KG9701型智能低浓度沼气传感器.doc

第一章 传感器概述 传感器是各类煤矿安全生产监控系统用来连续遥测、监控煤矿井上、井下各类环境参数变化及生产环节有关机电设备运行状态的重要装备。也是各类煤矿安全生产监控系统利用计算机对采集到的各种检测数据进行分析处理，进而合理、高效地控制局部生产环节、过程，及时掌握和控制井下机电设备行运状况的基本依据和根本保证。目前在我国自行开发生产的用于煤矿井下环境参数监测及有关机电设备运行状态监测的传感器已多达数十种。由重庆煤科分院自行研发、设计、生产的，能与KJ90监控系统及各类煤矿安全生产监控系统配套使用的矿用传感器也已达十多种。其中包括用于各种气体浓度检测的CH4、C0、C02、、02等传感器；用于各种环境参数检测的粉尘、烟雾、风速、风量、压力、温度、湿度等传感器；用于井下机电设备运行状态检测的馈电、开停、风门等的传感器。 第一节 KG9701型智能低浓度沼气传感器 一、用途 KG9701型智能低浓度沼气传感器是为满足我国煤矿监测井下沼气的需要而研制的。它可以连续自动地将井下沼气浓度转换成标准电信号输送给关联设备，并具有就地显示沼气浓度值，超限声光报警及断电功能。经国家防爆检验机关进行联机检验后, 可与国内各类型监测系统及断电仪、风电瓦斯闭锁装置配套，适宜在煤矿采掘工作面、机电硐室，回风巷道等地点固定使用。 二、主要特点 1、采用新型单片微机和高集成数字化电路,使电路结构简单,性能可靠,便于维护与调试。 2、采用黑-黑型热催化元件，使仪器测量范围进一步扩大，性能更加稳定，调校周期大大延长。 3、实现了红外遥控调校零点、灵敏度、报警点等功能,使调校方便简单。 4、增加了传感器断电控制功能,并可任意设定断电点,实现了一机多用。 5、采用新型开关电源,降低了整机功耗,增加了仪器传输距离。 6、增加了故障自检功能,便于使用与维护。 7、设计了高强度外壳结构,增加了仪器抗冲击能力。 三、主要技术参数 1、适用条件 环境温度0℃40℃ 相对湿度≤98 大气压力80110KPa相对海拔高度-10002000m 风速08m/s 矿井环境中H2 S气体小于610-6 2、主要技术指标 测量范围04.00CH4 、010.00CH4 基本测量误差0.001.00CH4 ≤0.10CH4 1.002.00CH4 ≤0.20CH4 2.004.00CH4 ≤0.30CH4 4．0010.00CH4 ≤10相对误差 显示方式四位红色数码管显示 第一位功能显示;1-调零 2-调灵敏度 3-调报警点 4-调断电点 5-调复电点 6-自检 后三位测量数值显示;％CH4 信号输出 15mA或2001000Hz 线性对应010.0CH4 信号带负载能力0400Ω 报警方式二级间歇式声光报警 声强≥85dB 光强能见度20m 报警点范围0.502.50CH4 连续可调。 断电点设置0.502.50CH4 连续可调, 复电点设置 0.402.40CH4 连续可调，但不大于所设的断电点。 断电信号控制距离10Km 采样方式扩散式 元件检测反应速度≤30S 热催化元件寿命一年以上 整机工作电压924V.DC 整机工作电流≤60mA、18V、DC。 防爆等级ibdI150℃矿用本安兼隔爆型 3、外型特征 外壳材料不锈钢 外壳颜色银白色 外形尺寸19011457mm 重 量700g 四、工作原理 该传感器测量沼气浓度采用热催化原理。热催化元件和金属膜电阻及调节电位器P1组成惠斯登电桥，当环境中的沼气以扩散的方式进入气室腔时，与敏感元件反应，电桥有与沼气浓度相对应的电讯号输出，该讯号经A/D转换器转换后，直接送往单片机89C51进行数据处理，来完成仪器的显示、报警等功能。该报警仪以89C51为中央处理单元、由测量电桥、 A/D转换、数字显示、声光报警等单元电路组成，框图如下 信号输出 EEPROM 看门狗 LED显示 89C51单片机 A/D转换器 I/O接口 遥控调校 声光报警 前置放大 热催化电桥 稳压电路 开关电源 五、结构 传感器主机的机壳采用不锈钢冲压而成，其前后盖合缝处设计有橡胶密封围，既防尘又防水，下部装有敏感元件在国内首先采用了微型限制扩散式气室，报警灯组采用了高亮度红色发光管，同时也具有声报警。仪器正面采用了四位红色数码作为数字显示。整个设计新颖、体积小、调节方便。 六、使用与维护 1.使用前的准备 将插头缺口对插座，上好旋紧，输出接线严格按以下所标颜色接线。 红色线──电源正极电缆插头1号口 黑色线──电源负极电缆插头2号口 黄色线──恒流或频率输出电缆插头3号口 绿色线──断电信号恒流输出电缆插头4号口 2.