甲烷傳感器在煤礦瓦斯檢測(cè)報(bào)警中的應(yīng)用

煤礦行業(yè)提供的能源主要用作電廠、化工、鋼鐵、運(yùn)輸、鍋爐等行業(yè)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，雖然在能源應(yīng)用的占比有所下降，但是需求總量確實(shí)逐年増長(zhǎng)?？梢哉f(shuō)煤炭行業(yè)已經(jīng)深入我們的國(guó)家隊(duì)各行各業(yè)。為 保證生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、使用環(huán)節(jié)的安全，需要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的瓦斯爆炸、毒性氣體泄漏防爆等危險(xiǎn)氣體進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控。

瓦斯其實(shí)是吸附在煤層中的一種非常規(guī)天然氣，又稱為煤層氣，其主要成分和天然氣一樣，均為甲烷 (CH4),是一種非常潔凈、高效、優(yōu)質(zhì)、安全的能源。

煤礦瓦斯爆炸的三要素是足夠的瓦斯?jié)舛?、氧含量和火源。瓦斯爆炸及隨之而來(lái)的燃燒大量消耗氧氣、 瓦斯等氣體，形成空氣負(fù)壓區(qū)。此時(shí)，外界的空氣、煤層中的瓦斯大量向負(fù)壓區(qū)補(bǔ)充，只要井下有火源，到 一定濃度就會(huì)再次爆炸。越爆炸，新鮮空氣、瓦斯的補(bǔ)充速度越快；氣體補(bǔ)充速度越快，越容易形成新的爆炸條件。理論上說(shuō)，只要煤礦井下火源不滅，就存在連續(xù)發(fā)生很多次爆炸的可能?；茨弦患颐旱V就曾經(jīng)連續(xù)爆炸1000多次。

瓦斯排放到空氣中則造成嚴(yán)重的大氣污染。煤層氣的溫室效應(yīng)是二氧化碳的22倍，對(duì)臭氧層的破壞是一氧化碳的7倍。我國(guó)每年因采煤向大氣排放的煤層氣高達(dá)194億立方米，煤炭行業(yè)每年因此耗去的排污費(fèi)超 過(guò)10億元人民幣。然而，如果在煤礦開(kāi)采前開(kāi)發(fā)煤層氣，可降低70%的瓦斯?jié)舛取＿@就大大提高了煤礦生 產(chǎn)的安全性，減小了生產(chǎn)成本。同時(shí)國(guó)家相關(guān)單位制定了相應(yīng)的監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，并有國(guó)家煤礦安標(biāo)辦及相應(yīng)的檢 測(cè)機(jī)構(gòu)逬行相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的宣貫、和產(chǎn)品驗(yàn)收和檢驗(yàn)。

甲烷傳感器是一種礦用儀器儀表，必須首先滿足井下安全生產(chǎn)的規(guī)程，但較其他普通傳感器又必須有如 下主要特點(diǎn)：具有自動(dòng)調(diào)零功能；標(biāo)?？煽啃愿?，性能更穩(wěn)定，使用更簡(jiǎn)單方便；采用高分辨率的單片 機(jī)，測(cè)量的數(shù)值均準(zhǔn)確可靠；機(jī)并具有自動(dòng)穩(wěn)零功能；可選擇的調(diào)試菜單結(jié)構(gòu)，方便調(diào)試，操作簡(jiǎn)單?，F(xiàn)有 的甲烷傳感器普遍存在著功耗較大、功能單一、精確度不高的缺點(diǎn)，而且采用模擬電路技術(shù)，造成系統(tǒng)的抗 干擾能力和智能化程度都很低。因此，研制便于攜帶、多功能、高精度和抗干擾能力強(qiáng)的高可靠性甲烷檢測(cè) 儀具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

甲烷傳感器在煤礦安全檢測(cè)系統(tǒng)中用于煤礦井巷，采掘工作面、采空區(qū)、回風(fēng)巷道、機(jī)電響室等處連續(xù) 監(jiān)測(cè)甲烷濃度，當(dāng)甲烷濃度超限時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出聲、光報(bào)警，可供煤礦井下作業(yè)人員，甲烷檢測(cè)人員，井下 管理人員等隨身攜帶使用，也可供上述場(chǎng)所固定使用。甲烷傳感器的工作原理是一般采用載體催化元件為檢測(cè)元件。產(chǎn)生一個(gè)與甲烷的含量成比例的微弱信 號(hào)，經(jīng)過(guò)多級(jí)放大電路放大后產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，送入單片機(jī)片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換輸入口，將此模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)。然后單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，并實(shí)現(xiàn)顯示，報(bào)警等功能。

煤礦井中常用的甲烷氣體傳感器有半導(dǎo)體的、催化燃燒的、紅外的、電化學(xué)的，而半導(dǎo)體鑒于它的高性 價(jià)比、高靈敏度、高響應(yīng)速度等優(yōu)點(diǎn)，依然占據(jù)工業(yè)和民用在甲烷檢測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)上的很大一塊市場(chǎng)。

不過(guò)需要注意的是，氣體傳感器，特別是催化燃燒式氣體傳感器，都有一定的有效期。需要定期合理的 對(duì)傳感器或模塊進(jìn)行校準(zhǔn)與維護(hù)，才能讓它的效果達(dá)到最大，另外合理的安裝設(shè)置傳感器或模塊也能提高的 監(jiān)測(cè)效果。所以，礦井下的傳感器安裝設(shè)置的合理性很重要，定期校驗(yàn)和檢定也必須嚴(yán)格按照有關(guān)的計(jì)量檢 定規(guī)程嚴(yán)格進(jìn)行。

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