要技术指标测量范围 0 4 00 CH4 0 10 00 CH4 测量精度 0 1 00 CH4 0 10 CH41 00 2 00 CH4 0 20 CH42 00 4 00 CH4 0 30 CH44 00 10 00 CH4 8 00 真值 相对误差 元件检测反应速度 20s调校周期 1个月使用寿命 1 5a信号带负载能力 0 400欧姆报警方式 二级间歇式声光报警 85dB A 能见度 20m报警点范围 0 5 2 5 连续可调 采样方式 限制扩散式整机工作电压 9 24VDC传输距离 3km 供电18VDC 使用1 5m 截面铜芯电缆 输出信号 200 1000Hz 1 5mADC防爆型式 ExibdI矿用本质安全兼隔爆型四 KG9001B型智能高浓度甲烷传感器1 功能及特点主要用于监测高瓦斯煤矿井下环境气体中的甲烷浓度 可以连续自动地将井下甲烷浓度转换成标准电信号输送给关联设备 并具有就地显示甲烷浓度值和超限声光报警等功能 具有性能稳定 测量精确 响应速度快 结构坚固 易使用和易维护等特点 增加了遥控调校 断电控制 故障自校自检等新功能 大大节约了使用与维护费用 2 主要技术指标测量范围 0 100 00 CH4 测量精度 0 1 00 CH4 0 10 CH41 00 2 00 CH4 0 20 CH42 00 4 00 CH4 0 30 CH44 00 40 00 CH4 8 00 40 00 100 00 CH4 10 00 真值 相对误差 元件检测反应速度 30s调校周期 1个月使用寿命 1 5a信号带负载能力 0 400欧姆报警方式 二级间歇式声光报警 80dB A 能见度 20m报警点范围 0 5 2 5 连续可调采样方式 扩散式整机工作电压 9 24VDC整机工作电流 70mADC传输距离 2km 供电18VDC 使用1 5m 截面铜芯电缆 输出信号 200 1000Hz 1 5mADC防爆型式 ExibdI矿用本质安全兼隔爆型 3 使用方法将传感器安装在现场需要测量甲烷浓度的地点 用四芯电缆与监测系统 分站等 连接 使用前应用新鲜空气及标准甲烷气体对传感器进行标校 在使用过程中 每3周对传感器标校一次 五 GJG10H型智能红外甲烷传感器1 功能及特点主要由于监测煤矿井下环境气体中的甲烷浓度 采用国际最新非色散红外探测 NDIR 技术研制而成的新一代测量仪表 是煤矿预防瓦斯突出和瓦斯爆炸的更新换代产品 可以实现井下甲烷浓度的实时测量 具有就地显示甲烷浓度值和超限声光报警等功能 并且能够连续自动地将井下甲烷浓度转换成标准电信号输送给关联设备 具有测量准确 反应速度快 标定周期长 不受其它气体影响 测量范围宽 功耗低 使用寿命长等特点 仪器软件上采用智能化设计 易于维护和调校 大大节约仪器的使用与 维护费用 2 主要技术指标测量范围 0 10 00 CH4分辨率 0 01 CH4测量精度 0 1 00 CH4 0 10 CH41 00 2 00 CH4 0 20 CH42 00 4 00 CH4 0 30 CH44 00 10 00 CH4 8 00 真值 相对误差 元件检测反应速度 20s调校周期 1个月使用寿命 5a信号带负载能力 0 400欧姆报警方式 间歇式声光报警 85dB A 能见度 20m报警点范围 0 5 2 50 连续可调断电点范围 0 5 2 00 连续可调采样方式 限制扩散式整机工作电压 9 24VDC 18VDC 51mA传输距离 3km 供电18VDC 使用1 5m 截面铜芯电缆 输出信号 200 1000Hz 1 5mADC 均线性对应0 00 1 00 CH4 防爆型式 ExibdI矿用本质安全型第三节一氧化碳传感器井下空气中一氧化碳较高时 