1 概述
GYW25礦用本安型圍巖應(yīng)力傳感器(以下簡(jiǎn)稱傳感器)是一種允許在煤礦井下爆炸性環(huán)境中正常使用的礦用本質(zhì)安全型設(shè)備。適用于因采動(dòng)影響煤層或巖層內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)變化的測(cè)量,主要用于煤層或巖層內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)變化的測(cè)量,如工作面煤層超前支撐應(yīng)力,預(yù)留煤柱的支撐應(yīng)力等。應(yīng)力測(cè)量是研究采場(chǎng)動(dòng)壓作用規(guī)律的重要手段之一,可用于采場(chǎng)沖擊地壓初期預(yù)測(cè)和趨勢(shì)分析。
本產(chǎn)品執(zhí)行常州迪泰科特測(cè)控設(shè)備有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/DM059-2015》。
2 適應(yīng)的環(huán)境條件
a) 環(huán)境溫度:0℃~40℃;
b) 平均相對(duì)濕度:不大于95%(25℃);
c) 大氣壓力:80kPa~106kPa;
d) 煤礦井下有瓦斯,煤塵爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境。
e) 無(wú)強(qiáng)烈震動(dòng)和沖擊的地方。
f) 無(wú)破壞金屬和絕緣材料的腐蝕性氣體的地方。
3 主要技術(shù)參數(shù)
3.1 防爆型式
礦用本質(zhì)安全型,防爆標(biāo)志為:“Exib I Mb”。
3.2 工作電源
a)工作電壓:直流 9V~24V;
b)工作電流:≤ 40mA。
3.3 輸出信號(hào)
3.3.1 RS485通訊方式
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1.5 mm2);
c) 工作電壓峰峰值≥3V。
3.3.2 頻率傳輸方式
a) (200~1000)Hz;
b) 輸出高電平不小于3V(輸出電流為2mA時(shí)),低電平不大于0.5V,脈沖寬度大于0.3ms。
3.3.3 電流傳輸方式
a) 1mA~5mA或4mA~20mA (線性對(duì)應(yīng)量程,也可選擇0mA~5mA或0mA~20mA);
b) 最大帶載能力:1mA~5mA時(shí)≥800Ω;4mA~20mA時(shí)≥200Ω。
3.4 傳感器具有采用遙控器調(diào)校的功能;
3.5 測(cè)量范圍:(0~25.0)MPa。
3.6 分辨率:0.1MPa。
3.7 基本誤差:≤2.0%(F.S.)。
4 主要結(jié)構(gòu)特征及工作原理
4.1 外形尺寸及重量
a) 本體外形尺寸:250 mm×130mm×50 mm;
b) 應(yīng)力感應(yīng)頭外形尺寸:Φ36mm×140mm。
c) 重量:約2kg。
圖1 傳感器外形圖
4.2 主要工作原理
本傳感器采用惠斯通電橋原理,無(wú)應(yīng)力時(shí), 電橋兩臂電壓相等,此時(shí)無(wú)信號(hào)輸出。應(yīng)力信號(hào)作用于電橋上時(shí), 會(huì)引起電橋不平衡,電橋輸出電壓與所加的應(yīng)力成對(duì)應(yīng)比例關(guān)系。
對(duì)電橋輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和AD轉(zhuǎn)換后,送單片機(jī)進(jìn)行處理,通過(guò)數(shù)碼管顯示應(yīng)力值的同時(shí),轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送給分站。
本傳感器還集成了紅外調(diào)校功能,其基本原理如下圖2。
5 使用與接線
5.1 安裝
圖3 傳感器安裝示意圖
1、如圖3所示,圍巖應(yīng)力傳感器采用鉆孔探入式固定安裝。
2、采用直徑為Φ42mm~Φ46mm的鉆頭垂直于煤壁鉆孔,如煤層有傾角,應(yīng)保持孔軸線與煤層平面平行?卓谂c巷道底板距離為1.0~1.5m;鉆孔深度根據(jù)測(cè)量方案確定,不同的測(cè)點(diǎn)鉆孔深度不同。
3、用風(fēng)或水壓清洗鉆孔,將傳感器探頭的受力面朝上,用帶有固定柱的安裝桿將傳感器探頭緩慢推入。注意:在推入傳感器探頭時(shí)不可將安裝桿旋轉(zhuǎn),應(yīng)保持一個(gè)方向。如圖4所示。
4、將傳感器信號(hào)線、電源線接入分站。
圖4 應(yīng)力傳感器探頭
5.2 接線
傳感器出廠時(shí)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(duì)的4芯接頭,電纜各芯的代表意義表1。
表1接線規(guī)則表
線色 信號(hào)類型 | 藍(lán) | 綠 | 白 | 紅 |
RS485信號(hào) | 485-A | 485-B | 電源負(fù) | 電源正 |
頻率信號(hào) | 電源負(fù) | 電源負(fù) | 頻率輸出正 | 電源正 |
電流信號(hào) | 電源負(fù) | 電源負(fù) | 電流輸出正 | 電源正 |
