煤矿安全监测监控VIP

煤矿安全监测监控作业,郑煤集团职教中心李晓明,提供数据提前预防,报警断电闭锁防止事故发生和扩大,当事故发生时指示最佳救灾避灾路线,事故调查,概述,意义,第一代空分制,第三代时分制,第二代频分制,第四代分布式微处理器,煤矿监测监控技术的发展主要以信息传输技术的进步为代表,发展,以风定产,通风可靠,监测监控,先抽后采,管理到位,监控有效,抽采达标,郑煤集团一通三防十六字方针,国家局瓦斯治理十二字方针,方针政策,监控有效,监控有效的基本要求是：装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速1、“装备齐全”，就是监测监控系统的中心站、分站、传感器及网络装备等设备要齐全，安装设置要符合规定要求，系统运作不间断、不漏报。2、“数据准确”，就是瓦斯传感器必须按期调校，其报警值、断电值、复电值要准确，监控中心能适时反映监控场所瓦斯的真实状态。3、“断电可靠”，就是当瓦斯超限时，能够及时切断工作场所的电源，迫使停止采掘等生产活动；杜绝电源火花引爆瓦斯。4、“处置迅速”，就是要制定瓦斯事故应急预案，当瓦斯超限和各类异常现象出现时，能够迅速作出反应，采取正确的应对措施，使事故得到有效控制。,、煤矿作业的特点,、监测监控工在防治煤矿灾害中的作用,、监测监控工职业道德和安全职责,一、煤矿监测监控工的职业特殊性,、煤矿作业的特点,煤矿工人的一天献给上早八点的工友们5点半闹铃尖响好梦做半就得起床洗脸刷牙急急忙忙6点半散会到食堂吃油条来碗胡辣汤买馍带水有点慌张箭步如飞来到藻堂春衣脱尽换上冬装一年四季井下品尝澡堂走廊熙熙攘攘吹牛扯蛋好个繁忙帽斗矿灯我在整装整装待发领导在旁坐上候车有点发慌南北大巷春风发凉掖紧棉袄急走一旁遇到路口请勿直撞小心“黄军”就在身旁一路奔波到达巷道工友迟到领导骂娘罚款半百有点愁怅昨天夜晚有个工伤掉下煤壁把脚砸伤送到医院情况不朗领导发急大叫大嚷真是不幸奖金泡汤上山下山步伐艰难敲帮问顶犹如勘探皮带顺槽机器猛转噪音不止温度翻番脱下棉衫要过夏天打眼放炮还不算完攉渣运煤样样要干脱去长衫不敢偷懒,裸露双肩仍然淌汗民工苦难总理发言矿工苦难有谁看见领导提干不管矿难我辈无奈只有心酸喝口凉水擦擦热汗问声班长是否开饭两个小饼并不好咽一壶凉水不如稀饭队长大喊又要开干扔掉咸菜起身再战四点才要收工罢战披上长衫摔去煤炭抬头舒气四下观看工友兄弟全成黑炭来到澡堂先吸根烟池热淋凉有点难办好歹冲去身上泥炭抬头望去日落西山来到食堂望菜感叹饭不可口有点难咽两个馒头一份鸡蛋打开手机两个来电朋友有难要点银元女友短信关系中断只能笑笑无奈心酸心酸苦笑有点疲倦等待闹铃明天再干这就是我们的一天,煤矿工人的生活其实可短暂了,罐一下一上，一天过去了，嚎？罐一下不上，一辈子就过去了，嚎？上班这一天痛苦的事儿是啥，你知道嘛？就是“活干完了，时间不到，上不来”上班这一天最最痛苦的事儿是啥，你知道嘛？就是“时间到了，活没干完，还上不来”上班这一天最最最痛苦的事儿是啥，你知道嘛？就是“时间到了，活干完了，罐检修了！,张海超，河南省新密市工人。他被多家医院诊断为尘肺，但企业拒绝为其提供相关资料，在向上级主管部门多次投诉后他得以被鉴定，郑州职业病防治所却为其作出了“肺结核”的诊断。为寻求真相，这位28岁的年轻人只好跑到郑大一附院，不顾医生劝阻铁心“开胸验肺”，以此悲壮之举揭穿了谎言。其实，在张海超“开胸验肺”前，郑大一附院的医生便对他坦承，“凭胸片，肉眼就能看出你是尘肺”。张海超“开胸验肺”1年后：盼自己能活过7年；“很多人从”工伤“被拖成了”工亡“”；“不流血的工伤更需要重视”,井下作业，条件艰苦,职业危害特别尘肺病危害严重,从业人员复杂，素质有待提高,机械化程度低安全装备水平低,生产工艺复杂,工人作业时间长，劳动强度大,煤矿事故频发易造成群死群伤,地质条件复杂，自然灾害严重,、保障设备正常运行发现问题及时处理、上报,、加强事故预防严密监控井下安全状况，发现隐患按规定处理,、发生灾害时保持清醒头脑坚守岗位，保证救灾工作顺利进行,、灾害发生后按照救灾指挥部命令协调处理保证命令及时下达,、发生灾害时保持清醒头脑坚守岗位，保证救灾工作顺利进行,、灾害发生后按照救灾指挥部命令协调处理保证命令及时下达,防治煤矿灾害最重要的是事故预防和应急救援；安全监测监控的最重要作用是灾害预警和救援协调,、安全监测监控工在防治煤矿灾害中的重要作用,热爱矿山，热爱本职工作,在工作中虚心向同事和师傅学习,在工作中爱护所使用的设备,牢固树立“安全第一”的意识，保证安全生产条件,工作中与同事密切配合、和谐相处、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,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，讲求效率。,遵守法律法规和规章制度佩戴好劳动防护用品持证上岗,加强专业技术理论学习钻研技术不断提高自己的业务能力和专业技术水平,发扬艰苦奋斗，吃苦耐劳的精神,安全监测监控工的职业道德,3、监测监控工安全生产责任制,各级政府和监管部门的监督管理责任,生产经营单位主要负责人的全面责任,安全生产管理人员的管理责任,从业人员的岗位责任,工会的监督责任,安全生产责任制,（1）认真贯彻党的安全生产方针和上级安全指示、指令，对本岗位的安全工作负直接责任,（2）能熟练进行监测监控设备的操作，做到“三知四会”，参加安全培训，持证上岗,（3）按规定及时填写各种记录，严禁使用非法计量单位。