1  概述

  GJC4型礦用甲烷傳感器（以下簡稱傳感器）是一種允許在煤礦井下爆炸性氣體環(huán)境中正常使用的礦用本安兼隔爆型設(shè)備，用于檢測煤礦井下空氣中的甲烷含量。它可以實現(xiàn)井下甲烷濃度的實時測量顯示并具有超限聲光報警功能，同時能夠?qū)⒕录淄闈舛绒D(zhuǎn)換成電信號輸送給分站。

  本產(chǎn)品執(zhí)行常州迪泰科特測控設(shè)備有限公司企業(yè)標準《Q/DM005-2012》。

2  適應(yīng)的環(huán)境條件

  a) 環(huán)境溫度：           0℃～＋40℃；

b) 平均相對濕度：       不大于98%（＋25  ℃）；

  c) 大氣壓力：           80kPa～116kPa；

  d) 風速：               0～8m/s；

e) 無顯著振動和沖擊的場合；

  f) 煤礦井下有甲烷爆炸性混合物但無破壞絕緣和腐蝕性氣體的場合。

3  技術(shù)參數(shù)

  3.1 防爆型式

礦用本安兼隔爆型，防爆標志為  “ExdibⅠMb”。

  3.2 工作電源

  a) 工作電壓：直流9V~24V；

  b) 額定工作電流: ≤50mA(18V時)。

  3.3 輸出信號(出廠時只有一種)

  3.3.1 RS485信號

   a) 半雙工傳輸方式，傳輸速率:2400bps；

  b) 最大傳輸距離：2km（使用MHYV煤礦用阻燃電纜，其單芯截面積為1.5mm2）；

  c) 信號電壓峰峰值：2V~12V。

  3.3.2 頻率信號

a) 信號范圍：200Hz~1000Hz(線性對應(yīng)0~4.00%)頻率信號；

  b) 信號的正、負脈沖寬度：≥0.3ms；

  c) 高電平不小于3.0V（拉電流為2mA時），低電平不大于0.5V（灌電流為2mA時）。

  3.3.3 電流信號

  a) 1mA～5mA或4mA～20mA電流信號(線性對應(yīng)0~4.00%,也可選擇0mA～5mA或0mA～20mA)；

  b) 負載能力：1mA～5mA時≥800Ω；4mA～20mA時≥200Ω。

  3.4 量程：（0～4.00）%CH4；

  3.5顯示分辨率

  傳感器以百分體積濃度表示甲烷測量值，采用數(shù)字顯示，分辨率為0.01%CH4。

  3.6 甲烷顯示值穩(wěn)定性

  在（0.00～4.00）%CH4范圍內(nèi)，當甲烷濃度保持恒定時，傳感器的顯示值或輸出信號值（換算為甲烷濃度值）的變化量不超過0.04%CH4。

  3.7 風速影響

  傳感器在8m/s風速條件下，其指示值的漂移量不超過±0.01%CH4。

  3.8 基本誤差

  傳感器的基本誤差符合表1的規(guī)定。

  表1 傳感器的基本誤差

測量范圍（%CH4）

基本誤差

0.00～1.00

±0.10%CH4

1.00～3.00

真值的±10%

3.00～4.00

±0.30%CH4

3.9 響應(yīng)時間

  傳感器的響應(yīng)時間不大于20s。

  3.10 聲光報警功能

  a) 傳感器能在0.30%～2.50%范圍內(nèi)設(shè)置報警點（出廠設(shè)為1.00%）,報警顯示值與設(shè)定值的差值不大于±0.05%CH4。

  b) 報警聲級強度在其1m遠處的聲響信號的聲級不小于80dB（A）；光信號在黑暗環(huán)境中20m遠處清晰可見。

  3.11 斷電功能

  傳感器能在0.30%～2.50%范圍內(nèi)設(shè)置斷電點（出廠設(shè)為1.50%）,斷電顯示值與設(shè)定值的差值不大于±0.05%CH4。

  3.12復電功能

  傳感器能在0.30%～2.50%范圍內(nèi)設(shè)置復電點（出廠設(shè)為1.00%）,復電顯示值與設(shè)定值的差值不大于±0.05%CH4。