6 數(shù)碼管及LED顯示說(shuō)明
數(shù)碼管的分布見(jiàn)圖5,第一位為功能顯示,后三位顯示應(yīng)力值,左邊的發(fā)光二極管為指示燈,最末位的小數(shù)點(diǎn)亮,表示傳感器工作電壓超出范圍。
圖5 顯示指示圖
指示燈在各種型號(hào)中的狀態(tài)及作用如表2所說(shuō)明:
表2
狀態(tài) 信號(hào)類型 | 亮 | 閃爍 | 滅 |
RS485信號(hào) | 正常但不在通信狀態(tài) | 正常且在通信 | 故障 |
頻率、電流信號(hào) | 正常 | - | 開(kāi)路 |
7 傳感器的遙控器調(diào)整
應(yīng)力傳感器可使用我公司的FYF3型遙控發(fā)送器進(jìn)行調(diào)整,其外型如圖6所示,在傳感器中只需使用用其中“功能”、 “▲”、“▼” 3個(gè)按鍵。
注意:
1. 所有參數(shù)調(diào)整后,傳感器會(huì)自動(dòng)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(shí)按“S1”、“S2”鍵即,才能返回測(cè)量狀態(tài)。
圖6 FYF3型遙控發(fā)送器
7.1調(diào)零
傳感器置于空氣中(0MPa),上電穩(wěn)定后,按遙控器上的“功能”鍵,第一位數(shù)碼管顯示“1”,再按“▼”鍵,使后數(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(fù)偏,按“▲” 鍵使傳感器“10.00”即可。
7.2 校準(zhǔn)
給傳感器加固定的壓力(20.0MPa左右),穩(wěn)定后,如果傳感器顯示的應(yīng)力值與所施加的固定壓力值不相等,按遙控器上的“功能”鍵2次,直到第一位數(shù)碼管顯示“2”,然后再根據(jù)需要按“▲”或“▼”鍵,調(diào)整數(shù)碼管顯示的應(yīng)力值和所施加的固定壓力值相同。
7.3 傳感器的報(bào)警測(cè)試功能
本傳感器設(shè)有報(bào)警測(cè)試功能。用戶需要測(cè)試時(shí),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”,然后分別按“▲”和“▼”鍵對(duì)數(shù)碼管顯示應(yīng)力值進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整步進(jìn)為0.5MPa,此時(shí)所有輸出信號(hào)值和傳感器顯示值一致(該功能主要模擬實(shí)際圍巖應(yīng)力值,傳感器將輸出與顯示之相對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)、電流信號(hào)或RS485信號(hào),以便檢測(cè)傳感器輸出是否正常)。
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(chǎng)如果需要對(duì)輸出電流進(jìn)行校正時(shí)(一般不需要),按控器上的“功能”鍵,直到第一位數(shù)碼管顯示“6”,然后分別按“▲”和“▼”鍵可以對(duì)零點(diǎn)輸出電流進(jìn)行調(diào)整;第一位數(shù)碼管顯示“7”時(shí),按同樣方法可以對(duì)滿量程的輸出電流進(jìn)行調(diào)整。
8 使用的注意事項(xiàng)
8.1 注意正確接線,以免損壞設(shè)備。
8.2 接線前應(yīng)明確分站接入信號(hào)的制式和接入信號(hào)的類型。
8.3 本安產(chǎn)品不得隨意與其他未經(jīng)過(guò)聯(lián)檢的設(shè)備連接。
8.4 在煤礦井下嚴(yán)禁隨意拆卸、檢修,非專業(yè)人員請(qǐng)勿隨意檢修。
8.5 維修時(shí)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(hào)。
9 故障處理與維修
常見(jiàn)故障處理與維修見(jiàn)表3。
表3
序號(hào) | 故障現(xiàn)象 | 可能造成原因 | 排除方法 | |
1 | 通電無(wú)反應(yīng) | 供電電源無(wú)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(méi)有工作 | 檢查單片機(jī)和電源芯片 | |
3 | 輸出信號(hào)異常 | 信號(hào)輸出線接錯(cuò) | 檢查接線 | |
信號(hào)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 |
10 運(yùn)輸、貯存
10.1 運(yùn)輸
包裝后的傳感器,在避免雨雪直接淋襲的條件下,可適用于水運(yùn)、陸運(yùn)及空運(yùn)等各種運(yùn)輸方式。
10.2 貯存
包裝后的傳感器能在溫度為-10℃~+40℃,相對(duì)濕度不大于90%的環(huán)境中貯存12個(gè)月以上。
11 訂貨須知
我公司的圍巖應(yīng)力傳感器輸出信號(hào)有3種類型,訂貨時(shí)應(yīng)明確輸出信號(hào)的制式。
12 附件及資料
使用說(shuō)明書(shū) 1份
產(chǎn)品合格證 1份
裝箱單 1份
遙控器 1只