聚焦机载甲烷断电仪的核心工作原理！

如何“锁定”井下瓦斯？ 聚焦机载甲烷断电仪的核心工作原理！

矿用机载甲烷断电仪是煤矿井下掘进机、采煤机等移动式机械设备上安装的一种本质安全型安全监控装置。它的核心作用是在设备工作区域内的甲烷浓度超过安全限值时，自动切断被控设备的供电电源，并发出声光报警信号，从而防止因电火花引爆瓦斯，确保安全生产。

核心使命：瓦斯超限，即刻断电！

它的核心任务清晰而坚定：当监测到设备工作区域的甲烷浓度超过安全红线时，立即、自动切断被控设备的供电，并发出强烈警报，消除电火花引爆瓦斯的可能性。
注意：2025《煤矿安全规程》新规程要求，甲烷传感器的设置断电范围为： 采煤工作面回风隅角：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备电源 采煤机：采煤机非本质安全型电源 掘进机、掘锚一体机、连续采煤机、锚杆钻车、梭车：掘进机、掘锚一体机、连续采煤机、锚杆钻车、梭车非本质安全型电源 TBM：非本质安全型电源

01 工作原理：监测、处理、判断、执行

核心部件：激光发射器、光电探测器（以激光甲烷断电仪为例）。

①工作过程： • 激光发射器发出特定波长的近红外激光束。 • 激光束穿过设备周围的待测气体（可能通过反射镜增加光路长度，即光程，以提高检测灵敏度）。 • 光电探测器接收穿过气体后的激光信号。

②检测原理：甲烷分子对特定波长的近红外光有特征吸收。激光穿过含甲烷气体时，其强度会因甲烷吸收而发生衰减。

③浓度计算基础：激光衰减的程度与气体中甲烷浓度以及激光穿过的光程长度成正比。通过测量发射光强与接收光强的差值，结合已知光程，即可精确计算出实时甲烷浓度值（% CH₄）。传感器输出与该浓度对应的电信号。

02 信号处理与转换

信号放大：传感器输出的微弱模拟信号由前置放大电路放大至可处理范围。

模数转换 (ADC)：放大后的模拟信号被转换为数字信号，供微处理器精确分析。

03 浓度判断与决策

微处理器接收代表浓度的数字信号。根据预设算法和标定参数（零点、灵敏度），计算出实时甲烷浓度值 (% CH₄)， 将实时浓度与预设的两级阈值严格比对：

报警阈值 (T1)：(如 0.5% CH₄) - 预警线，触发声光报警，提醒驾驶员。

断电阈值 (T2)：(法定强制值，通常为 1.0% 或 1.5% CH₄)- 安全红线，触发强制断电。

04 控制决策输出与断电执行（关键步骤）

正常状态 (< T1)：处理器输出信号使断电继电器保持吸合/固态开关导通→机械设备动力控制回路接通→ 机械设备可正常运行。

• 报警状态 (≥ T1 & < T2)：处理器触发声光报警器（驾驶室内声光警示），要求驾驶员立即驶离或通风。

• 断电状态 (≥ T2)：处理器立即输出断电指令：驱动本质安全型断电继电器触点断开或固态开关关断。

05 安全闭锁

一旦执行断电，系统锁定。

机载甲烷断电仪，它是保障矿工生命安全、预防瓦斯爆炸事故的一道至关重要的技术屏障。时刻记住它的铁律：瓦斯超限，即刻断电！安全，不容丝毫侥幸！