  3.13 傳感器的標定流量：200ml/min。

4  主要結(jié)構(gòu)特征及工作原理

  4.1 外形尺寸及重量

  a) 外形尺寸（如圖1，長×寬×高）：252mm×126mm×51mm；

  b) 重量：約1kg。


圖１　甲烷傳感器外形圖

4.2 主要工作原理

該傳感器由供電電源、甲烷檢測頭、檢測及信號處理電路、紅外接收頭、單片機以及顯示電路、聲光報警電路等部分組成，工作原理如圖2所示。

5  使用與接線

  傳感器出廠時配有礦用4芯電纜（MHYV煤礦用阻燃電纜，其單芯截面積為1.5mm2），電纜有與傳感器配對的4芯接頭，電纜各芯按顏色區(qū)分，代表意義如下：

  表2 接線規(guī)則表

      線的顏色

      信號類型

藍

綠

白

紅

RS485信號

485-A

485-B

電源負

電源正

頻率信號

電源負

斷電輸出正

頻率輸出正

電源正

電流信號

電源負

電流輸出負

電流輸出正

電源正

數(shù)碼管及LED顯示說明

數(shù)碼管的分布見圖3，第一位為功能顯示，后三位顯示甲烷濃度值，左邊的發(fā)光二極管為指示燈，最末位的小數(shù)點亮，表示傳感器工作電壓超出范圍（大于25V或者小于8.5V）。

指示燈在各種輸出類型中的狀態(tài)及作用如表3所說明：

表3 指示燈功能表

      狀態(tài)

      指示燈類型

亮

閃爍

滅

紅色

電源正常

485方式正在通信

故障

綠色

輸出信號正常

-

輸出信號開路

傳感器的現(xiàn)場調(diào)整

傳感器可使用我公司的FYF3型遙控發(fā)送器進行調(diào)整，其外形如下圖4所示，在本傳感器中只需使用功能、“”、“” 三個按鍵。

注意：

1. 所有參數(shù)調(diào)整后，傳感器會自動保存；

2. 遙控器調(diào)整完畢后，都需要按“功能”鍵使首位不顯示，或者同時按“S1”、“S2”鍵，才能返回正常測量狀態(tài)；

  3. 遙控器首次使用時，需要撥下遙控器正下方電池上的絕緣塑料；

  4．調(diào)整時要將遙控器的紅外發(fā)射部分正對圖1所示的紅外接收區(qū)域，距離最好不超過0.5米。

7.1 校準

注意：1.傳感器長期斷電儲存后（七天以上），建議通電老化半小時以上，再開始校準；

2.傳感器使用期限較長（2年以上），零點漂移過大或靈敏度下降50%以上，超出遙控器的調(diào)節(jié)范圍

后，為保證測量的準確性，建議更換新的傳感器。

a）調(diào)零：傳感器上電，在清潔空氣中穩(wěn)定后，按遙控器上的“功能”鍵，第一位數(shù)碼管顯示“1”，然后再按“”鍵使后3位數(shù)碼管顯示為零，即可完成傳感器的調(diào)零工作。如果傳感器首位顯示“-1”，表示傳感器負偏，按“” 鍵使傳感器顯示“10.00”即可。

b）通氣校準：以200ml/min的流量通入2.00%的甲烷氣樣，穩(wěn)定后，按遙控器上的“功能”鍵2次，第一位數(shù)碼管會顯示“2”，然后再根據(jù)需要分別按“”和“”鍵，使后3位數(shù)碼管的顯示值與實際氣樣值一致即可。

  c）非線性修正：該校準一般不需要進行，是預留功能。如果傳感器在0~2.00%之間都準確，在3.00%以上誤差較大，才需要進行。校準時以200ml/min的流量通入3.50%的甲烷氣樣，穩(wěn)定后，按遙控器上的“功能”鍵8次，第一位數(shù)碼管會顯示“8”，然后再根據(jù)需要分別按“”和“”鍵，使后3位數(shù)碼管的顯示值與實際氣樣值一致即可。

