安全监控系统用户技术手册(六)

1、KJ101N型煤矿安全监控系统用户技术手册(六贾柏青前言技术手册深入浅出的讲解了KJ101N型煤矿安全监控系统的硬件基本工作原理以及系统各个部分的工作性能,详细分析了内部电路工作原理、常见故障以及处理方法等。技术手册是KJ101N型煤矿安全监控系统最全面的技术资料,也是本公司结合多年来的工程设计和现场维修经验编写的,手册中所附电气原理图也是广大用户和维修人员所期望的,对使用和维护人员有很好的学习指导作用,同时也适合其它型号煤矿监控系统用户参考。技术手册难免有错误和遗漏之处,敬请用户批评指正。如有问题、意见和相关的讨论,可以通过以下地址联系:jbq 或Lngfb声明:本用户技术手册只提供给KJ1

2、01N型煤矿安全监控系统用户作为维修技术参考之用,未经许可不得转载和翻印。编者二七年五月第十五章 KJ101N-CO型一氧化碳传感器15.1 概述KJ101N-CO型电化学一氧化碳传感器是由嵌入式单片机控制的智能仪表。该传感器采用本安电路设计,适用于煤矿井下或地面有瓦斯爆炸液体环境中,能够对矿井总回风或采区回风中以及管道中的一氧化碳进行连续检测。它也可与KJ4、KJF2000 等各种型号监测系统配套使用。该仪器采用进口传感元件,具有检测灵敏度高、稳定性好、测量范围宽、兼容性好以及非线性校正、温度度补偿、红外参数设置、0.8”数码与显示等优点。对于管道型一氧化碳传感器将环境一氧化碳传感器更换传感

3、元件护罩即可。15.2 主要技术指标1测量范围:0-400PPM、0-500PPM、0-1000PPM2测量误差:0-100KKM 时4PPM(绝对误差100-1000PPM时测量值的5%(相对误差3显示分辨率:1.0PPM4工作电压:18V5工作电流:85db 红色LED闪光10响应时间:4 秒11工作条件:温度: 0-75相对湿度:96%大气压力 80-106Kpa12输出信号:数字串行码格式脉冲频率方式:200-1000Hz模拟电流方式:1-5mA;4-20mA13关联设备:电源型号: KJ101N-F1名称:矿用监控分站防爆形式:ExdibI14传感器-电源距离:2Km(1.5mm2铜

4、芯电缆分布电感1mh/Km分布电容0.1F/Km15遥控距离:6m16仪器重量:1.4Kg15.3 仪器的联接本仪器四芯插座与外部设备联接,接线方式如下: 15.4 仪器的通电与使用当仪器接通电源后,单片机复位启动,数码管依次显示:复位、启动、自检状态P 一氧化碳传感器信号输出制式标志C 一氧化碳零频L 一氧化碳精度A.报警值F.断电值E.复电值0.0H预热状态.P 或P一氧化碳检测值(当检测值小于100PPM时显示一位小数,大于或等于100PPM 时无小数位15.5 安装KJ101N-CO型电化学一氧化碳传感器一般安装在总回风、采区回风或采空区回风巷道中,具体安装位置请根据巷道的具体情况和煤

5、矿安全规程的有关规定执行。15.6 调试与标定1遥控器使用方法本仪器遥控器使用两节5#普通干电池供电。井下严禁使用镍镉、镍氢、锂等可充电电池。使用遥控器时,将遥控器前端指向被控传感器,按下遥控器键盘上相应按键,遥控器即发射对应控制编码,同时遥控器上发射指示灯亮。被控传感器正确接收控制编码后,即发出短暂鸣响回应,且数码管有相应显示。遥控器处于发射状态时如发射指示灯偏暗或遥控器控制距离明显缩短,应及时更换电池。2报警值调整本仪器设有声光报警功能,报警门限可由遥控器测定,操作方法如下:按下遥控器“报警+”键或“报警-”键,仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整,而是先将当前的报警值显示

6、出来,首字符为“A”,如:AXX.X,持续按键不放,报警值会以1PPM的步进量增加或减小,设定范围1-99.0PPM并循环往复,当达到所需值后放按键,仪器5秒钟后返回测量状态;报警值设定为0.0PPM时,仪器关闭报警功能。仪器的报警值一经设定即长期记忆,直到下次修改为止。注意:、本报警值仅对传感器声光报警功能有效,监测系统报警值与其无关。、本仪器的断电值可任意设定,请用户按煤矿安全规程规定设置。、本传感器设定的报警方式为超限报警,也就是说当检测值高于或等于报警值时发出声光报警。3断电值调整本仪器设有断电脉冲输出功能,断电门限可由遥控器设定,操作方法如下:按下遥控器“断电+”键或“断电-”键,仪

