GJG10H型紅外甲烷傳感器

1、2010年第 1期 No. 12010煤 炭 科 技COAL SCIENCE &TECHNOLOGY MAGAZINE文章編號(hào) :1008-3731(2010 01-0080-021問題的提出目前國內(nèi)煤礦井下瓦斯檢測(cè)普遍采用熱催化式甲烷傳感器 , 其工作穩(wěn)定性差 , 檢測(cè)范圍窄 , 需要經(jīng) 常標(biāo)定 , 傳感元件使用壽命短 , 對(duì)某些氣體容易引起 中毒成為熱催化原理檢測(cè)的致命缺陷 , 井下高粉塵 、 高濕度環(huán)境會(huì)加速熱催化式傳感器的老化 , 影響傳 感器的性能 。 因此 , 開發(fā)一種新型的甲烷檢測(cè)儀表是 十分必要的 。2國內(nèi)外紅外甲烷傳感器發(fā)展使用情況國外使用紅外原理檢測(cè)甲烷濃度的技術(shù)已

2、較為成熟 , 紅外甲烷傳感器已廣泛應(yīng)用于煤礦井下 , 對(duì)安 全生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用 。 國外的紅外氣體傳感器產(chǎn) 品已經(jīng)歷了由大到小 、 由低濃度測(cè)量到高濃度測(cè)量 的發(fā)展階段 。 目前不僅有固定式檢測(cè)儀表 , 還有便攜 式檢測(cè)儀表 , 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力在不斷提高 , 工作電 流也進(jìn)一步減小 。 其代表性產(chǎn)品有英國科爾康公司 生 產(chǎn) 的 CIRRUS 型 紅 外 傳 感 器 , 德 國 德 爾 格 (Drager 生產(chǎn)的紅外氣體變送器 , 美國傳感器技術(shù) 有限公司 (IST 生產(chǎn)的 IR 型紅外光式傳感器 。 這些 產(chǎn)品性能穩(wěn)定 , 測(cè)量準(zhǔn)確 , 為我國開發(fā)礦用紅外甲烷 傳感器從技術(shù)上提供了借鑒 。

3、通過幾年的努力 , 國內(nèi)先后開發(fā)出了具有自主 知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紅外甲烷傳感器 , 如 :煤炭科學(xué)研究總院 重 慶 研 究 院 研 究 開 發(fā) 的 GJG10H 型 紅 外 甲 烷 傳 感 器 , GJG100H (B 型紅外甲烷傳感器和 GJG100H (B 型 (管道用 紅外甲烷傳感器等 。3紅外氣體檢測(cè)原理每種極性分子結(jié)構(gòu)的氣體如 SO 2、 CO 2、 CH 4等 ,都有對(duì)應(yīng)的紅外線特征吸收波長(zhǎng) , CH 4特征吸收波 長(zhǎng)為 3. 3m 。首先由單片機(jī)通過控制電路調(diào)制紅外光源發(fā)出 一定頻率的紅外光 , 紅外光通過充有待測(cè)氣體的光 學(xué)氣室 , 到達(dá)兩片波長(zhǎng)完全不同的濾光片 , 一路探測(cè) 濾光片允

4、許目標(biāo)氣體特征吸收波長(zhǎng)的光通過 , 另一 路參比濾光片允許不可能被目標(biāo)氣體吸收的紅外光 通過 。 經(jīng)過濾光片篩選的紅外光最終到達(dá)紅外線探 測(cè)元件轉(zhuǎn)換為電信號(hào) , 由后部濾波放大電路處理后 輸入到快速多路 AD 轉(zhuǎn)換器 。 由于紅外線檢測(cè)受溫 度影響很大 , 所以需要溫度補(bǔ)償 。 紅外甲烷傳感器檢 測(cè)原理如圖 1所示 。圖 1紅外甲烷傳感器整機(jī)原理4性能優(yōu)勢(shì)(1 測(cè)量準(zhǔn)確 :與催化原理傳感器相比 , 紅外甲GJG10H 型 紅 外 甲 烷 傳 感 器劉懷森 1, 程 偉 1, 高修忠 2, 孫世嶺 3(1. 徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司 生產(chǎn)技術(shù)部 , 江蘇 徐州 221006; 2. 徐州礦務(wù)集團(tuán)有限

5、公司 龐莊煤礦 , 江蘇 徐州 221141; 3.煤炭科學(xué)研究總院 重慶研究院 , 重慶 400037摘 要 :非色散紅外 (NDIR 氣體檢測(cè)技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種先進(jìn)的氣體分析技術(shù) , 具有檢測(cè)精度高 , 響應(yīng)時(shí)間快 , 檢測(cè)范圍寬 , 性能穩(wěn)定 , 不受檢測(cè)環(huán)境中其他氣體的干擾 , 壽命長(zhǎng) 等特點(diǎn) 。 隨著紅外甲烷傳感器技術(shù)的提高和成本的降低 , 將在煤礦安全監(jiān)控領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng) 用 。關(guān)鍵詞 :紅外甲烷傳感器 ; 性能穩(wěn)定 ; 應(yīng)用 中圖分類號(hào) :TD712+. 55文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :B紅外光源氣室雙路光傳感器前置濾波放大頻 率 控 制 溫度補(bǔ)償多通道 AD 轉(zhuǎn)換單 片 機(jī) 智 能