  7.2 報警點、斷電點和復電點的調(diào)整

  a）本傳感器設(shè)有聲光報警功能，報警門限可由遙控器設(shè)定，操作方法如下：

  按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數(shù)碼管顯示“3”，然后再根據(jù)需要分別按“”和“”鍵可以增大或減小報警點（后3位數(shù)碼管的顯示值）。請注意報警點的范圍是0.30%～2.50%，調(diào)整步進是0.05%,如果超出此范圍，操作將無效。

  b）斷電點的設(shè)置和報警點的設(shè)置方法相同，按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數(shù)碼管顯示“4”，然后再根據(jù)需要分別按“”和“”鍵增大或減小斷電點（后3位數(shù)碼管的顯示值）。請注意斷電點的調(diào)整范圍是0.30%～2.50%，調(diào)整步進是0.05%,超出此范圍,操作將無效。

  c）復電點的設(shè)置和報警點的設(shè)置方法相同，按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數(shù)碼管顯示“9”，然后再根據(jù)需要分別按“”和“”鍵增大或減小復電點（后3位數(shù)碼管的顯示值）。請注意復電點應(yīng)該比斷電點小，其調(diào)整范圍是0.30%～2.50%，調(diào)整步進是0.05%,超出此范圍,操作將無效。

  7.3 傳感器的測試功能

  本傳感器設(shè)有報警測試功能，操作方法如下：按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數(shù)碼管顯示“5”，后3位數(shù)碼管自動顯示當前的模擬測試值，默認的測試值為“0.50”，輸出信號和甲烷實際濃度達到“0.50”時相同，使用遙控器的“”和“”鍵可以增大或減小該模擬值，其調(diào)整范圍是0.00%～2.50%，調(diào)整步進是0.05%,通過該功能可以實現(xiàn)系統(tǒng)報警、斷電等功能的模擬測試。

  7.4 輸出電流的調(diào)整（只有是電流輸出方式才需要）

  電流輸出的傳感器，在現(xiàn)場如果需要對輸出電流進行校正時（一般不需要），按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數(shù)碼管顯示“6”，傳感器會自動輸出顯示0時的電流，然后分別按“”和“”鍵可以對零點輸出電流進行調(diào)整；第一位數(shù)碼管顯示“7”時，傳感器會自動輸出滿量程時的電流，按同樣方法可以對滿量程的輸出電流進行調(diào)整。

  8  使用和維護

  傳感器在正常的使用中，應(yīng)該注意取樣頭的干燥和清潔，應(yīng)定期對測量探頭進行維護校準以保證測量的精度。

9  使用注意事項

  9.1 注意正確接線,以免損壞設(shè)備；

  9.2 接線前應(yīng)明確分站接入信號的制式和接入信號的類型；

  9.3 本安產(chǎn)品不得隨意與其他未經(jīng)過聯(lián)檢的設(shè)備連接；

  9.4 傳感器使用時應(yīng)采取防振動措施，不可跌落或強烈撞擊，不可用水浸泡；

  9.5 傳感器受到有毒氣體（如硫化氫等）的侵害后，靈敏度有較大變化時應(yīng)及時更換檢測元件；

  9.6 傳感器長期斷電儲存后，建議通電10小時以上，再投入使用；

  9.7 維修時不得改變本安電路和與本安電路有關(guān)的元器件的電氣參數(shù)、規(guī)格和型號；

  9.8 在煤礦井下嚴禁隨意拆卸、檢修，非專業(yè)人員請勿隨意檢修。

10  常見故障處理與維修

  常見故障處理與維修見下表4。

  表4 常見故障處理表

序號

故障現(xiàn)象

可能造成原因

排除方法

1

通電無反應(yīng)

供電電源無輸入

檢查供電設(shè)備和電源線

2

4位數(shù)碼管不顯示

傳感器沒有工作

檢查單片機和電源芯片

3

輸出信號異常

信號輸出線接錯

檢查接線

信號輸出線斷路、短路或接觸不好

檢查接線

分站或傳感器故障

檢查分站或傳感器

11  運輸、貯存

  11.1 運輸

  完整包裝的產(chǎn)品,在避免雨雪直接淋襲的條件下, 可適用于水運、陸運及空運等各種運輸方式。

  11.2 貯存

  包裝后的傳感器能在溫度為-10℃～+40℃，相對濕度不大于90%的環(huán)境中貯存12個月以上。

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服務(wù)產(chǎn)品-GJC4型礦用甲烷傳感器