7、器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整,而是先将当前的断电值显示出来,首字符为“F”,如:FXX.X,持续按键不放,断电值会以1PPM的步进量增加或减小,设定范围0.0-99.0PPM并循环往复,当达到所需值后释放按键,仪器5秒钟后返回测量状态;按一次“断电+”或“断电-”键,仪器显示当前的断电值。仪器的断电值一经设定即长期记忆,直到下次修改为止。注意:、本断电值仅对传感器输出的断电信号有效,系统断电值与其无关。、本仪器的断电值可任意设定,请用户按煤矿安全规程规定设置。、本传感器设定的断电方式为超限断电,也就是说当检测值高于或等于断电值时输出断电信号。4复电值调整本仪器设有断电回差

8、即复电功能,复电门限可由遥控器设定,操作方法如下:按下遥控器“复电+”键或“复电-”键,仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整,而是先将当前的断电值显示出来,首字符为“E”,如:EXX.X,持续按键不放,断电值会以1.0PPM的步进量增加或减小,设定范围为0-“断电值”并循环往复,当达到所需值后释放按键,仪器5秒钟后返回测量状态;按一次“复电+”或“复电-”键,仪器显示当前的复电值。仪器的复电值一经设定即长期记忆,直到下次修改为止。注意:、本断复电仅对传感器输出的断电信号有效,系统复电值与其无关。、本仪器的复电值在0-“断电值”之间任意设定,请用户根据实际需要设置。、本传感器设定

9、的复电方式为低限复电,也就是说当检测值小于复电值时输出复电信号。5输出信号制式选择本仪器设有三种信号输出制式,以适应不同关联设备输入要求。信号输出制式可由遥控器设定,操作方法如下:按下遥控器“显精度”键不松手,传感器连续接到16组“显精度”键码后。顺次转换一种输出制式,并在数码管上有相应制式序号显示。首字符“P”,如:P50A。信号输出制式序号与信号输出制式对应关系见下表。如果发现传感器工作正常,但主机不能正确接收信号,可用复位键重新启动传感器,观察输出制式是否有误。KJ101N-CO型一氧化碳传感器输出制式序号对照明细表 6模拟信号输出零点值调整本仪器模拟信号输出零点值可由遥控器设定,操作方

10、法如下:在仪器信号输出端和公共端之间串入数字式电流表,量程选择在200mA。按下遥控器“零点+”键或“零点-”键,注意观察电流表,仪器在非调整状态下第一次接收到该命令时并不立即执行调整,而是先将当前的零点电流值输出出来。持续按键不放,零点电流值达到所需值(如4mA后释放按键,仪器5秒钟后返回测量状态。仪器的零点电流值一经设定即长期记忆,直到下次修改为止。注意:如按键调整零点电流值是仪器发出警告鸣响,而输出的零点电流值末达到期望值,表明零电流值不在软件调整范围内,应对相应硬件参数进行调整;零点电流值的调整应在满度电流值调整之前完成,反之模拟信号输出可能不正确;仪器当前检测值与调整零点电流值相互独

11、立,无牵连关系。7模拟信号输出满度值调整本仪器模拟信号输出满度值可由遥控器设定,操作方法如下:在仪器信号输出端和公共端之间串入数字式电流表,量程选择在200mA。按下遥控器“满度+”键或“满度-”键,注意观察电流表,仪器在非调整状态第一次接收到该命令时并不立即执行调整,而是先将当前的满度电流值输出出来。持续按键不放,满度电流值会依按键的不同增量或减量,当满度电流值达到所需值(如20mA后释放按键,仪器5秒钟后返回测量状态。仪器的满度电流值一经设定即长期记忆,直到下次修改为止。注意:如按键调整满度电流值时仪器发出警告鸣响,而输出的满度电流值末达期望值,表明满度电流值不在软件调整范围内,应对相关硬

12、件参数进行调整;满度电流值的调整应在零点电流值正确调整完毕后方可进行,反之模拟信号输出可能不正确;仪器当前检测值与调整满度电流值相互独立,无牵连关系,调试满度时不需加模拟负载;仪器出厂前模拟电流输出已精确标定,用户请勿随意调整。模拟量标定技巧:模拟量输出信号有很大阻尼延迟时间,迅速按压“+-”键时,往往会发生矫枉过正的现象,调整时,当输出值接近所要调整的目标前,停止连续按压一个方向的按键,改为“零点+”键与“零点-”键交替进行,这样可以保证平均值不变,慢慢等待输出电流趋于稳定,然后再稍加修正,切记按键不要长时间停止,一旦停止,仪器输出电流就会自动恢复到当前测值上!用同样的技巧进行满度调整。8地