6、系 統(tǒng)顯 示 按鍵遙控 信號(hào)輸出 報(bào)警80文章編號(hào) :1008-3731(2010 01-0081-02烷傳感器測(cè)量結(jié)果不受氣體流速的影響 。(2 測(cè)量誤差小 , 精度高 :與催化原理傳感器相 比 , 紅外甲烷傳感器測(cè)量誤差小于 6%。(3 反應(yīng)速度快 :由于紅外線檢測(cè)過程中并不 消耗被檢測(cè)氣體 , 從原理上來說可達(dá)到實(shí)時(shí)響應(yīng)的 效果 , 在同為擴(kuò)散環(huán)境的條件下紅外線檢測(cè)一般比 催化式檢測(cè)快 7s 。(4 標(biāo)定周期長(zhǎng) :由于內(nèi)部采用單光路雙波長(zhǎng) 測(cè)量 , 既保證了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確穩(wěn)定 , 又可防止長(zhǎng)久 工作引起的測(cè)量值的衰減 。 所以長(zhǎng)期穩(wěn)定性好 , 標(biāo)校 周期一般為 6個(gè)月 。(5 不受背景氣

7、體干擾 :由于紅外線檢測(cè)元件 接收的紅外光只跟甲烷氣體有關(guān)系 , 所以無論背景 氣體怎么改變 , 都不影響所測(cè)甲烷氣體的濃度 , 更不 存在有毒有害氣體中毒等現(xiàn)象 。(6 測(cè)量范圍寬 :此紅外甲烷傳感器可連續(xù)精 確測(cè)量 0100%范圍的甲烷氣體濃度 , 更能滿足煤 礦井下監(jiān)測(cè)甲烷氣體濃度的需要 。(7 功耗低 :氣體探測(cè)部分采用了目前國際上 先進(jìn)的非色散紅外檢測(cè)技術(shù) , 整個(gè)氣體檢測(cè)過程中 無大功率器件 , 從而使整機(jī)功率大大降低 , 可保證傳 感器在井下更長(zhǎng)距離的帶載能力 。5結(jié) 語GJG10H 型紅外甲烷傳感器的研制成功 , 是對(duì)采 用熱催化式甲烷傳感器的超越 。 該傳感器壽命為 3 5a

8、 , 完全基于我國煤礦地下的實(shí)地環(huán)境設(shè)計(jì) , 能有 效進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境下甲烷氣體的監(jiān)測(cè) , 并且完全兼容 煤礦現(xiàn)有的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng) , 同時(shí)還具有無需標(biāo)定 、 全 量程測(cè)量等諸多特點(diǎn) 。 但該傳感器通電預(yù)熱時(shí)間比 熱催化式甲烷傳感器長(zhǎng) , 需要進(jìn)行改進(jìn) , 以進(jìn)一步增 強(qiáng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。作者簡(jiǎn)介 :劉懷森 (1960, 男 , 江蘇豐縣人 , 1985年畢 業(yè)于徐州煤炭工業(yè)學(xué)校地下開采專業(yè) , 2001年畢業(yè)于中共中 央黨校 , 徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)技術(shù)部工程師 。(收稿日期 :2009-11-132010年第 1期 No. 12010煤 炭 科 技COAL SCIENCE &T

9、ECHNOLOGY MAGAZINE夾河煤礦開采深度已達(dá) -1000m 以下 , 隨著開 采深度的增加 , 地溫越來越高 , 濕度接近飽和 , 在這 種高溫高濕的環(huán)境下 , 工人熱害疾病非常嚴(yán)重 , 因熱 害誘發(fā)其他疾病導(dǎo)致的死亡事故也有發(fā)生 , 安全形 勢(shì)十分嚴(yán)峻 。 為解決這一難題 , 夾河煤礦與中國礦業(yè) 大學(xué) (北京 合作研發(fā)了 HEMS 降溫系統(tǒng) , 并在井下 進(jìn)行了一期工程建設(shè)及運(yùn)行 , 取得了較好的效果 。 在 此基礎(chǔ)上 , 該礦又進(jìn)行了二期擴(kuò)容工程研究 , 對(duì)高溫 的 “ 二面四頭 ” 進(jìn)行聯(lián)合降溫降濕 , 使 -1150m 水平 的 7446工作面回風(fēng)溫度控制在 2629 , 與降溫 前相比回風(fēng)溫度降低了 46 , 相對(duì)濕度降低了 5%15%, 達(dá)到了更廣區(qū)域聯(lián)合降溫的目的 , 保證 了礦井安全生產(chǎn) 。1二期擴(kuò)容工程的提出與降溫區(qū)域的選定 1. 1HEMS 降溫系統(tǒng)循環(huán)工藝HEMS 系統(tǒng)降溫二期擴(kuò)容工程研究及應(yīng)用 趙 瑋(徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司 夾河煤礦 , 江蘇 徐州 221167摘 要 :在 HEMS 降溫系統(tǒng)一期工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行二期擴(kuò)容工程研究 , 對(duì)高溫的 “ 二面四頭 ” 進(jìn)行了聯(lián)合降溫降濕 , 達(dá)到更廣區(qū)域聯(lián)合降溫的目的 。 應(yīng)用效果表明 , 采掘