煤矿安全监测监控技术_姚向荣_项目四温度、风速、压力、流量传感器

1、模块二矿用传感器项目四温度、风速、压力、流量传感器项目内容任务1 GW50、KGW13型温度传感器用途、结构、原理、技术参数、调校、维护和保养。（2学时）一、目标要求1、知识目标2、能力目标3、素质目标 培养学生“安全第一”的思想，树立责任意识。二、教学方案1、课前布置预习资料： 安全检测技术、检测技术及仪表煤矿工种丛书-监测工2、教学媒体：传感器（CO、温度、风速、风压、CH4、风门、开停、烟雾、）、分站、断电器（近程、远程）、监控系统（硬件、软件）三、讲解内容1、任务资料煤矿安全监测监控技术教材；煤矿安全规程；传感器；分站；KJ90说明书等。2、任务内容3、实物演示1）教师完成：标准操作2

2、）学生完成：模拟操作4、分组制定操作、维修步骤关键点：1）测定矿井有害气体浓度的仪器（型号、仪器状况）；2）仪器测定操作步骤；3）有害气体分类测定5、任务成果 学生提交一份综合报告6、任务评测1）小组自评2）小组互评7、教师点评项目内容任务1 GW50、KGW13型温度传感器用途、结构、原理、技术参数、调校、维护和保养。知识目标：一、GW50（A）型温度传感器（一）用途GW50(A)原名KG9301型温度传感器主要用于煤矿井下的温度监测。（二）结构与工作原理GW50(A)温度传感器外形结构如图2-48所示，它是以金属铂为温度敏感元件。 （三）主要技术指标（1）风速：(08) ms 。 （2）工

3、作电压：1224 VDC(本安电源)。（3）工作电流：80 mA DC。（4）测量范围：050。（5）基本误差：±2。（6）传输距离：传感器至分站电源箱之间的最大信号传输距离2km。能力目标：（四）调校1、零点调校2、精度调节3、自检注意：每次对传感器部分参数进行调节后，断电之前，都必须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，此时传感器即将重新调校后的参数存入单片机，否则，将导致此次调无效。能力目标：(五)典型故障处理1、传感器接受不到遥控信号当出现传感器接受不到遥控信号现象时，首先应确认遥控器内的电池是否有电。如有电，则应及时将传感器带回地面，检查、

4、更换传感器线路板上数码管旁的(SFH)红外接收头，如图2-38所示。2、小数码管显示的功能位数字乱跳且无法控制当传感器显示窗内的小数码管(功能位)出现数字乱跳且无法控制时，可更换传感器线路板上数码管旁的 (SFH)红外接收头，如图2-38所示。3、传感器显示“8.88”或其它不明字符能力目标：（六）维护保养 1、传感器的零点、测试精度都需要定期调校，调校期限为一月一次。若无超差则可继续使用。2、经常擦拭仪器外部的煤尘、污垢，尤其是传感头部位。保持传感器的清洁、美观。四、思考与练习五、考核标准任务2 KGF15 型风速传感器传感器用途、结构、原理、技术参数、调校、维护和保养。（2学时）一、目标要

5、求1、知识目标2、能力目标3、素质目标 培养学生“安全第一”的思想，树立责任意识。二、教学方案1、课前布置预习资料： 安全检测技术、检测技术及仪表煤矿工种丛书-监测工2、教学媒体：传感器（CO、温度、风速、风压、CH4、风门、开停、烟雾、）、分站、断电器（近程、远程）、监控系统（硬件、软件）三、讲解内容1、任务资料煤矿安全监测监控技术教材；煤矿安全规程；传感器；分站；KJ90说明书等。2、任务内容3、实物演示1）教师完成：标准操作2）学生完成：模拟操作4、分组制定操作、维修步骤关键点：1）测定矿井有害气体浓度的仪器（型号、仪器状况）；2）仪器测定操作步骤；3）有害气体分类测定5、任务成果 学生

6、提交一份综合报告6、任务评测1）小组自评2）小组互评7、教师点评二、KGW13型温度传感器知识目标：（一）用途适用于煤矿井下采掘工作面、巷道、硐室等有甲烷爆炸性气体的环境，用于检测煤矿井下环境温度和监视火区温度。可与国内各种类型监测系统配套。（二）技术特点1、采用新型单片机和高集成数字电路，使电路结构简单，性能可靠。2、具有RS485或CAN的通讯功能，可与井下CAN总线监测系统直接配接。3、FYF(A)红外遥控器设定CAN通讯地址。（三）技术指标（1）测量范围：0100。（2）测量误差：±1。（3）输出信号：200000Hz。 （4）工作电压Vi：921VDC。（5）工作电流Ii：