,（4）拒绝违章指挥，保证生产安全,（5）掌握设备运行状况，对存在问题及时汇报处理,（6）配合维修人员搞好设备的日常维修和停产检修，做好检修后的试运转,（7）负责机房的各种设备、装备的管理及机房卫生，机房内严禁抽烟,（8）强化重要场所的安全管理，严禁闲杂人员出入,煤矿安全监控系统简介,煤矿安全监控系统的组成与特点,煤矿监控系统常见问题,煤瓦斯治理导航系统,二、煤矿安全监控系统,1、煤矿安全监测监控系统简介,矿井安全生产监测监控系统是一种能够自动采集和处理数据并进行相应控制的系统。它能够实现环境安全监测监控；设备状态监测监控；供电监控；水位监控；火灾监控；矿山压力控制监控；煤与瓦斯突出监控预报；等，有效地保障煤矿安全生产和矿工生命安全。煤矿安全规程第一百五十八条明确规定：“所有矿井必须装备矿井安全监测监控系统。矿井安全监测监控系统的安装、使用和维护必须符合本规程和相关规定的要求。,我国监测监控技术应用较晚，20世纪80年代初，从加拿大、法国、德国、英国和美国等引进了一批矿井安全生产监测监控系统（如DAN6400、TF-200、MINOS和SCADA），这些系统在我国煤炭行业中发挥了巨大作用，也为我国研制矿用监测监控系统提供了良好的借鉴。上述系统均是综合型监测监控系统，但侧重于安全参数的检测和控制，且这些监测监控系统存在如下问题：性价比过低，即系统价格过高，难以承受；主监测机的系统软件在文档处理上有些不符合我国企业实际情况；井下工作站的体积、质量比较大；技术服务上有缺陷；有些系统的技术并非一流。,我国煤矿监测监控系统的发展和存在问题,在引进国外监测监控系统的同时，通过消化、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后研制出KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13、KJ19、KJ38、KJ66、KJ75、KJ80、KJ92等监测监控系统。由于当时相当一部分监测监控系统由于技术水平低、功能和扩展性能差、现场维修维护和技术服务跟不上等原因，或者已淘汰、或者停产。因此造成相当一部分矿井无法继续正常使用已装备的系统。特别是近年来由于老系统服务年限将至，已无继续维修维护的必要，系统面临更新改造的机遇。,随着电子技术、计算机软硬件技术的迅猛发展和企业自身发展的需要，国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、KJF2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监测监控系统，以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统。同时，在“以风定产，先抽后采，监测监控”十二字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国各大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。因此，大大小小的系统生产厂家如雨后春笋般的不断出现，为用户提供了更多的选择机会、也促进了各厂家在市场竞争条件下不断提高产品质量和服务意识。,存在的问题：种类少质量差封闭性智能化,2、煤矿安全监测监控系统的组成与特点,传感器,电缆接线盒,UPS电源,路由器,服务器,管理工作站,电源箱,电视墙,分站,打印机,执行机构,主站,系统的组成,软件,传感器：将被测物理量转换为电信号，经3芯或4芯电缆与分站连接，并具有显示声光报警功能。,执行机构：将控制信号转换为被控物理量，使用矿用电缆与分站连接。,分站：接收传感器信号传送主站，同时接收主站信号，控制执行机构动作；传感器、执行机构距离一般不大于2KM，分站距离主站一般不大于10KM，树型、星型,电源箱：将井下交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2小时的备用电源,主站（或传输接口）：接收分站信号送主机处理；接收主机信号送分站；完成井下本安型设备与井上非本安设备的隔离。,主机：接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警控制打印与输出、与管理网络连接,投影仪、电视墙：扩大显示面积，便于在调度室远距离观察,管理工作站(或远程终端)：一般设置在矿长及总工办公室，以便随时了解矿井安全及生产状况,数据服务器：主机与管理工作站及网络其他用户交换监控信息的集散地。,路由器：用于企业网与局域网及电话线入网等协议转换、安全防范等。,(1)电气防爆(2)传输距离远。一般工业监控对系统的传输距离要求不高，仅为几千米，甚至几百米，而矿井监控系统的传输距离至少要达到10千米。(3)网络结构宜采用树形结构。一般工业监控系统电缆敷设的自由度较大，可根据设备、电缆沟、电杆的位置选择星形、环形、树形，总线形等结构。而矿井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，并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。矿井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，对系统的传输速率要求不高。,(5)电网电压波动大，电磁干扰严重。