您的位置:领航仪器 > 新闻动态 > 三菱plcfx3u输入接线图辽宁仪器仪表公司

三菱plcfx3u输入接线图辽宁仪器仪表公司

2020-02-07 19:34

  第六章 矿井气体检测仪器仪表及瓦斯监控系统_工学_高等教育_教育专区。第六章 矿井气体检测仪器仪表及瓦斯监控系统 第一节 矿井气体检测仪器仪表 一、 光学甲烷检测仪 (一) 光学甲烷检测仪的用途 光学甲烷检测仪是煤矿井下使用最普遍的便携式仪器之一,使用光学 甲烷检测仪既

  第六章 矿井气体检测仪器仪表及瓦斯监控系统 第一节 矿井气体检测仪器仪表 一、 光学甲烷检测仪 (一) 光学甲烷检测仪的用途 光学甲烷检测仪是煤矿井下使用最普遍的便携式仪器之一,使用光学 甲烷检测仪既可以测定甲烷(瓦斯)浓度,又可以测定二氧化碳浓度。 按其测量瓦斯浓度的范围分为 0%~10%(精度 0.01%)和 0%~100% (精度 0.1%)2 种。 它具有携带方便,操作简单,安全可靠,精度 高,测量范围大,使用寿命长,坚固耐用等优点。 (二) 光学甲烷检测仪的构造及工作原理 1.光学甲烷检测仪的构造 光学甲烷检测仪有多种型号,我国生产的主要有 AQG 型和 QWJ 型, 其外形和内部构造基本相同。现以 AQG-1 型为例说明其构造。AQG-1 型光学甲烷检测仪从外形看像个矩形盒子,主要由气路、光路和电路 三大系统组成,如图 6-1 所示。 (1) 气路系统。光学甲烷检测仪的气路系统主要由吸气管 4、进气 管 5、水分吸收管 9、二氧化碳吸收管 11、吸气橡皮球 10、气室(包 括甲烷室和空气室)22 和盘形管 30 等组成。其主要部件的作用为: ① 气室中的甲烷室用于存贮所采气样,空气室则用于存贮新鲜空气。 ② 水分吸收管内装有硅胶,并与仪器的进气管相连通,其作用是对 通过吸收管的气体进行干燥,使水蒸气不能进入甲烷室,能预防仪器 故障并使测值准确。③ 盘形管(也称毛细管)一端与空气室相通, 另一端与仪器所处的环境大气相通,其作用是使测定时空气室内气体 压力与甲烷室相同(气压不同会造成误差),同时又能防止环境中有 害气体通过盘形管进入空气室,使室内保持有新鲜空气。 (2) 光路系统。光学甲烷检测仪的光路系统如图 6-2 所示,主要由 光源灯泡 1、光栅 2、聚光镜 3、平行平面镜 4、折光棱镜 5、反射棱 镜 6、物镜 7、测微玻璃 8、分划板 9、场镜 10、目镜 11 和目镜保护 玻璃 12 组成。光路系统主要零件的作用为: ① 光源灯泡是仪器光 路系统的光源,其额定电压为 1.35 V,具有白色反光面的灯泡效果较 好。 ② 聚光镜的作用是汇集光源发出的光,使其照射范围变窄,亮 度增强。③ 平行平面镜是产生干涉条纹的重要部件,在图中的 a 点, 它通过反射和折射,将一束光线变为两束平行光线,而在 b 点,它又 再次通过折射和反射,使两束平行光线转向,并使其传播空间发生重 叠,从而形成干涉条件,产生干涉条纹。④ 折光棱镜的作用是将从 空气室中射出的光线经两次反射(每次反射折转 90°)使其传播方 向折转 180°而返回气室。 ⑤ 反射棱镜的作用是将光线°, 使其投射到物镜上。 ⑥ 物镜上的光屏用以改善干涉条纹的清晰度, 调节物镜前后的距离,可使干涉条纹在分划板上成像清晰。⑦ 物镜 和目镜等组成目镜组,该组主要起放大作用,使分划板和干涉条纹便 于观察。当分划板刻度线和数字不清晰时,可利用目镜进行调节;干 涉条纹不清晰时,有时也可利用目镜组进行调节。 (3) 电路系统。光学甲烷检测仪的电路系统主要由干电池 12(1 节 1 号干电池)、光源灯泡 16、微读数电门 7 和光源电门 8 等组成。 气路、光路和电路三大系统是光学甲烷检测仪的主要组成部分,除此 之外,光学甲烷检测仪还包括测微组件和主调螺旋等部件。测微组件 主要由测微玻璃、微读数盘、微调螺旋、照明灯泡等组成,其作用是 为了提高读数精度。 2.光学甲烷检测仪的工作原理 光学甲烷检测仪的工作原理为:从光源 1 发出的白光,经光栅 2 和聚 光镜 3 变成一束细而亮的光束后投射到平行平面镜 4 上。在平行平面 镜的 a 点,光束受平行平面镜作用分成两束(实线和虚线各表示一 束),实线表示的那一束光线(其作用是使光 线°)再次经过空气室后投射到平行平面镜上;虚线表示的 那一束光线经过甲烷室、折光棱镜 5 再次经过甲烷室后也投射到平行 平面镜上。这两束光线经平行平面镜作用在 b 点汇合成“一束”光线, 实际上是这两束光线传播的路径发生了重叠而已。这两束光线已成为 相干光源,会形成干涉现象。当这两束光线(作用是将 光线 等组成的 望远镜系统就可看到在物镜 7 的焦平面上产生的干涉条纹,(白色光 特有的干涉条纹,又称光谱)。干涉条纹由红、绿、黄、黑 4 种条纹 组成,成一定规律分布,其中有两条黑纹比较清楚,左边那一条常被 用作黑基准线。如果在仪器的空气室和甲烷室里都充入同样密度的新 鲜空气,并利用分划板和所选的基准线记下这时的干涉条纹的位置, 当甲烷室中充入含有甲烷的气体时,干涉条纹就会发生位移(因为甲 烷相对于空气来说是光密介质,折射率大,会使通过甲烷室那束光线 的光程增大),其位移量与甲烷室的甲烷浓度成正比,利用特制的分 划板就可以将干涉条纹的位移量换算成甲烷室的甲烷浓度。 二、 便携式甲烷检测仪 便携式甲烷自动检测报警仪是一种携带式可连续自动测定环境中甲 烷浓度的全电子仪器,具有操作方便、读数直观、工作可靠、体积小、 重量轻、维修方便等特点。 1.热催化式(热效式)甲烷自动检测报警仪 热催化式(热效式)甲烷自动检测报警仪主要由传感器、电源、放大 电路、报警电路、显示电路等部分构成。其中,黑元件是传感器,白 元件是补偿元件,是仪器的主要部分;黑、白两个元件分别接在一个 电桥的两个相邻桥臂上,而电桥的另外两个桥臂被分别接入适当电 阻,共同组成测量电桥。 当一定的工作电流通过检测元件(黑元件)时,其表面即被加热到一 定的温度,而这时当含有甲烷的空气接触到检测元件表面时,便被催 化燃烧,放出的热量会使检测元件的温度升高,电阻值增加。电桥就 失去平衡,输出一定的电压。实验证明,在甲烷浓度低于 4%的情况 下,电桥输出的电压与甲烷浓度基本上成直线关系,因此可以通过测 量电桥输出电压的大小测算出甲烷浓度的数值;当甲烷浓度超过 4% 时,输出电压就不再与甲烷浓度成正比关系,所以按这种原理制造的 甲烷自动检测报警仪只能测低浓度甲烷。 2.热导式甲烷自动检测报警仪 热导式甲烷自动检测报警仪与热催化式甲烷自动检测报警仪的构造 基本相同,也是由传感器、电源、放大电路、显示及报警电路组成, 区别在于两种仪器的传感器工作原理不同。热导式传感器是根据矿井 空气的导热系数随空气中甲烷含量不同成一定规律变化这一性质测 量甲烷浓度的。这种甲烷自动检测报警仪可以检定高浓度甲烷。 3.红外线气体检测仪 红外线气体检测仪是一种可以灵活配置的单种气体或多种气体检测 仪,它可以配备氧气传感器、可燃气传感器和任选 2 种有毒气体传感 器或任选 4 种有毒气体传感器或任选单种气体传感器。