会使人中毒 同时 一氧化碳浓度又是预测和监测煤炭自然发火 胶带输送机火灾等的主要技术指标 因此 一氧化碳监测是矿井安全监测的主要内容之一 一氧化碳传感器按其工作原理可分为电化学式和红外吸收式等 一 电化学式一氧化碳传感器电解质溶液与电极间发生化学能与电能之间的转换称为电化学反应 电化学反应是氧化还原反应 不同物质的氧化还原反应必须在一定的电极电位下进行 如果阳极电 位高于氧化还原的可逆电极电位 则这个电对中的还原物质被氧化 反之 这个电对中的氧化物质被还原 二 红外线吸收式一氧化碳传感器不同原子结合成的气体分子对特定波长的红外线具有吸收能力 其吸收波长取决于原子种类 原子核质量 结合强弱 光谱位置等 当气体压力 气室长度 入射光强一定时 气体对特定光的吸收强度取决于气体分子浓度 三 KGA3型煤矿用电化学式一氧化碳传感器1 功能及特点KGA3型煤矿用电化学式一氧化碳传感器是矿用连续检测矿井下一氧化碳浓度的高精度仪表 该传感器能够实时地测量并且显示矿井下的一氧化碳浓度 而且根据浓度值的大小产生声光报警信号 输出与一氧化碳浓度相对应的模拟信号 能在具有瓦斯 煤尘爆炸危险的矿井内 对煤层自然发火 机电设备 运输机胶带事故等多种因素可能引发火灾和爆炸事故进行早期的预测和预报 该传感器 可以与煤矿监测系统相兼容 也可以独立使用于多种矿用火灾检测系统 主要特点为 1 传感器使用国外的进口检测元件 采用新型的单片微机和高集成度数字化电路 电路结构简单 调试和维护方便 2 具有红外遥控调校零点 灵敏度 报警点等功能 使得传感器的调校特别方便 3 传感器具有自检测功能 使得仪表的使用和维护更加简单 2 传感器使用条件 1 环境温度 0 40 2 相对湿度 98 25 3 大气压力 80 110kPa 4 风速 0 8m s 5 无显著振动和冲击的场合 6 煤矿井下有爆炸性混合物 但无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合 3 主要技术参数防爆型式 矿用本质安全型防爆标志 ExibI量程 0 200 10 6或 0 500 10 6或 0 1000 10 6基本误差 0 50 10 6 4 10 6 50 200 10 6 4 3 测量值 10 6 200 1000 10 6 4 5 测量值 10 6传感器电源 直流12 18V遥控器电源 普通干电池2节工作电流 50mADC过载范围 150 响应时间 40s 报警方式 间歇式声光交替输出信号 2001000Hz频率 加1k欧姆电阻输出幅度大于5V通气流量 200mL min结构参数 外形尺寸280mm 180mm 68mm4 安装和使用方法一氧化碳传感器应布置在巷道的上方 不影响行人和行车 垂直悬挂 距离不得大于3000mm 距巷壁不得小于200mm 将传感器按正确的接线方法接线后方可通电 通电30min 使传感器进入稳定状态后 传感器显示值为一氧化碳的浓度值 注意 固定支架应牢固可靠 传感器应垂直固定 安装地点应无淋水 安装时应防止剧烈冲击和震动 第四节氧气传感器 煤矿中检测氧气常用的方法主要有气相色谱法 电化学法和顺磁法 现在常用的是电化学法 由于透过薄膜的氧气量与氧气压力有关 故大气压力对输出电流的大小有影响 当使用地点与标准地点大气压力有较大差异时 特别是在开采深度较大的矿井中测定时 其值应进行修正 另外 温度对仪器的指示也有一定的影响 需用热敏电阻或者其它方法进行补偿 仪器的使用环境温度为0 40 一 AY 1型氧气检测仪1 概述AY 1型氧气检测仪主要用于煤矿井下各类环境中 氧气浓度的测定 该氧气检测仪为本质安全型 2 