7、40mA（6）传感器到电源距离：2km 。（7）使用电缆参数： 电缆直流电阻12.1/ km；电缆分布电容0.06F/ km；电缆分布电感0.8mH/ km。（8） 输出信号：2001000HZ。（9） 适用环境：温度：0 40；相对湿度：98%；大气压力：80116KPa。（10） 外型特征：传感器外型尺寸：120×160×45（mm）。（11）防爆型式：矿用本质安全型，防爆标志：ExibI。（12）遥控器型号：FYF5(A) 防爆标志：ExibI。 能力目标：（四）工作原理利用Pt100电阻随温度的变化而变化的特性，设计了电源电路、检测电桥、放大电路、信号变换电路、单片

8、机和显示等电路。将铂电阻变化量转换为对应温度的电压变化量，从而显示测量温度值，原理框图如图2-49所示。1、传感头传感头由铂电阻PT100构成与其它金属膜电阻构成测量电桥。2、电源传感器的电压范围是921V（DC）。3、信号放大检测桥路输出的差动信号，经直流放大并变成单值信号输出，送单片机进行A/D转换，进行数字处理和运算。4、红外遥控接收红外遥控器把各种指令转换成串行红外编码并发送出去，接受器把串行红外光编码信号转换成串行数字信号送单片机处理。5、单片机电路单片机对A/D转换的数字信号进行数据处理、运算，并把结果进行显示，输出2001000Hz的信号。为满足监测系统井下总线的需要，设计有RS

9、485或CAN通讯，使该传感器即可使用在现行煤矿安全监测系统上，也可使用在现场总线的数字化安全监测系统上。能力目标：（五）传感器使用1、航空插头接线温度传感器在正确接线后，显示当前环境的温度值，不需要调试。、传感器地址的设置当传感器使用在具有CAN总线的数字化安全检测系统时，用遥控器设定传感器的地址。具体方法：按遥控器功能键“A”一下，显示器的第一位显示”A”，在次功能下完成对传感器的地址设置。使用B（）键或C（）键进行地址设定，自动保存并返回到测量状态。能力目标：（六）维护保养1、井下安装时应注意安装在不被水直接滴淋的场所。2、使用过程中应定期清除探头表面的积尘。3、维修时不得改变本安电路和

10、与本安电路有关的元器件电器参数，规格和型号。4、该传感器只能与说明书种规定的配接设备使用，与其他产品配接时，需进行防爆关联检验。四、思考与练习五、考核标准任务3 GF型风流压力传感器用途、结构、原理、技术参数、调校、维护和保养。（2学时）一、目标要求1、知识目标2、能力目标3、素质目标 培养学生“安全第一”的思想，树立责任意识。二、教学方案1、课前布置预习资料： 安全检测技术、检测技术及仪表煤矿工种丛书-监测工2、教学媒体：传感器（CO、温度、风速、风压、CH4、风门、开停、烟雾、）、分站、断电器（近程、远程）、监控系统（硬件、软件）三、讲解内容1、任务资料煤矿安全监测监控技术教材；煤矿安全规

11、程；传感器；分站；KJ90说明书等。2、任务内容3、实物演示1）教师完成：标准操作2）学生完成：模拟操作4、分组制定操作、维修步骤关键点：1）测定矿井有害气体浓度的仪器（型号、仪器状况）；2）仪器测定操作步骤；3）有害气体分类测定5、任务成果 学生提交一份综合报告6、任务评测1）小组自评2）小组互评7、教师点评三、KGF15 型风速传感器知识目标：（一）用途主要用于煤矿井下进、回风巷道通风风速的监测。（二）结构与工作原理KGF15原CW-1型风速传感器外形结构如图2-50所示。其采用了超声波旋涡原理。在流体中插入一非流线体(旋涡发生体)，则在一定的雷诺数范围内，在旋涡体的两边产生两列方向相反交

12、替出现的旋涡，这两列旋涡称为卡门涡街。产生的旋涡频率f与流速成线性关系。测到旋涡频率即可得到流速值。在旋涡体一定距离内垂直于旋涡体轴线方向设置一对压电超声换能器，发射换能器发出等幅连续的超声波，当旋涡经过时，使等幅连续的超声波束发生折射、反射和偏转，即旋涡频率被超声波束调制，在接收到调制声波后，输出已调制的电讯号。这个被调制后的信号经放大滤波整形变成直流脉冲信号。如图2-51所示。（二）技术特点1、KGFl5风速传感器采用超声波旋涡原理，无转动部件，性能可靠可长时间连续工作。 2、传感器的零点、灵敏度及报警点皆采用红外遥控器调节。3、该传感器具有故障自检功能，使用、维护方便。4、该传感器的外壳

13、采用了高强度结构设计、煤矿井下使用防尘防水能力强。能力目标：（四）调校1、精度调校安装前，首先用其它测风仪表测量出巷道平均风速，在巷道中选取合适位置进行安装传感器，安装完毕后将航空插头接入传感器，通电30s后，用遥控器对准传感器显示窗口，按遥控器“选择”键，显示窗口第四位数码管显示为“2”，然后按遥控器“上升”键或“下降”键使显示值为巷道平均风速即可。2、输出检测 用遥控器对准传感器显示窗口，按“选择”键，传感器第四位显示为“3”时，传感器数码管显示为3-.- 则正常；否则，传感器损坏。 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消隐，否则