由于煤矿井下空间小，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。煤矿井下除有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体外，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，矿井监控设备要有防尘、防潮、防腐、防霉、抗机械冲击等措施。(7)传感器（或执行机构）宜采用远程供电。一般工业监控系统的电源供给比较容易，不受电气防爆要求的限制。矿井监控系统的电源供给，受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，因此，不宜就地供电。现有矿井监控系统多采用分站远距离供电。(8)不宜采用中继器。煤矿井下工作环境恶劣，监控距离远，维护困难，若采用中继器延长系统传输距离，由于中继器是有源设备，故障率较无中继器系统高，并且在煤矿井下电源的供给受电气防爆的限制，在中继器处不一定好取电源，若采用远距离供电还需要增加供电芯线。因此，不宜采用中继器。,电源是矿井监控系统的重要设备之一。矿用电源除向分站、传感器、声光报警器、断电器等提供本质安全防爆直流电源外，还必须保证井下交流电网停电后，维持系统正常工作时间不少于2小时。因此必须有备用电源,本质安全性防爆输出,输入电压范围宽,保护功能强,体积小重量轻,电网电压波动适应能力强,矿用电源的特点,3、煤矿安全监控系统常见问题,三、煤矿安全监测传感器,1、传感器的基础知识传感器是一种借助于敏感原件或检测元件，对被测物理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。煤矿安全监控的内容包括井下甲烷、CO/CO2/O2等气体浓度的监测，对风速、风量、气压、温度、粉尘等环境的监测；对生产设备运行状态的监测,传感器的组成传感器主要有敏感元件、转换元件、测量及变换电路和电源组成（如图所示）。在矿井监控领域又将敏感元件和转换元件统称为传感元件。,敏感元件：直接感受被测量，通常是先转换为一种易于转换成电量的非电量。转换元件：将非电量转换为电量。将非电量直接转换为电量的传感器称为直接转换型传感器，如热电偶、压电传感器等。经二次或多次转换为电量的传感器称为间接转换型传感器，如瓦斯传感器、压力传感器等。测量电路：放大、变换和处理，以输出标准信号。常见的有电桥电路、阻抗变换电路、振荡电路、放大电路、整流电路和滤波电路等等,传感器的分类,按照被测对象的不同分为：速度传感器、压力传感器、温度传感器、浓度传感器按照构造原理不同分为：电阻式、磁阻式热电式、特殊方式（同位素、超声波、光干涉）按照输出电信号的不同分为：模拟量传感器和数字量传感器,传感器的一些基本概念,基本概念量程：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。如果使用中超出了仪器的量程，会造成较大误差和损坏仪器精确度：精确度是精密度和准确度两者意义的总和。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。,回滞：又称迟滞，是指输入量在进程和回程时，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。重复性：是指在相同测试条件下，按同一方向（正行程或反行程）连续多次检验时，其多次检验出的多个输出值相互间的一致程度。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。稳定性：传感器测量输出值在一段时间内的变化分辨率是传感器能够检测出被测信号的最小增量。漂移：是传感器输入/输出特性，随某些外界因素影响而出现缓慢变化的现象。,矿用传感器供电方式,矿用传感器经历了蓄电池或干电池供电、以及自带整流器供电等几种供电方式。经实践证明，都存在某些缺陷。到目前为止，大部分监控系统，都采用有分站中转为传感器的供电而设置稳压型或恒流型直流电源供电。能保证传感器连续工作2小时的备用蓄电池。由于为传感器供电的电源是本安电源，其输出功率受本安指标上限值限制，不能突破。因此实际工作中存在不好解决的问题。,监控系统生产厂家使用说明书中保证，传感器供电传输2Km。实际使用中达不到2Km就不能正常工作了。此种现象的出现，如果传输电缆截面积和材质无问题，则可能的因素是：（一）电缆接头太多或接头接触电阻太大。（二）电源输出的电压，低于规定值。（三）传感器内部发生故障，（如元件损坏或传感器进水）导致传感器电流大于其规定电流,上述问题的解决办法：（一）在不超出本安电源上限指标的前提下，提高本安电源的输出电压。（二）更换低功耗（小电流）的传感器。（三）更换大截面的传输电缆。,2、甲烷传感器按原理分为：催化燃烧、热导、气敏半导体、红外探测。,2.1甲烷传感器的原理,（1）、热催化式甲烷传感器（2）、热导式甲烷传感器,热催化式甲烷传感器,CH4无色、无味、无毒，对空气的比重为0.558CH4可燃，516可爆，9.5爆炸力最强。,甲烷与O2完全反应：CH4+2O2=CO2+2H2O1LCH4燃烧需2LO2，即需空气=2/0.21=9.5L。所以甲烷占混合气体的体积分数为1/(1+9.5)=9.5%。此时充分反应爆炸力最强,热催化式甲烷传感器,检测原理,载体催化元件一般由一个带催化剂的传感元件（俗称黑元件）和一个不带催化剂的补偿元件（俗称白元件）组成白元件和黑元件的结构尺寸完全相同。