主要技术指标测量范围 0 25 O2基本误差 不含温度变化影响 1 O2温度变化影响 10 40 时 1 5 O20 10 时 3 5 O2响应时间 20s测氧燃料电池电动势 750mV测氧元件端电压 120mV测量元件工作寿命 6个月环境温度 0 40 相对湿度 98 外形尺寸 125mm 62mm 40mm质量 300g3 使用 检测 1 使用前的准备 该仪器出厂时氧气扩散孔处于被密封状态 检测仪指示值在21 O2以内 因此 使用前应先旋下密封盖 此时电表指示值如迅速回升到接近21 O2 证明仪器工作正常 电表机械零位的调整 为了消除仪器在运输过程中因振动而引起的电表机械零位的变化 在第一次使用前应对机械零位进行检验 2 标准值 21 O2 的调整 为了保证仪器的测量精度 使用前应进行标准值的调整 即以新鲜空气为标准 通过调节仪器指示值的调准电位器旋钮可将指示值调准在21 O2 由于该仪器的使用受气压的影响 因此 标准值最好在井下接近使用深度 温度的条件下的新鲜空气中调准 3 检测方法 仪器经零位和标准值调准后即可用于检测 仪器的采样方式有两种 即自然扩散和气球吸入两 种方法 自然扩散测量 只要将仪器置于被测气体环境 就能迅速指示出氧气浓度值 气球吸入测量 当测量管道密闭区或高顶部分的氧气浓度 仪器的探头不能直接接触被测气体时 可利用附件 采样器 用气球将被测气体连续输入仪器的扩散孔内 约1min后即可读出氧气浓度值 4 注意事项 仪器出厂后 由于测氧元件一直与大气中的氧气接触 并开始起化学反应 其使用寿命 工厂一般保证为出厂后8个月内有效 因此 用户收到仪器后应立即开箱使用 不要闲置 仪器读数时应尽量处于水平位置 否则将会引起较大的误差 当仪器由较低温度处拿到较高温度处时 空气中的水蒸气将在测氧元件表面产生一层水珠而影响氧气的渗透 使仪器产生较大的测量误差 测氧元件是该仪器的关键器件 用704胶封在元件密封盒内 一般情况下不得随意开封 更不得用坚硬锐器碰触 以免损伤测氧元件 二氧化碳能引起测氧元件内的电解液碳酸化 以致降低测氧元件的使用寿命 因此 仪器在使用 保管中应避免长期接触CO2气体 当仪器在新鲜空气中调准电位器 并且电路正常的情况下如果出现指示值大于25 O2或标准值调不到21 O2时 则说明测氧元件使用寿命已到或失效 应重新更换测氧元件 当测氧元件失效时 应打开仪器后盖取下连线 换上新元件后接好连线 并将扩散孔处的密封盖旋下 电表指针即迅速指示接近21 O2 此时证明元件工作正常 仪器可以投入使用 二 GY25型矿用氧气传感器1 功能GY25型矿用氧气传感器是煤矿智能式本质安全型传感器 可广泛用于矿井中需要测量氧含量的场所 具有连续检测 数字显示 电信号输出等功能 与矿井监测系统配套使用 可实现遥测与检测自动化 2 主要技术指标测量范围 0 25 O2测量误差 25 O2F S输出信号 200 1000Hz工作电源 18VDC 矿用隔爆兼本质安全电源 工作电流 100mA工作方式 扩散式连续工作响应时间 60s环境条件 环境温度0 40 相对湿度 95 大气压力86 106kPa 防爆型式 ExibI矿用本质安全型输出信号可根据用户要求另行设置 第五节火灾探测器早期发现火灾隐患及判断火灾位置对火灾扑救工作有十分重要的意义 特别是外因火灾 及时进行扑救不仅能够避免矿井更大的经济损失 而且能有效防止风流紊乱 避免事故扩大造成人员伤亡 对火灾的探测 是以物质燃烧过程中产生的各种现象为依据 以实现早期发现火灾为前提 因此 根据物质燃烧过程中发生的能量转换和物质转换所产生的不同火灾现象与特征 产生了不同的火灾探测方法 一 火灾探测方法1 空气离化探测法空气离化探测法是利用放射性同位素释放的 