它具有非常清 晰的大液晶显示屏以及声光报警提示,保证在非常不利的工作环境下 也可以检测危险气体并及时提示操作人员预防。开机或需要时可对显 示、电池、传感器、声光报警功能自检。其技术参数如表 6-1 所示。 三、 一氧化碳检测仪 准确地测定一氧化碳浓度,是保证员工生命安全和防止自然发火事故 发生的有效手段。 (一) 一氧化碳检测仪的种类及结构 检测一氧化碳浓度的仪器种类很多,不同的分类方法可以分成不同的 种类。例如,按工作原理可分为化学原理、定电位化学原理、红外线 吸收原理、催化燃烧原理、气敏半导体原理、气相色谱原理等;按安 装使用方式不同可分为便携式和固定式 2 种。 1.一氧化碳检定管的结构 该仪器用检定管检测井下空气的成分。三菱plcfx3u输入接线图它由检定管和吸气装置 2 部分 组成。 (1) 检定管的结构。检定管结构如图 6-3 所示。 检定管由外壳、堵塞物、保护胶、隔离层及指示胶等组成。其中外壳 是用中性玻璃管加工而成。堵塞物用的是玻璃丝布、防声棉或耐酸涤 纶,它对管内物质起固定作用。保护胶是用硅胶作载体吸附试剂制成, 其用途是除去对指示胶变色有干扰的气体。隔离层一般用的是有色玻 璃粉或其他惰性有色颗粒物质,它对指示胶起界限作用。指示胶是以 活性硅胶为载体吸附化学试剂经加工处理而成。 (2) 吸气装置的结构。吸气装置又称采样器,实质上是一个取样唧 筒,其结构如图 6-4 所示。 它是由铝合金管及气密性良好的活塞所组成。抽取一次气样为 50 mL, 在活塞杆上有 10 等分刻度,并标有吸入试样的毫升数。采样器的前 端有个三通阀,当三通阀把 3 平放时,是吸取气样位置,如果取样地 点采样器不便进入时,可在气样入孔 1 处接胶管来取气;三通阀把 3 处于垂直位置时,可将吸入气筒的气样通过检定管插孔 2 压入检定 管;而三通阀把 3 处于 45°位置时,三通阀为关闭状态。 2.一氧化碳测量仪的结构 一氧化碳测量仪外形呈扁长方体,外壳采用高强度工程塑料制成。辽宁仪器仪表公司测 量仪壳体与后盖之间通过 4 个专用沉头螺钉连接成一体。其结构如图 6-5 所示,气路的连接如图 6-6 所示。 图 6-5 一氧化碳测量仪的结构 (a) 一氧化碳测量仪的外部结构; (b) 一氧化碳测量仪的内部结构; (c) 一氧化碳测量仪电路板组结构 3.便携式一氧化碳测量报警仪的结构 便携式一氧化碳测量报警仪的结构如图 6-7 所示。其外形为长方形, 左上部为报警指示灯,右上部为传感器。正面板左上方为蜂鸣器;中 部为三位码显示窗,仪器的右侧中部设有电源开关,下部有一“关合” 板,打开它可见调零和调整报警点电位器。仪器的中下部设有调精度 电压器,而在下方则设有一节 6F22 型叠层方型电池。 (二) 一氧化碳检测仪的工作原理 1.一氧化碳检定管的工作原理 一氧化碳检定管是以活性硅胶为载体,吸附化学试剂碘酸钾和发烟硫 酸作为指示胶,当含有一氧化碳的空气通过检定管时,与指示胶反应, 有碘生成,沿玻璃管壁形成一个棕色环,随着气流通过,棕色环向前 移动,其移动的距离与被测空气中的一氧化碳含量成正比关系,因此 当检定管中通过定量空气后,根据色环移动的距离便可测得所测空气 中的一氧化碳含量。 2.一氧化碳测量仪的工作原理 一氧化碳测量仪采用控制电位电解法实现了对空气中的一氧化碳浓 度的测定。 3.便携式一氧化碳测量报警仪的工作原理 便携式一氧化碳测量报警仪是应用电化学原理实现大气中一氧化碳 气体含量测量和超限自动报警的携带式仪器。 