但白元件表面没有涂催化剂，仅起温度补偿作用。,甲烷无焰燃烧放出的热量，使黑元件升温，从而使铂丝线圈电阻增大，通过电桥，就可测得由于甲烷无焰燃烧使铂丝线圈电阻增大的阻值。当然由于环境温度的变化也会使铂丝线圈的电阻发生变化。为克服环境温的变化对环境浓度测量的影响，在电桥中引入了与黑元件结构完全相同的白元件,催化剂中毒：硫化合物、磷化合物以及有机硅蒸气能强烈的吸附在催化剂上与Pt反应生成新的化合物降低催化剂活性，严重时会使催化剂完全失去活性，这种现象被称为催化剂中毒,催化剂中毒分暂时性中毒和永久性中毒，硫化物和氧化物中毒是暂时性中毒，暂时性中毒后可以恢复。Si、Sn等中毒是永久性中毒，是不能恢复的。,1.2KG9701型智能低浓度甲烷传感器工作原理传感器电路主要由测量电桥电路、线性放大电路、U/I变换电路（U/F变换电路）、数字显示电路组成,KG9701A型CH4传感器,使用注意事项1、固定专人维护，非专职人员禁止使用、拆卸2、使用中避免猛烈摔打、碰撞3、仪器在使用中应建立必要的登记和记录制度，对每台仪器的使用、故障情况逐一记录备案4、对仪器零点、测试精度和报警点要定期调校，一般为半月一次，5、应及时擦拭、清扫气室内部及仪器外部的煤尘，保持清洁、美观。,2、热导式甲烷传感器,热导式检测原理被测气体浓度的变化混合气体热导率的变化敏感元件温度的变化电阻的变化,2、热导式甲烷传感器,热导率与被测气体浓度的关系：混合气体的热导率近似为各气体成分热导率之和；若待测气体热导率与其它成分气体的热导率有较大差异，则混合气体热导率与待测气体浓度近似成正比。故只要检测出热导率的变化，就可确定待测气体的浓度。,2、热导式甲烷传感器,检测电路,气体热导元件及检测电路,产品型号：KG900lB产品说明：热催化原理与热导原理相结合主要技术指标：测量范围：0100.00%CH4测量精度：0.001.00%CH40.10%CH4（1.002.00%CH4）0.20%CH4（2.004.00%CH4）0.30%CH4（4.0040.00%CH4）8.00%CH4使用寿命：热催化元件1年以上，热导元件3年报警方式：80dB(声强)，能见度20m(光强)整机工作电压：924VDC传输距离：2km(供电18VDC使用1.5mm2截面铜芯电缆)输出信号：2001000Hz、15mADC防爆型式：Exibd矿用本安兼隔爆型使用中，每3周调校一次,AWJ-90A型高低浓度甲烷传感器主要技术指标测量范围：0-4%CH4；0-100%CH4测量误差：0-4%CH40-1%CH4，+-0.1%；1-4%CH4，+-0.2%0-100%CH4+-2%报警点设置：0-4%CH4任意可调声光报警：80db，红色光,使用与维护1、安装：就地供电5km和分站供电1km2、启动：仪器以2s为周期不断检测环境中CH4的含量，同时通过串口将数据传给分站。仪器标定标定周期10-15天,1.2甲烷传感器的设置,矿井通风的知识通风系统：矿井风流由入风口进入井下，经过各用风场所，然后由回风井排出矿井，所经过的整个路线称为矿井通风系统。包括矿井通风方法、通风方式、和通风网络通风方法：抽出式、压入式、混合式通风方式：中央式、对角式、混合式通风网络：串联网路、并联网路、角联网路,采区通风系统水平运输大巷采区下部车场-轨道（运输）上山-采区中部车场-区段运输平巷-采煤工作面-回风平巷-采区回风石门-风井采煤工作面通风风流流动方式：上行风、下行风规程规定：有煤与瓦斯突出危险的矿井采煤工作面禁止使用下行通风。通风方式：U型（反向）、Z型（顺向）、Y型（顺向掺新风）、W型（双工作面）、双Z型等,掘进工作面通风掘进面通风又称为局部通风，方法有全风压通风、局部通风机通风规程127条规定：掘进巷道必须采用矿井安全通风或局部通风机通风全风压通风（1）利用挡风墙或风障导风（2）利用风筒导风局部通风机通风（1）压入式通风（2）抽出式通风（3）混合式通风,甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板（顶梁、屋顶、巷道顶部）不得大于300mm，据巷道侧壁（墙壁）不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车稳定的风流,煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面甲烷传感器的设置实现瓦斯风电闭锁在工作面混合风流处设置甲烷传感器T1，在工作面回流中设置甲烷传感器T2，采用串联通风的掘进工作面，必须在被串工作面局部通风机前设置掘进工作面进风流甲烷传感器T3,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井双巷掘进甲烷传感器设置。甲烷传感器T1和T2的设置在混合回风流处设置甲烷传感器T3。,设在回风流中的机电硐室的进风侧必须设置甲烷传感器,高瓦斯矿井进风的主要运输巷道内使用架线电机车时，装煤点处必须设置甲烷传感器。断电范围为装煤点处上风流100米内及其下风流的架空线电源和全部非本质安全型电气设备。,2.3一氧化碳传感器,一、CO的产生及危害性质：CO是无色、无嗅、无味、无刺激性的气体，稍溶于水，比重较空气稍轻。产生：CO是碳系物质不完全燃烧的生成物，井下爆破作业、内燃机车的排气、火灾、瓦斯煤尘爆炸均产生CO危害：可燃易爆，剧毒。允许浓度，中国是24PPM，日本是50PPM；同时，CO又是预测和监测煤炭自然发火、胶带输送机火灾的主要技术指标检测方法：检知管法、电化学法、红外吸收法、等。