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。
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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。
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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!
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