四、 便携式氧气检测仪 1.便携式氧气检测仪的种类 在矿井环境中对氧气含量进行检测具有重要的意义。可以用来检测氧 气含量的方法很多,常用的仪器有数字式氧气浓度计,瓦斯、氧气检 测仪等。 2.便携式氧气检测仪的工作原理 (1) 数字式氧气浓度计的工作原理。数字式氧气浓度计的外部结构 和工作原理如图 6-8、图 6-9 所示。通过氧气传感元件,将空气中氧 气浓度的变化转换成电信号的变化,经输入调节回路、A/D 转换器到 显示单元显示氧气浓度。 由于透过薄膜的氧气量与氧分压有关,故大气压力对输出电流的大小 有影响,当使用地点与校准地点大气压力有较大差异时,特别是在开 采深度较大的矿井中测定时,应对其值进行修正。另外,温度对仪器 的指示也有一定影响,三菱plcfx3u输入接线图需用热敏电阻或其他方法进行补偿。所以,仪 器的使用环境温度范围为 0~40 ℃。 (2) 瓦斯、氧气检测仪的工作原理。瓦斯、氧气检测仪的工作原理 如图 6-10 所示。通过瓦斯和氧气传感元件,将空气中瓦斯和氧气浓 度的变化转换成电信号的变化,此信号经信号调整电路和模拟开关切 换电路,送至数字显示电路(包括 A/D 转换器、LED 数字显示器)进 行显示,经解码电路、控制报警电路实现超限报警。 (3) 氧气检测仪的工作原理。氧气检测仪采用隔膜伽伐尼电池原理, 简称隔膜原电池原理。这里的隔膜原电池便是测氧气的传感元件,由 金作阴极、铅作阳极、碱性电解液及特制透氧气的聚四氟乙烯薄膜组 成。它与空气中的氧气接触后,产生去极化电流,该电流正比于氧分 压。氧气检测仪的工作原理如图 6-11 所示。 由隔膜原电池 N 与温度补偿热敏电阻 Rt 构成的氧传感元件为 GYR-25 型氧气传感元件。测量时,氧气传感元件两端的电压发生变化并通过 电表 G 显示出来,从而达到测量环境空气中氧气浓度的目的。 第二节 矿井瓦斯监控系统 矿井瓦斯监控系统是煤炭企业高产、高效、安全生产的重要保证,是 煤矿安全管理的重要组成部分。 一、 矿井瓦斯监控系统的组成与功能 1.矿井瓦斯监控系统的组成 矿井瓦斯监控系统一般是由传感器、执行机构、分站、电源箱(或电 控箱)、主站(或传输接口)、主机(含显示器)、打印机、电视墙(或 投影仪、模拟盘、多屏幕、大屏幕)、管理工作站、服务器、路由器、 UPS 电源、光纤和接线 所示。 矿井瓦斯监控系统目前分为 3 类,即:KJ、TF、A-1 系列,其结构基 本相同,都是由传感器及执行装置、传输(通信)系统、数据处理系 统 3 部分构成。 2.矿井瓦斯监控系统的功能 (1) 传感器及执行装置。传感器负责采集各种环境参数并把它输送 给传输系统。由于它直接关系到系统监控内容和数量及系统的准确 度,因此,必须选择可靠、稳定、准确的传感器。执行装置的功能是 接收来自传输系统的信息,并根据它执行开、停、断电等指令,从而 完成各种控制功能。 (2) 信息传输系统。该系统主要由传输接口、分站、中心站柜、电 缆等组成。其功能是接收传感器传来的各种信息,并把它转换成数字 信号或频率信号,再通过发送、接收装置及电缆和各种接口传送到地 面中心站的计算机进行处理。同时接收计算机发来各种指令,并通过 上述设备传递给执行装置。 (3) 数据处理系统。该系统由计算机(包括前置机)、模拟盘及各 种外部设备等硬件和各种应用程序、操作系统等软件组成。其功能是 接收来自传输系统的信息,并对其进行综合分析判断,同时通过屏幕、 模拟盘、绘图仪对各监测参数或状态进行显示。