射线将空气电离 使腔室 一般称为电离室 内空气具有一定的导电性 当烟雾气溶胶进入电离室内 烟粒子将吸附其中的带电离子 产生离子电流变化 此电流变化与烟浓度有直接关系 并可用电子探测器加以检测 从而获得与烟浓度有直接关系的电信号 用于确认火灾和报警 2 光电感烟探测法光电感烟探测是根据光散射定律 轻度着色的粒子 当粒径大于光波长时将对照射光产生散射作用 工作的 它是在通气暗箱内用发光元件产生一定波长的探测光 当烟雾气溶胶进入暗箱时 其中粒径大于探测光波长的着色烟粒子将产生散射光 通过置于暗箱内并与发光元件成一夹角 90 135 的光电接受元件收到的散射光强度 可以得到与烟浓度成正比的信号电流或电压 用以判 段火灾和报警 3 热 温度 检测法热 温度 检测法是根据物质燃烧释放出的热量所引起的环境温度升高或其变化率 升温速率 大小 通过相应的热敏元件 如双金属片 膜盒 热电偶 热电阻等 和相关的电子器件来探测火灾现象 4 火焰 光 探测法火焰 光 探测法是根据物质燃烧所产生的火焰光辐射 其中主要是红外光辐射或紫外光辐射 通过相应的红外光敏元件或紫外光敏元件和电子系统来探测火灾现象 5 可燃气体探测法可燃气体探测法主要用于对物质燃烧产生的烟气体或易燃易爆环境泄漏的易燃气体进行探测 这类探测方法是利用各种气敏元件及其导电机理或利用电化学元件的特性 变化来探测火灾与爆炸危险性 根据使用的气敏元件不同分为热催化型 热导型 气敏型和三端电化学型四种 其中 热催化型是利用可燃气体在有足够氧气和一定高温条件下 发生在铂丝催化元件表面的无焰燃烧 放出热量并引起铂丝元件电阻变化 从而达到探测的目的 热导型是利用被测可燃气与纯净空气导热性的差异和在金属氧化物表面燃烧的特性 将被测气体浓度转换成相应热丝温度或电阻的变化 达到探测的目的 气敏型是利用灵敏度较高的气敏半导体元件吸附可燃气体后电阻变化的特性来达到探测的目的 三端电化学型是利用恒电位点电解法 在电解池内设置三个电极并施加一定的极化电压 以透气薄膜将电极和电解液与外部隔开 当被测气体透过薄膜达到工作电极时 发生氧化还原反应 从而产生与气体浓度成比例的输出电流 用于探测的目的 通常 热催化型和热导型不具有气体选择性 常以体积百分浓度表示气体浓度 而气敏型和电化学型具有气体选择性 并以摩尔浓度表示气体浓度 适于气体成分检测或低浓度测量 二 火灾探测器形式根据不同的火灾探测方法和各类物质燃烧时的火灾探测要求 可以构成各种形式的火灾探测器 并可按待测的火灾参数分为感烟式 感温式 感光式 或光辐射式 火灾探测器和可燃气体探测器 以及烟温 烟光 烟温光等复合式火灾探测器 煤矿常用的是烟雾传感器 三 BYT3270型烟雾传感器1 功能及特点BYT3270型烟雾传感器为矿用本质安全型监测仪器 该仪器主要用于井下易发生火灾的区域 如泵站 变电所 运输巷道 辅助通风机房等 对这些区域的火情进行烟雾监测 该烟雾传感器为离子感烟式传感器 当有烟雾通过通风孔进入探头时 放射源的离子流因烟雾的影响而发生变化 致使电路平衡受到破坏 因而探头有信号输出 传 感器控制电路接收到信号后 通过复位延迟滤波器约2s后使发光二极管导通 并通过复位计时器使发光二极管间断地闪亮 发出声光报警 与此同时 输出继电器RL1也间断地吸合与释放 使其常开与常闭触电输出信号 2 主要技术参数额定工作电压 12 1 10 VDC额定工作电流 10mA 正常状态 25mA 报警状态 工作方式 连续监测使用环境气流速度 0 3m s 0 8m s 加风罩 环境温度 5 40 相对湿度 95 最大不凝结 外形尺寸 190mm 190mm 350mm质量 5kg 3 安装 使用与维护 