14、，调节后的参数未存入存储器中，导致此次调节无效。（六）典型故障处理KGFl5型风速传感故障分析与处理如下表所示。故 障 现 象故障原因处理方法传感器显示为零有信号输出。敏感元件损坏更换传感头敏感元件传感器无输出，传输指示灯灭。LED指示灯损坏更换LED指示灯显示为零有信号输出，有风时无反应敏感元件损坏更换传感头敏感元件即可能力目标：（七）维护保养1、传感器安放地点无明显淋水处，安装要牢固，不得摆动，传感器测风面一定要垂直风流方向。2、在煤矿井下使用中严禁打开传感器。3、维护和使用时不得擅自改变传感器的本安性能参数。 4、与本传感器配套的设备必须经防爆检验机关联检合格后方可接入。四、思考与练习五

15、、考核标准任务4 GF风压传感器用途、结构、原理、技术参数、安装与调校。（2学时）一、目标要求1、知识目标2、能力目标3、素质目标 培养学生“安全第一”的思想，树立责任意识。二、教学方案1、课前布置预习资料： 安全检测技术、检测技术及仪表煤矿工种丛书-监测工2、教学媒体：传感器（CO、温度、风速、风压、CH4、风门、开停、烟雾、）、分站、断电器（近程、远程）、监控系统（硬件、软件）三、讲解内容1、任务资料煤矿安全监测监控技术教材；煤矿安全规程；传感器；分站；KJ90说明书等。2、任务内容3、实物演示1）教师完成：标准操作2）学生完成：模拟操作4、分组制定操作、维修步骤关键点：1）测定矿井有害气

16、体浓度的仪器（型号、仪器状况）；2）仪器测定操作步骤；3）有害气体分类测定5、任务成果 学生提交一份综合报告6、任务评测1）小组自评2）小组互评7、教师点评四、GF型风流压力传感器知识目标：（一）用途（二）结构与工作原理（三）主要技术指标能力目标：（四）调校 1、零点调校2、自检注意：每次对传感器部分参数进行调节后，断电之前，都必须先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，此时传感器即将重新调校后的参数存入单片机。否则，将导致此次调校无效。能力目标：（五）典型故障处理 1、传感器接受不到遥控信号2、小数码管显示的功能位数字乱跳且无法控制3、传感器显示“8.88”或其

17、它不明字符（六）维护与保养1、传感器的零点、测试精度都需要定期调校，调校期限为一月一次。若无大偏差则可继续使用。2、应经常擦拭仪器外部的煤尘、污垢，尤其是传感头部位。保持传感器的清洁、美观。四、思考与练习五、考核标准任务4 GLW100 管道流量传感器用途、结构、原理、技术参数、安装与调校。（2学时）一、目标要求1、知识目标2、能力目标3、素质目标 培养学生“安全第一”的思想，树立责任意识。二、教学方案1、课前布置预习资料： 安全检测技术、检测技术及仪表煤矿工种丛书-监测工2、教学媒体：传感器（CO、温度、风速、风压、CH4、风门、开停、烟雾、）、分站、断电器（近程、远程）、监控系统（硬件、软

18、件）三、讲解内容1、任务资料煤矿安全监测监控技术教材；煤矿安全规程；传感器；分站；KJ90说明书等。2、任务内容3、实物演示1）教师完成：标准操作2）学生完成：模拟操作4、分组制定操作、维修步骤关键点：1）测定矿井有害气体浓度的仪器（型号、仪器状况）；2）仪器测定操作步骤；3）有害气体分类测定5、任务成果 学生提交一份综合报告6、任务评测1）小组自评2）小组互评7、教师点评五、GLW100型管道流量传感器（一）用途主要用于监测煤矿井下或地面瓦斯抽放管道标况流量，适用于煤矿井下或地面瓦斯抽放管道。（二）结构与工作原理传感器与传感头的联接及传感头的安装方式如图2-53所示。工作原理：当被测流体介质

19、以平均流速 为，流过迎面宽度d的三角柱旋涡发生体，产生有规律的卡门旋涡，如图2-54所示。漩涡频率与流体的平均速度之间符合下列关系式：式中：f-旋涡频率；Sr-斯特罗哈尔数； d-三角柱旋涡发生体直径； D-管道直径。 -平均流速。（三）主要技术指标 （1）测量范围：8100 m3min(标准流量)（2）基本测量误差：2.5 F.S。（3）在流量范围内，传感器的重复性应不大于±0.8 % 。（4）在0.7倍最大流量下测量压力损失，其阻力系数不大于2.4 。 （5）信号输出：200 Hz1 kHz对应0.00 m3min100 m3min(标准流量)。（6）信号带负载能力：0500。能力部标：（四）传感器的安装1、传感头应水平或垂直安装(气体的流向自下而上)