13、面调试与标定零点调整本仪器调零分硬件调零与软件调零两部分。仪器出厂前硬件调零已完成,用户使用时,只需用软件调零即可。在更换传感元件或使用日久后,软件零点漂移中心太远时须重新硬件调零。软件的调零范围较小,一般在70 字左右,如果硬件零点偏移较大,会影响软件调零范围。本仪器推荐硬件零点低浓30050Hz。硬件调零方法如下:将仪器置于空气中,通电2小时后,用遥控器的“显低频”键将仪器置成频率显示状态,仪器先显“XXXX”,用以提示显示低浓频率,单位为Hz。用小螺丝刀微调电位器R5,将零点频率调在300Hz左右,再按“显低频”恢复测量显示,否则4分钟后仪器自动恢复测量显示。在频率显示状态,如仪器显示“

14、000”并短鸣示警,表示压控振荡器已停振;如仪器显示“9999”并短鸣示警,表示压控振荡器输出已大于10000Hz。软件零点调整在硬件调零完成后方可进行调零。用遥控器的“调零+”键或“调零-”键对仪器进行软件零点调整。点按或持续按键不放,零点会以每步1.0PPM增减,当仪器显示“0.0”时释放按键,软件调零即告完成。如软件调零达到上限或下限时,仪器会发出长声提醒音。软件调零参数仪器自动记忆,失电后不丢失。如果发现软件调零范围不能以零点为对称时(070字,可用硬件调零将其修正。注:a、本仪器的软件调零只是程序中的常数修正,对硬件无任何影响,也不会改变测量精度。b、仪器工作于“频率显示”状态时,频

15、率脉冲输出维持操作前值。精度标定本仪器的精度(灵敏度调整全部由软件完成,调整时要求气样浓度50PPM以上;并且在调零完成后方可进行,方法如下:在气室套上充气罩,通气流量为50ml/Min,待仪器显示稳值后用遥控器的精度调整键将显示值调至与气样值相同。调试一旦开始按键且间隔小于4秒就可以关闭气样阀,仪器会自动记忆调试之初测值,不会影响调试精度并且节约气样。注意:a、本仪器精度系数调整范围在10-99之间,可用精度显示键观察精度调整系数,仪器失电后精度系数自动记忆。b、如果精度系数已调到上限仍不能调到所需数值,可能是传感元件已到寿命或电路有故障。c、精度调整时,仪器自动锁定调零键以防误调。如在调整

16、过程中仪器鸣响示警,则可能是按错键或精度值越界。15.7 仪器常见故障与处理KJ101N-CO型电化学一氧化碳传感器故障与处理简表 15.8 使用注意事项1长时间停用后再次上电初元件约需要5分钟才能稳定;2在高浓甲烷环境应用时会加速电化学一氧化碳元件的老化;3在含有一氧化碳的环境不得任意按动遥控器的调零键,否则造成零点漂移;4充保准气样标定时,按遥控器的精度键调整,不得按调零键调整;5对于备用的电化学一氧化碳传感元件,要密封保存,否则影响其正常寿命。第十六章 KGL2型压电式涡街流量传感器16.1 概述涡街流量传感器是煤矿瓦斯防突抽放系统的重要组成部分之一,采用卡漫涡街原理,实现对管道介质流速

17、或流量的连续检测。涡街原理流量传感器可对液体、气体或饱和蒸汽等多种介质进行检测。可应用于煤矿、冶金、化工等需要流量或流速检测的领域。与传统的孔板等流量检测方式比具有精度高、稳定性好的特点。16.2 KGL涡街流量传感器原理与安装1 原理在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则在旋涡发生体两测交替产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,如图1所示,旋涡列在旋涡发生体的下游非对称排列。设旋涡发生的频率为f,被测介质来流平均流速为V,旋涡发生体迎流面宽度d,表体通径为D,即可得到关系式:Vf=Sr(1-1.25d/Dd式中:Sr为斯特罗哈尔数 在旋涡发生体中装入检测探头及相应电路即构成了涡街流量传感器。传