,二、检知管法测定CO,检知管检测CO原理：CO气体缓慢而稳定的流过检知管时，与管中试剂发生化学反应，呈现一定的颜色(比色式)或变色长度(比长式)，来检测CO的浓度。检测剂以活性硅胶为载体，吸附五氧化二碘和发烟硫酸加工而成。反应方程：检测剂与CO反应后由白色变成棕黄色圈，随着气流通过棕色环向前移动，其移动距离与CO浓度大小成正比。,二、检知管法测定CO,1检测管外壳（中性玻璃管）2堵塞物（棉栓、玻璃丝布、耐酸涤纶等）3保护胶（硅胶吸附试剂以除去干扰气体）4隔离层（有色玻璃粉等惰性有色颗粒物质）5指示剂（活性硅胶吸附化学试剂）,1档位；2采样器；3检测管；4指示剂,二、检知管法测定CO,图2.3-2DQJ-50多种气体检定器,图2.3-1比长式CO检知管,三、电化学检测CO,1、电化学气体传感器原理电化学：即化学能和电能之间相互转换。电化学理论指出，在电极和它接触的电解质溶液之间存在着氧化还原反应，并有电子的得失。并且各种物质在电解质溶液中的氧化还原反应均在一定的电极电位下进行。标准电极电位：是指某物质在规定的浓度、温度条件下的电极电位，当电极电位高于该标准电极电位时产生氧化反应，反之，则产生还原反应。因此，该物质的标准电极电位也称为可逆电极电位。如：CO2/CO氧化还原对的可逆电极电位为-0.12V;O2,H+/H2O氧化还原对的可逆电极电位为+1.23V,三、定电位电化学检测CO,2、定电位电化学CO检测元件电解液：硫酸或硫酸水溶液透气膜：聚四氟乙烯（PTFE）非均相微孔膜，透气但不透水和离子。空隙率大则灵敏度高，响应时间短，但易漏液。气体扩散电极：（透气膜电极）防水透气膜:PTFE活性层：铂黑PTFE乳液含有催化剂的多孔膜电极，易于被测气体与电解液在气、固、液三相界面上进行氧化还原反应。,工作电极：W对面电极：C参比电极：R图2.3-3电化学CO检测元件,四、KG3013型矿用CO传感器,1、功能及应用：能连续监测和就地显示一氧化碳浓度值，并在超限时发出声光报警；可与监控系统配套使用，也可独立使用与矿用火灾检测系统,2、使用条件和主要技术指标：环境温度：0-40相对湿度：小于等于95%大气压力：80-110KPa风速：0-8m/s无显著震动和冲击场合井下无破坏绝缘的腐蚀性气体,检测范围：0-99x10-6基本误差：+-4X10-6报警点范围：0.1-0.5x10-4CO分辨率：1PPmCO输出信号：1-5mA防爆型式：Exib矿用本安型报警点24PPM,安装和使用方法：布置在巷道上方，不影响行人、行车距离顶板不大于300mm，距巷道壁不小于200mm，通电30min使传感器进入稳定状态,五、便携式CO检测仪,CT1000X型CO检测报警仪,测量范围：02000ppm误差：10%真值报警范围：0300ppm连续可调响应时间：60秒传感器寿命：3年（进口电化学）报警出厂设定：241ppm,法国TX2000型CO检测仪,测量：连续测量范围：0-500/0-2000两种可供选择传感器：电化学式显示：3位半液晶显示，带背景灯报警：5种声光/2个瞬时报警点/超量程报警供电电源：3节LR011.5V干电池工作时间：1000小时,五、便携式CO检测仪,红外吸收式CO传感器,可见，入射光强度和气室长度一定时，在一定气体浓度范围内，透射光强度和气体浓度成反比,2.4氧气传感器正常的氧气含量应当在20.9%左右。富氧：即氧气过量，通常指氧气含量超过23.5%，此时很容易发生爆炸的危险；缺氧：即氧气不足，通常指氧气含量低于19.5%，此时很容易发生窒息、昏迷以至死亡的危险。检测氧气含量的方法：气象色谱法、电化学法、顺磁测氧法,一、电化学测氧法（Galvaniccell）,1、电化学测氧原理电池阴极：由金、银、铂或银-石墨制成。电池阳极：由铅、镉、铜、铋等金属制成。电解液：氢氧化钾、氢氧化钠或碳酸盐。隔膜：聚四氟乙烯PTFE等隔水透气膜。,图2.4-2伽伐尼电池结构示意图1-阳极2-绝缘材料3-电解液4-阴极5-隔膜,一、伽伐尼电池测氧法（Galvaniccell）,1、隔膜伽伐尼电池原理阴极反应：,阳极反应：,总电池反应：,图2.4-2伽伐尼电池结构示意图1-阳极2-绝缘材料3-电解液4-阴极5-隔膜,二、顺磁测氧法,1、顺磁测氧原理顺磁性气体和反磁性气体：反磁性是指当施加磁场时，气体与磁场相斥而逃逸的性质；反之，为顺磁性。大多数气体为反磁性，仅O2、NO1、NO2等少数气体呈顺磁性氧的磁化率比其它气体大得多，含氧混合气体的磁化率主要由氧的浓度决定。氧的热磁效应：即氧的磁化率会随温度的升高而迅速降低。,图2.4-1顺磁测氧元件环型室；永久磁铁；r1电阻线圈；r2电阻线圈；r1r2R1R2测量电桥,无氧时：连通管两侧压力平衡，电桥平衡。有氧时：气体被磁场吸入连通管而被加热。热磁对流：随氧气温度升高，磁化率随之降低；而后面连续流过来的冷气体因温度低而磁化率高，被不断吸入连通管，所以把原先已被加热的气体不断向通道右面推出，形成磁风即热磁对流。磁风的强弱取决于气体中氧含量的多少。,2、热磁效应测氧传感器,气像色谱法,气像色谱法（英语：Gaschromatography，又称气相层析）是一种在有机化学中对易于挥发而不发生分解的化合物进行分离与分析的色谱技术。气相色谱的典型用途包括测试某一特定化合物的纯度与对混合物中的各组分进行分离（同时还可以测定各组分的相对含量）在某些情况下，气相色谱还可能对化合物的表征有所帮助。