当某些环境参数超过 预定值时,能自动报警,并可向井下发出控制信号,切断影响区域电 源,防止事故发生。对一些重要监测参数可存储规定时间内的数据, 并可随时用屏幕显示、打印、绘图等方式再现所需资料。对生产监控 部分的设备运行状态、运行时间、煤位情况等内容也可即时显示出来。 有些系统还具有火灾预测预报等功能。 二、 甲烷传感器的设置 由于甲烷的密度小于空气,因此,一般情况下,巷道上方的甲烷浓度 大于下方。因此,甲烷传感器应布置在巷道的上方,并应不影响行人 和行车,安装维护方便。甲烷传感器应垂直悬挂,距顶板(顶梁)不 得大于 300 mm,距巷道侧壁不得小于 200 mm。甲烷传感器的报警 浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围必须符合表 6-2 的规定。 1.采煤工作面甲烷传感器的设置 (1) 采煤工作面甲烷传感器的设置。为及时监测采煤工作面的瓦斯 变化情况,采煤工作面传感器应尽量靠近工作面设置,如图 6-13 所 示。 (2) 采煤工作面回风巷甲烷传感器的设置。为保证采煤工作面回风 巷中的甲烷传感器能正确反映采煤工作面回风巷内的瓦斯含量,回风 巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜空气混合均匀且风流 稳定的位置,如图 6-14 所示。 (3) 采煤工作面进风巷甲烷传感器的设置。用于监测有煤与瓦斯突 出矿井的采煤工作面的进风巷甲烷传感器,应尽量靠近工作面设置, 如图 6-15 所示,以便及时监测采煤工作面的瓦斯变化情况。 采煤工作面采用串联通风时,进入被串工作面的风流中必须布置进风 巷甲烷传感器。为保证进风巷甲烷传感器能正确反映所监测区域的瓦 斯含量,进风巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜空气混合 均匀且风流稳定的位置,如图 6-16 所示。 2.掘进工作面甲烷传感器的设置 为及时监测掘进工作面的甲烷浓度的变化情况,瓦斯、高瓦斯和煤 (岩)与瓦斯突出矿井都必须设置工作面甲烷传感器。高瓦斯和煤 (岩)与瓦斯突出矿井的掘进工作面还必须在回风流中设置甲烷传感 器。掘进工作面甲烷传感器和回风流甲烷传感器断电范围为掘进巷道 内全部非本质安全型电气设备。 (1) 掘进工作面甲烷传感器的设置。为及时监测掘进工作面的瓦斯 变化情况,掘进工作面甲烷传感器应尽量靠近工作面设置,如图 6-17 所示。 (2) 掘进工作面回风流甲烷传感器的设置。为保证掘进工作面的回 风流甲烷传感器能正确反映掘进工作面回风流中的瓦斯含量,回风流 甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜空气混合均匀且风流稳 定的位置,如图 6-18 所示。 (3) 掘进工作面进风流甲烷传感器的设置。采用串联通风的掘进工 作面,必须在被串工作面局部通风机前设置掘进工作面进风流甲烷传 感器;对有煤与瓦斯突出矿井的掘进工作面,应在工作面局部通风机 前设置掘进工作面进风流甲烷传感器,如图 6-19 所示。 (4) 掘进机甲烷传感器的设置。掘进机必须设置机载式甲烷断电仪 或便携式甲烷报警仪。 3.机电硐室甲烷传感器的设置 在回风流中的机电设备硐室的瓦斯浓度可能会较高,因此,在回风流 中的机电硐室的进风侧,必须设置甲烷传感器,如图 6-20 所示。 