甲烷傳感器在煤礦瓦斯檢測報警中的應用

煤礦行業(yè)提供的能源主要用作電廠、化工、鋼鐵、運輸、鍋爐等行業(yè)，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，雖然在能源應用的占比有所下降，但是需求總量確實逐年増長。可以說煤炭行業(yè)已經(jīng)深入我們的國家隊各行各業(yè)。為 保證生產(chǎn)、加工、運輸、使用環(huán)節(jié)的安全，需要對各個環(huán)節(jié)的瓦斯爆炸、毒性氣體泄漏防爆等危險氣體進行檢測、監(jiān)控。

瓦斯其實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、安全的能源。

煤礦瓦斯爆炸的三要素是足夠的瓦斯?jié)舛取⒀鹾亢突鹪?。瓦斯爆炸及隨之而來的燃燒大量消耗氧氣、 瓦斯等氣體，形成空氣負壓區(qū)。此時，外界的空氣、煤層中的瓦斯大量向負壓區(qū)補充，只要井下有火源，到 一定濃度就會再次爆炸。越爆炸，新鮮空氣、瓦斯的補充速度越快；氣體補充速度越快，越容易形成新的爆炸條件。理論上說，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重的大氣污染。煤層氣的溫室效應是二氧化碳的22倍，對臭氧層的破壞是一氧化碳的7倍。我國每年因采煤向大氣排放的煤層氣高達194億立方米，煤炭行業(yè)每年因此耗去的排污費超 過10億元人民幣。然而，如果在煤礦開采前開發(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。同時國家相關單位制定了相應的監(jiān)控標準，并有國家煤礦安標辦及相應的檢 測機構逬行相應標準的宣貫、和產(chǎn)品驗收和檢驗。

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：具有自動調零功能；標校可靠性更高，性能更穩(wěn)定，使用更簡單方便；采用高分辨率的單片 機，測量的數(shù)值均準確可靠；機并具有自動穩(wěn)零功能；可選擇的調試菜單結構，方便調試，操作簡單?，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，而且采用模擬電路技術，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的高可靠性甲烷檢測 儀具有很大的應用價值。

甲烷傳感器在煤礦安全檢測系統(tǒng)中用于煤礦井巷，采掘工作面、采空區(qū)、回風巷道、機電響室等處連續(xù) 監(jiān)測甲烷濃度，當甲烷濃度超限時，能自動發(fā)出聲、光報警，可供煤礦井下作業(yè)人員，甲烷檢測人員，井下 管理人員等隨身攜帶使用，也可供上述場所固定使用。甲烷傳感器的工作原理是一般采用載體催化元件為檢測元件。產(chǎn)生一個與甲烷的含量成比例的微弱信 號，經(jīng)過多級放大電路放大后產(chǎn)生一個輸出信號，送入單片機片內A/D轉換輸入口，將此模擬量信號轉換為 數(shù)字信號。然后單片機對此信號進行處理，并實現(xiàn)顯示，報警等功能。

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

不過需要注意的是，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 對傳感器或模塊進行校準與維護，才能讓它的效果達到最大，另外合理的安裝設置傳感器或模塊也能提高的 監(jiān)測效果。所以，礦井下的傳感器安裝設置的合理性很重要，定期校驗和檢定也必須嚴格按照有關的計量檢 定規(guī)程嚴格進行。

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