,三、AY-1型氧气检测仪,主要技术指标测量范围：025%O2测量误差：1%O2（满量程）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测氧元件工作寿命：6个月环境温度：0-40,使用、检测1、使用前的准备a旋下密封盖，如果电表指示值迅速回升接近21%，证明仪表工作正常b电表机械零位的调整：运输过程，机械零位的偏差C标准值的调整：标准气体，接近井深、温度,检测方法自然扩散测量气球吸入测量注意事项出场后8个月内有效，应立即使用读数水平温度剧烈变化影响氧气渗透避免长期接触CO2指示值大于25%或标准值调不到21%说明测氧元件寿命已到应在清洁、常温、远离热源，避免阳光直射的地方保管,2.5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。矿井火灾危害1、温度高、灭火危险性大；2、产生大量有毒、有害气体，易造成大量人员伤亡；3、易使井下风流发生紊乱，造成灾不单行和事故扩大4、易损坏设备、损失、冻结大量煤炭资源,矿井火灾又叫矿内火灾或井下火灾。是指发生在煤矿井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点的火灾。能够波及和威胁井下安全的地面火灾，也叫矿井火灾。矿井发生的火灾(包括危及井下的地面火灾)，常招致人员伤亡,设备损失，矿井停产,资源破坏,甚至引起瓦斯、煤尘或硫化矿尘爆炸。矿井发生的火灾(包括危及井下的地面火灾)，常招致人员伤亡,设备损失，矿井停产,资源破坏,甚至引起瓦斯、煤尘或硫化矿尘爆炸。,有自燃倾向的煤在常温下吸附空气中的氧，在表面上生成不稳定的氧化物。煤开始氧化时发热量少，能及时散发，煤温并不增加，但化学活性增大，煤的着火温度稍有降低，这一阶段为自燃潜伏期。随后，煤的氧化速度加快，不稳定的氧化物先后分解成水、CO2和CO，氧化发热量增大,当热量不能充分散发时，煤温逐渐升高，这一阶段称为自热期。煤温继续升高，超过临界温度（通常为80左右），氧化速度剧增，煤温猛升，达到着火温度即开始燃烧。在到达临界温度前，若停止或减少供氧，或改善散热条件，则自热阶段中断，煤温逐渐下降，趋于冷却风化状态，,一切产生高温或明火的器材设备，如果使用管理不当，可点燃易燃物，造成火灾。在中、小型煤矿中，各种明火和爆破工作常是外因火灾的起因。随着机械化程度提高，机电设备火灾的比例逐渐增加。预防外因火灾的主要措施有：煤矿井下禁止吸烟和明火照明；电气设备和器材的选择、安装与使用，必须严格遵守有关规定，配备完善的保护装置；机械运转部分要定期检查，防止因摩擦产生高温，采煤机械截割部必须有完善的喷雾装置，防止引燃瓦斯或煤尘；易燃物和炸药、雷管的运送、保管、领发和使用,均应遵守有关规定;尽量用不燃材料代替易燃材料；一些主要巷道和机电硐室必须砌?或用不燃性材料支护；有些地点要设防火门。,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，使腔室内空气具有一定的导电性；当烟雾离子进入腔室内，会吸附导电离子，产生离子电流变化，此电流变化引起电信号输出,2、光电感烟探测法光电感烟探测是根据光散射定律工作的；通气暗箱内用发光元件产生一定波长的探测光，当烟雾颗粒进入暗箱时，其中颗粒直径大于探测光波长的离子将使探测光发生散射，散射光被光敏元件吸收，输出电信号，用以判断火灾或报警。,3、热（温度）检测法热测量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大小，通过相应的热敏元件和相关电子器件来探测火灾的现象。,4、火焰探测法是根据物质燃烧所产生的火焰辐射，其中主要是红外光辐射，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、可燃气体探测法根据使用的气敏元件不同可分为催化型热导型气敏型电化学型,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。,2、主要技术参数额定工作电压：12（1+-10%）VDC额定工作电流：10mA，25mA工作方式：连续监测使用环境气流速度：0-3m/s，0-8m/s（风罩）环境温度：-5-40相对湿度：95%,2.5温度传感器,一、温度传感原理热电偶测温热电阻测温半导体PN结测温红外测温,一、温度传感原理,1、热电偶测温热电效应将两种不同材料的金属A和B焊接组成一个闭合回路，即构成感温元件（热电偶）。当其两个接点之间存在温差时，则在回路中产生电动势（热电势）。热电偶的热端与冷端热电偶回路有两个连接点，其中与被测介质接触的一端称为热端（工作端），另一端则称为冷端（参比端）。,热电偶和热电势,1、热电偶测温,均质导体定律由两种均质导体组成的热电偶，其热电势的大小只与热电偶的材料及两端温度有关，而与热电偶的长短、粗细、形状及沿电极的温度分布无关。否则，产生温度梯度附加电动势。如果组成热电偶的两种材料性质相同，即NA=NB，则无论两接点温度如何，回路内总热电势为零。如果两接点处温度相同，即T=T0，则尽管两种导体材料性质不同，回路总电势也必然为零。,3、半导体PN结测温,基本原理半导体PN结（二极管）在一定偏置电流的情况下，其正向压降随着温度的变化而变化，且基本呈线性关系。半导体温度传感器温敏二极管、温敏三极管和集成温度传感器等，测温范围一般在-50+150之间。