4.装煤点和运输巷道甲烷传感器的设置 (1) 装煤点甲烷传感器的设置。高瓦斯矿井的主要运输巷道内使用 架线电机车时,装煤点处必须设置甲烷传感器,如图 6-21 所示。 (2) 运输巷道甲烷传感器的设置。高瓦斯矿井进风的主要运输巷道 使用架线电机车时,在瓦斯涌出巷道的下风流中必须设置甲烷传感 器,如图 6-22 所示。 5.机车内甲烷传感器的设置 在煤(岩)与瓦斯突出矿井和瓦斯喷出区域中,进风的主要运输巷道 和回风巷内使用矿用防爆特殊型蓄电池电机车或矿用防爆型柴油机 车时,蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报 警仪,柴油机车内必须设置便携式甲烷检测报警仪。当瓦斯浓度超过 0.5%时,必须停止机车运行。 6.瓦斯抽采泵站甲烷传感器的设置 瓦斯抽放泵站应在室内设置甲烷传感器,其报警浓度为 0.5%CH4。在 抽采泵输入管路中应设置甲烷传感器。利用瓦斯时,在输出管路中应 设置甲烷传感器。 井下临时抽采泵站下风测栅栏外应设置甲烷传感器。 7.其他地点传感器的设置 (1) 装备矿井安全监控系统的矿井,每一个采区、一翼回风巷及总 回风巷的测风站应设置风速传感器。风速传感器应设置在巷道前 10 m 内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算测风断面 的地点。 (2) 装备矿井安全监控系统的矿井,主要通风机的风筒应设置压力 传感器。 (3) 瓦斯抽采泵站的抽采泵吸入管路中应设置流量传感器、温度传 感器和压力传感器;利用瓦斯时,还应在输出管路中设置流量传感器、 温度传感器和压力传感器。 (4) 装备矿井安全监控系统的开采易自燃煤层的矿井应设置一氧化 碳传感器。一氧化碳传感器应布置在巷道的上方,并应不影响行人和 行车,安装维护方便。一氧化碳传感器应垂直悬挂,距顶板(顶梁) 不得大于 300 mm,距巷道侧壁不得小于 200 mm。一氧化碳传感器 的报警浓度值为 0.002 4%CO。一氧化碳传感器除用于环境监测外,还 可用于自然发火预测。自然发火可根据每天一氧化碳平均值的增量来 预测,若增量为正,则具有自然发火的可能。为保证一氧化碳传感器 能正确反映所监测环境中一氧化碳含量,一氧化碳传感器应设置在风 流稳定、一氧化碳等有害气体与新鲜空气混合均匀的位置,如图 6-23 所示。 (5) 装备矿井瓦斯监控系统的开采易自燃煤层的矿井应设置温度传 感器。温度传感器应布置在巷道的上方,并应不影响行人和行车,安 装维护方便,距顶板(顶梁)不得大于 300 mm,距巷道侧壁不得小 于 200 mm。温度传感器的报警值为 30 ℃。 温度传感器除用于环境 监测外,还可用于自然发火预测。自然发火可根据每天温度平均值的 增量来预测,若增量为正,则具有自然发火的可能。为保证温度传感 器能正确反映所监测环境的温度,温度传感器应设置在风流稳定的位 置,如图 6-24 所示。 (6) 装备矿井安全监控系统的矿井,主要通风机、局部通风机必须 设置设备开停传感器,主要风门应设置风门开关传感器,被控设备开 关的负荷侧必须设置馈电状态传感器。 复习思考题 1.简述光学甲烷检测仪的构造、辽宁仪器仪表公司工作原理。 2.甲烷自动检测报警断电装置的设置地点哪些? 3.传感器有什么作用?

本文由领航仪器发布于新闻动态,转载请注明出处:三菱plcfx3u输入接线图辽宁仪器仪表公司

关键词: 瓦斯仪器仪表