仪器的调节（ r 上升键 s 下降键） 1 零点调节 方法一 按操作步骤使仪器进入工作状态，预热20分钟后，在新鲜空气中观察LED数字显示是否为零，若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗,请轻轻按动遥控器上的选择键，使小数码管显示为“1”，然后再同时按动遥控器上的上升键和下降键，使仪器完成校零工作。 方法二 按操作步骤使仪器进入工作状态，预热20分钟后，在新鲜空气中观察LED数字显示是否为零，若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗,请轻轻按动遥控器上的选择键，使小数码管显示为“1”，然后再分别按动遥控器上的上升键使显示值增加和下降键使显示值减小，使仪器完成校零工作。若小数码管显示“┤”,说明仪器已偏负。 2 精度调节 在电气零点调节完后，将通气罩插入传感器气室外面，通入标准甲烷气或预先制好的甲烷气，其浓度在2CH4 左右，气体流量控制在200ml/分以上，此时，仪器的数字显示应指示在预先配制的标准甲烷气上，若有偏差，可将要控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的选择键，使小数码管显示为“2”， 需增加，按动遥控器上的上升键;若需减少，再按动遥控器上的下降键，使显示值与甲烷浓度值相对应。 3 报警点调节 按动遥控器上的选择键，使小数码管显示为“3”，然后分别按动上升键或下降键，可调节报警点，其变化范围为0.502.50CH4 。 4 断电点调节 按动遥控器上的选择键,使小数码管显示为“4”,然后分别按动上升键或下降键,可调节断电点, 0.502.50CH4 连续可调。 （5）复电点的调节 按动遥控器上的选择键,使小数码管显示为“5”,然后分别按动上升键或下降键,可调节复电点0.402.40CH4 连续可调，但不大于所设定的断电点。 6 自检功能 该功能用以检查仪器工作是否正常。按动遥控器上的选择键，使小数码显示“6”，此时仪器显示2.00，输出对应为360Hz或是1.8mA。若显示“２.AA”或“２.ｂｂ“,说明热催化电桥已偏离零点过大,应旋转机内零点电位器P1予以调节。具体调节方法为同时按动遥控器上的三个按键数秒种,然后立即按动选择键,使仪器小数码管显示为“1”,再用螺丝刀旋转机内零点电位器P1,使仪器显示为零。进行此操作后,必须用标准气重新校对传感器后方可下井使用。 最后特别提醒用户一旦对仪器部分参数进行了调节，在断电之前，必须按动遥控器上选择键，使小数码管显示数字循环至其消隐，否则,调校后的参数未存入存储器内，导至此次调校无效。 3.注意事项 1 本仪器应固定专人使用，严格按照使用说明书进行操作，非专职人员禁止随便拆开仪器，按动按键等。 2 在使用中避免猛烈摔打，碰撞。 对仪器的零点、测试精度要定期调校，一般为7天一次，若未超差时可继续使用。此外，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。 七. 典型故障处理 1.更换催化元件 若传感器显示L.LL时,此时催化可能断丝,断开电源,打开后盖,用万用表对照安装图分别测量G、r12与r12、v2之间电阻值,若有任一边不通,在检查确实不是连线问题后,则应更换催化元件。 2.在自检状态时,显示2.AA或2bb 出现此符号后,说明传感器测量桥路偏移过大,应对传感器进行硬件调零。打开后盖,通电数分钟后,同时按下遥控器或传感器上面的三个按键数秒钟, 然后立即按动选择键, 使仪器小数码管显示为“1”,再用螺丝刀调节电位器P1,使传感器显示为零。进行此操作后,必须用标准气重新校对传感器后方可下井使用。 3.报警声光问题 如果有光无声或声音嘶哑,首先应检查蜂鸣器连线,无断线情况时,应更换蜂鸣器片,必要时可用橡胶等弹性物予以衬垫。如无光无声,首先检查报警灯连线,无误后,在检查IC12CD4011或N69013,必要时予以更换。 4.遥控问题 如传感器接受不到遥控信号,首先检查遥控器电池是否有电,确认有电后在更换传感器线路板数码管旁的红外接收头SFH。如小数码管功能位数字乱跳而无法控制,也可更换SFH。 5.显示“8.88“或其他不明字符 若传感器在井下显示“8.88“等其他不明字符,或反复显示“00.00“,有可能是分站和传感器之间电缆距离太长或接头电阻过大造成的,缩短距离,更换截面积大的电缆或重新做接头。若传感器在分站附近还是显示“8.88“或其他不明字符,请检查传感器IC37805是否完好,正确状态应该是输入18V左右,输出5V左右。另外,检查传感器机内芯片是否有脱落现象。 6