温敏二极管大都选用硅及砷化镓材料制作，其电压-温度特性的线性度比锗管好。,4、红外测温原理,热辐射任何物体只要温度高于绝对零度，就会不断产生热辐射，且温度T越高，辐射功率P就越大。红外热辐射物体辐射波长的峰值m与温度T成反比：当温度低于1000时，物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出来的，且物体的温度越高，辐射出的红外线就越多，辐射出的能量也越强。红外测温就是通过检测物体在红外波段的辐射通量来进行温度测量的。,KG9301型温湿度组合式传感器工作原理：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主要技术参数：湿度：0-100%RH温度：0-40（可扩展为-40-150）测量误差：湿度+-3%RH（30%-95%RH）温度+-0.4防爆类型：本安型,2.6风速传感器,风速测量方法.超声波风速仪涡旋式时差式.热效式风速传感器,超声波涡旋风速传感器,卡曼涡街无限界流场中，流体流经非流线性阻力体时，在阻力体下方形成两列内旋、互相交替的涡旋。冯卡曼数学推导了涡旋结构及能量损失。,超声波涡旋风速传感器,涡旋风速传感器的结构涡旋发生杆；振荡器；发射换能器；接收换能器；电源；放大、解调、滤波、输出等处理电路。,超声波涡旋风速传感器,工作原理发射换能器：发射连续等幅超声波束；涡旋发生杆：产生涡旋；涡旋：调制超声波束，形成调幅波，其频率为涡旋频率；接收换能器：接收调幅超声波束，转换为电信号；放大、解调、滤波等：检出涡旋个数；,超声波涡旋风速传感器,技术特点1.优点：（1）无运动部件，适于连续运行，寿命长；（2）线性输出范围宽，原理上无零漂，精度高；（3）响应速度快；2.缺点：由于风速不均匀，固定点的风速不一定等于断面的平均风速，代表性较差。,二、超声波时差法风速传感器,基本原理通过测定超声波顺风流和逆风流传播一段距离的时间差来测定风速。,二、超声波时差法风速传感器,基本原理通过测定超声波顺风流和逆风流传播一段距离的时间差来测定风速。,三、KGF15(原CW-1)型风速传感器,技术指标测量范围：0.315m/s基本误差：0.3m/s工作电压：924VDC工作电流：70mADC显示方式：就地显示3位LED输出信号：15mADC、2001000Hz防爆型式：Exib,三、KGF15(原CW-1)型风速传感器,调校方法1.首先测出安设地点巷道断面平均风速值；2.安设风速传感器，风流方向与传感器的风流指向偏差不大于5度；3.连线开机预热后，按遥控器选择键使小数码显示为“2”；4.按遥控器上升或下降键使传感器显示值与断面平均风速值相等。5.检测传感器输出是否正常：按遥控器选择键使小数码显示为“3”，此时的显示若为3.则正常。,风压传感器,KG4092压差传感器结构有两种形式：一体式和分体式本安型测量范围：0-5KPa/50KPa/100KPa/500KPa测量误差：+-2%（满量程）显示方式：三位数字显示输出信号：200-1000HZ1-5mADC工作电源：12-24VDC工作方式：连续检测环境条件：0-40相对湿度：小于等于95%大气压力：81-106KPa,使用方法：垂直悬挂避开有滴水和磁场干扰的环境接通电源，预热10min，进入正常工作状态调试周期1个月,开关量传感器,在煤矿监控系统中，开关量监测的地位和比重随着生产自动化水平的提高而提高，在工况、生产监控方面发挥着十分重要的作用。煤矿开关量传感器主要有：风门传感器、设备开停传感器、风筒状态传感器、馈电状态传感器等,风门传感器的工作原理、主要功能和技术指标风门：在需要通过人员和车辆的巷道中设置的隔断风流的门。,风门长时间敞开或关闭不严的危害两道风门同时打开造成的瓦斯爆炸事故2001年2月5日，鸡西平安煤矿发生一起特大瓦斯爆炸事故，造成37人死亡，直接经济损失59万元。事故原因：该矿员工在运送物料时，将两道风门同时打开，造成风流短路，工作面瓦斯积聚，钢丝绳磨擦巷壁岩石产生火花，引起瓦斯爆炸。风门传感器的作用：监测煤矿井下风门开闭状态的开关量传感器。,风门传感器的原理风门传感器由干簧开关组件和磁性组件两部分组成。安装时，将干簧组件安装在门框上，将磁性组件安装在门上（距离）干簧管在磁场中，当磁场达到一定强度时，其中常闭触片与原来吸合的触片脱开、与另一常开触片吸合，当干簧管脱离磁场时，又恢复原来的状态。利用这个原理，将带有干簧管的传感器组和产生磁场的磁钢组分别安装在风门的门框和门的边缘（两者相对），利用风门位置的变化，产生开关信号，送至监控系统。,KG1012型风门传感器由干簧管组件和磁性体组件两部分组成，分别装在铸铝外壳内两者间距应小于22mm,风筒状态传感器风筒：风筒是用于煤矿、隧道、地铁工程、井下局部引导风流沿着一定方向流动的柔性管道。风筒是矿井进行局部通风的必要设施,使用面广，消耗量大，是保证矿井安全生产必不可少的通风安全用品。由于风筒必须在有爆炸危险的环境中持续工作，除要求具有良好的通风性能外，还应具有可靠的安全性能和规定的强度，其质量优劣直接关系到煤矿的安全问题。风筒的分类1、按通风方式，风筒分为正压风筒和负压风筒；2、按是否折叠，风筒分为刚性风筒和柔性风筒；3、按涂塑材料，风筒分为橡胶涂覆布风筒、塑料涂覆布风筒和橡塑涂覆布风筒；4、按有无接缝，风筒为分有缝风筒和无缝风筒。,作用：监测局部通风机工作状态、监测风量。工作原理：,设备开停传感器随着煤矿生产自动化水平的提高，在煤矿井下运行的机电设备愈来愈多，随之而来的是如何科学的管理这些设备，保证煤矿安全，提高设备效率，对煤矿机电设备状态的监测称为煤矿安全生产监测监控系统必备的功能。