1 如下图所示 将传感器输入端与电源接通 传感器与供电电源之间的连续电缆的电感量与其电阻比值不得超过30 H 或电感量不得超过40 H 电缆应选用外径为7 8mm 截面积为0 3m 3以上 具有屏蔽层的橡套软电缆 2 如下图所示 将输出控制电缆接入 输出控制线应选用外径为7 8mm 截面积为0 75m 2以上的屏蔽橡套软电缆 3 连接无误后 检查仪器控制电路是否正常 检查方法是 将磁检验器贴紧辐射警告标志牌 约2s后 发光二极管闪烁 说明传感器控制电路工作正常 4 使用要求 1 传感器应设在被监控区危险点烟雾经过的通道中 2 传感器应垂直悬挂 其底部至顶板距离为0 75m 3 一般情况下 传感器应置于高危险点顺风向30 50m处 如考虑到烟雾的可能流向或改变方向 可在距第一台传感器下风向30m处放置第二台传感器 特殊情况下可按技术人员的指导进行设置 4 对于风速在0 3m s之间的情形 本仪器可作常规使用 对于风速在3 8m s之间的情形 本仪器必须使用风罩 5 任意台数的传感器可并联在网络上 在任何情况下 实际连接的传感器台数仅受所用电源的限制 但总电缆网络的电容值不得超过5 F 5 注意事项 1 传感器输出触电仅能控制鉴定合格的本质安全型电路 2 接通电源时必须注意极性 否则熔断器将会烧毁 在更换熔断器时 只能用厂方提供的熔断器 或图样上所规定的相同型号的熔断器 3 当需使用风罩时 箭头方向应为风流方向 否则会影响仪器使用性能 4 化学烟雾不能用来检查传感器 5 传感器不得在井下打开 6 传感器探头不允许用户拆开 如其内部由于灰尘过多而不能使用时 可送回厂方处理 6 维修与保管 1 传感器在使用过程中应定期检查 看其工作是否正常 2 保持仪器清洁 如防护外壳灰尘过多 有碍烟雾进入 使仪器灵敏度降低 一般可用真空吸尘器或其他方 法将灰尘清除 但防止在清除过程中误将灰尘吹入探头内 3 不使用的仪器应放于 5 40 相对湿度小于85 的室内 室内空气中不应有腐蚀性气体 第六节温度传感器 煤矿井下环境温度除了影响矿工的工作效率和身心健康外 还是煤炭自燃发火的重要指标之一 因此 矿井环境温度是矿井安全监测监控的重要内容之一 一 热电偶式 热电阻式与热敏电阻式温度传感器热电偶式温度传感器是将两种不同材料的导体连接在一起 形成一个闭合回路 当这种不同材料导体的两个结点 冷端和热端 之间存在温差时 就在两者之间产生电动势 在回路中形成相应大小的电流 热电阻式温度传感器是利用导体电阻随温度的变化而变化的原理来测量温度的 热敏电阻式温度传感器是利用半导体热敏电阻随温度变化而变化的原理来测量温度的 热敏电阻可分为正温度 系数 PTC 和负温度系数 NTC 两种 二 半导体温度传感器半导体温度传感器是利用半导体PN结正向电压随温度变化而变化的特性来测量温度的 半导体二极管正向电压温度特性 如下图所示 利用半导体三极管基极 发射极电压Ube温度特性及外接电路 就可测得环境温度的变化 集成电路传感器AN6701 AD590等就是将晶体管电路与恒源流电路 放大电路等集成在一个芯片上 因此 半导体温度传感器具有体积小 功耗低 响应快 线性度好 抗干扰能力强等优点 在矿井安全监控系统中获得了广泛的应用 三 红外温度传感器任何物体只要温度高于绝对零度 273 就会产生红外辐射 其辐射功率P随物体温度增高而增大 P T4式中 常数 5 6697 10 12 W c K4 T 物体的热力学温度 K 比辐射率 绝对黑体 1 0 非绝对黑体0 1 0 因此 可通过热敏电阻或光敏电阻测量红外辐热功率计算出物体的温度 红外测温具有测量灵敏度高 反应速度快 测温范围广 非接触测温 不影响被测温度场分布等优点 四 