18、感器采用本安电路设计,设备可应用于爆炸性气体环境。2基本参数 3传感器选型流速范围的选择 表中:Q工:工况条件下体积流量(m3/minQ标:标准状态下(T=20,P=0.101325KPa体积流量(m3/min Pa:当地平均大气压(MpaP工:介质(管道内工作压力(Mpat工:介质(管道内工作温度(工:工况条件下介质密度(kg/m3V:管道中流体平均流速(m/sD:管道直径(mG:介质质量流量(kg/h满足雷诺数范围要求DV雷诺数计算 Re=式中V:管道内流体平均流速(m/sD:传感器口径(m:介质运动粘度满足:2104Re7106即可阻力损失计算阻力损失计算公式:V2P=Cd =1.3V2

19、2g式中P:传感器阻力损失(Pa:被测介质的密度(kg/m3Cd:阻力系数(2.6V:管内流体平均流速(m/s最小管道压力的计算在测量液体(特别是高温液体时,当管道内压力低、流速大时,往往会出现气穴现象,因而影响正确的流量测量,避免产生气穴现象的最小管道压力由下边公式计算: P2.7P+1.3P0式中P:最小管道压力(MPaP:传感器阻力损失(MPaP0:该液体工作温度对应的饱和蒸汽压力(MPa4安装条件传感器应水平或垂直安装(液体的流向自下而上在与其公称通径相应的管道上。传感器上游和下游配置一定长度的直管段,其长度应满足下表要求。 在传感器的上游侧不应设置流量调节阀。 如果上游直管段长度不能

20、满足上表要求,建议用户在上游侧管道中安装流体整流器。 涡街流量传感器与变径整流器配合使用,可使测量的下限降低(液体小于0.3m/s,气体小于3m/s ,量程比扩大到15:1以上,安装变径整流器应先安装下游段整流喷嘴而后安装上游段整流喷嘴,其结构如下图所示。1、涡街流量传感器2、整流喷嘴上游侧部件3、前直管段4、后直管段5、整流喷嘴下游侧部件传感器不要安装在有强烈振动的管道上,以免影响精度,如传感器在有振动的管道上安装使用时,可采用下列措施减小振动带来的干扰;a 在传感器上游2D 处加装管道固定支撑点 b 在满足直管段要求前提下,加装软管过渡 传感器安装在高温管道上时,变送器必须垂直向下安装。

21、涡街流量传感器在安装过程中不允许使用硬物撞击,否则将影响计量精度甚至损坏仪表。当预留安装空间小于仪表厚度时,可先用二根全螺纹螺栓将安装空间撑大到能把传感器放下,然后再用双头螺栓紧固。 若管道需要缩径,其直管段与渐变管段的长度应满足以下要求(参见右图:D1、D2为管道内径 当D 1/D 21.6时,L5D 2 当D 1/D 23D 25电器接线接线端子示意及端子定义 接线接线导线请选用30.5mm2屏蔽电缆。4-20mA电流输出时采用二线制,仅接1、3端子,3端作为信号输出端。导线与接线端子连接必须可靠。电缆屏蔽网应在安全场所可靠接地,禁止与仪表外壳连接。传感器放大壳体上设有接地螺栓,用户使用时

22、应可靠接地。电源负端(0V应可靠接地;如果系统不允许0V端接地,可在0V端与大地间接一只47F/50V电解电容。6满管式涡街流量传感器流量范围参考表 插入式涡街流量传感器流量范围参考表7 8涡街流量传感器外型尺寸 单位mm H1-短屏蔽罩, H2-长屏蔽罩9传感器投入运行与现场调试 传感器安装、接线后,应仔细检查各部分接线是否正确、可靠,对使用在爆炸场所的传感器,要特别注意接地部分是否正确、可靠,然后才能通电运行。 传感器出厂时各部件均调试完毕,一般不再需要现场调试。 脉冲输出型涡街流量传感器现场调试方法: 增益及灵敏度调整传感器需要现场调试时,请打开放大器壳盖,分别调整增益电位器W1(或P1调整增益,顺时针增益增大,逆时针增益减小(不同版本放大板可能不同;触发灵敏度电位器W2(或P2调整触发灵敏度,顺时针触发灵敏度提高,逆时针触发灵敏度降低(不同版本放大板可能不同。 零流量检查传感器在零流量状态下,放大器应无脉冲输出,流量显示设备上瞬时流量显示为零,系统累计显示值不变(用万用表测量放大器信号输出端,直流电平应无变化,或用示波器观察无脉冲输出当处于零流量状态时,流量显示设备显示不为零或放大器信号输出端有脉输出,则应检查管道是否有强烈振动干扰信号产生误触发,此时,要采取措施消或降低