,主要有辅助接点型和电磁感应性。辅助接点型是利用机电设备的接触器或继电器中没有被其它电气设备使用的辅助接点的闭合状况来反映机电设备的开停状态的。电磁感应型开关量传感器是通过测量向机电设备馈电的电缆周围有无磁场存在，间接的测量设备的工作状态。书上141页图7-127-13,馈电状态传感器,馈电状态传感器作用：为监测被控设备瓦斯超限是否断电,被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器馈电传感器是测量用于检测被控开关负荷侧的馈电状态。馈电传感器可以采用被控开关的（馈电开关或磁力启动器）辅助接点，必须注意本质安全防爆电路与非本质安全防爆的隔离。,其它传感器的设置,一氧化碳传感器的设置一氧化碳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。,开采容易自燃、自燃煤层的采煤工作面回风巷必须设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO，如图所示。采煤工作面一氧化碳传感器的设置,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。,风速传感器的设置采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷的测风站应设置风速传感器。风速传感器应设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算风量的地点。当风速低于或超过煤矿安全规程的规定值时，应发出声、光报警信号。,风压传感器的设置主要通风机的风硐应设置风压传感器,瓦斯抽放管路中传感器的设置瓦斯抽放泵站的抽放泵输入管路中宜设置流量传感器、温度传感器和压力传感器；利用瓦斯时，应在输出管路中设置流量传感器、温度传感器和压力传感器。防回火安全装置上宜设置压差传感器。,烟雾传感器的设置带式输送机滚筒下风側10-15m处应设置烟雾传感器。,温度传感器的设置温度传感器应垂直悬挂在巷道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，并应不影响行人和行车，安装维护方便。,开采容易自燃，自燃煤层及地温高的矿井采煤工作面应设置温度传感器。温度传感器的报警值为30。机电硐室内应设置温度传感器，报警值为34。,开关量传感器的设置主要通风机、局部通风机必须设置设备开停传感器。矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门传感器。当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器。为监测被控设备瓦斯超限是否断电，被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器。,矿用监控分站、电源、断电控制器、风电瓦斯闭锁,分站的基本功能,接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给传输接口，同时，接收来自传输接口多路复用信号。分站应具有模拟量采集功能，模拟量输入信号应优选数字信号和频率型模拟量信号。分站应具有开关量采集及显示功能。分站应具有累计量采集及显示功能分站应具有控制（含断电控制和声光报警器，声光报警器可由传感器或声光报警器完成功能，矿用通信信号装置）。,分站基本功能的解读,分站应具有初始化参数设置和掉电保护功能。初始化参数可通过主站或编程器输入和修改。分站应具有自诊断和故障指示功能。分站能为自身及传感器远程供电。（本安电源箱）分站应具有备用电源或外接备用电源。当电网停电后，应能对甲烷、风速、风压、一氧化碳、局部风机开停、风筒状态等主要监控量继续监控。分站具有甲烷风电闭锁功能（设置闭锁逻辑）,分站基本功能的解读,用于爆炸环境的分站应是防爆型，其输入输出信号应满足下列要求：1、外接断电控制器的分站输入、输出信号应是本质安全型；2、内置断电控制器的分站，除控制隔爆开关的断电信号外，其它输入输出信号应是本质安全的。3、与传输接口之间的通信应是本安信号,KJ101N-F1型矿用监控分站设有八个信号输入端口，其中四个定义为模拟量传感器信号输入端口；四个开关量传感器信号输入端口。每个模拟量端口可接一个模拟量传感器或扩展为八个开关量传感器。模拟量传感器可以是瓦斯、一氧化碳、风速、温度、负压、水位、煤位、流量、电压、电流等。开关量传感器可以是机电设备开停、馈电、风门、烟雾、风量开关等。通过这些传感器，可以把矿井下与安全和生产有关的参数经KJ101N-F1型矿用监控分站采集处理并传给地面的监控主机，使生产指挥人员随时掌握井下自然状况。KJ101N-F1型矿用监控分站能依据采集到的信息和监测主站下传的命令以及本身设置的参数做出快速判断，控制矿井机电设备运行，从而防止和降低矿井事故的发生，保障安全生产。,分站主要技术指标,KJ101N-F1型矿用监控分站技术参数1)电源输入电压：660V/380V/36V+20-25；2)电源功耗:最大48VA，根据接入传感器数量、种类而不同；3)备用电源：24V直流、4安时（AH）；4)备用电源工作时间：4小时（根据环境和负载情况，工作时间可能有所不同）；5)传感器本安电路参数(每路)开路电