光纤温度传感器光纤温度传感器的工作原理较多 利用半导体才料吸收光谱特性随温度变化的原理研制出的装有GeAs 砷化锗 CdTe 碲化镉 等晶片的光纤温度传感器是其中的一种半导体GeAs CdTe对于波长小于 g g由半导体本身性质决定 的光几乎部吸收 并且随着温度的升高 g增大 因此 在发送光纤和接收光纤之间放入上述半导体晶片 在入射光强一定的情况下 通过测量接收光纤输出光信号的强弱 就可间接测得温度 五 KG9301型温度组合式传感器1 功能及特点KG9301型传感器采用高分子电解质电容敏感元件感湿及半导体敏感元件测温原理 全不锈钢外壳 双色发光二极管指示 绿 湿度 红 温度 监测参数 结构紧凑 该传感器为矿用本质安全型 适用于煤矿井下或地面较恶劣环境的条件下 同时监测湿度和温度两个参数 能就地交替显示湿度 温度值 连续输出湿度及温度两路信号 它的测量范围宽 性价比高 轻便结实 寿命长 稳定可靠 可与KJ90 KJ4 KJ1 TF200等监控系统配套使用 2 主要技术指标湿度 0 100 RH温度 0 40 测量误差 湿度 3 RH 30 95 RH 温度 0 4 工作电压 电流 12 24V 80mADC防爆类型 ibI 150 本质全型3 使用方法 将电缆的插头插入传感器下端左侧的多苾插座上 再将传感器与监测系统分站用专用电缆连接好 则传感器发光二极管应亮 并交替显温度 湿度地址和测量值 同时连续输出温度及湿度两路信号 投入正常运行 第七节风速 压差传感器在煤炭开采的过程中 总有瓦斯涌出 及时准确地测定巷道风速 经济合理地调整风速 风量 对保证井下良好的作业环境 防止瓦斯及自然发火事故具有非常重要的意义 因此 对矿井风速的监测是矿井监控的主要内容之一 常用的矿井风速传感器主要有超声波施涡式和超声波时差式两种 压差传感器主要用于连续监测矿井通风总负压 矿井风机差压 井下风门两侧压力差 矿井密闭墙内外压力差和风筒内外压力差等 是矿井通风安全参数测量的重要仪表 一般要求与各种监测系统配套使用 一 超声波旋涡式风速传感器超声波旋涡式风速传感器首先将风速转换成与风速成正比的旋涡频率 然后通过超声波将旋涡频率转换成超声波脉冲 再将超声梁上君子脉冲转换成电脉冲 从而测得风速 由于超声波旋涡式风速传感器具有寿命长 易维护 成本低等优点 因此在矿井监控系统中获得广泛应用 超声波旋涡式风速传感器优点 1 无运动部件 无机械磨损 性能稳定 使用寿命长 适于连续运行 2 输出信号就是与风速呈线性关系的脉冲频率信号 原理上没有零点漂移 且敏感元件灵敏度变化不会直接影响输出 测量精度高 3 输出信号不受流体特性 湿度 温度 压力 密度 矿尘 黏度等 影响 4 响应迅速 能辩别风向 二 超声波时差式风速传感器超声波时差式风速传感器是利用超声波的时差来测定风速的 超声波时差式风速传感器具有如下优点 1 属于非接触式 无机械传动 因为不干扰流体的状态 不影响测试点的风速分布 2 只基于时间 距离和角度的检测 因而不受流体压力 温度和湿度的影响 3 使用寿命长 性能稳定 转换精度高 缺点是结构复杂 造价高 体积大 三 FS 1型超声波旋涡风速传感器1 概述超声波旋涡风速传感器是对风速进行测量的仪器 其结构简单 无可动部件 精度高 性能稳定 使用寿命长 并且具有很宽的量程比 2 主要技术指标防爆型式 本质安全型测量范围 0 4 15m s信号输出 DC 0 1V 0 100mV 0 160mV电流 15 30mA耗电功率 2W发射电压 9 11V测量精度 0 1m s 2 风速值测头导线 5m 屏蔽电缆 环境温度 0 40 相对湿度 95 3 3 故障与修理 1 液晶显示器无显示模拟信号输出为零 这是