矿用风速传感器:各种煤矿用传感器功能介绍·汇总

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各种煤矿用传感器功能介绍·汇总
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风速传感器连续监测矿井巷道中风速的装置。风压传感器 连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地通风压力的装置。甲烷传感器 连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置,一般具有显示及声光报警功能。
术语和定义
1、煤矿安全测控仪器 coal mine safety monitoring instrument
指用于监测煤矿甲烷、一氧化碳、风速、风压等,超限报警或切断被控设备电源的监测监控仪器,包括煤矿安全监控系统,便携式检测仪器等。
2、煤矿安全监控系统 coal mine safety monitoring system
具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能,用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停,并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制,由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成的系统。
3、传感器 transducer
将被测物理量转换为电信号输出的装置。
4、甲烷传感器 methane transducer
连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置,一般具有显示及声光报警功能。
5、风速传感器 air velocity transducer
连续监测矿井巷道中风速的装置。
6、风压传感器 wind pressure transducer
连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地通风压力的装置。
7 、一氧化碳传感器 carbon monoxide transducer
连续监测矿井环境气体中一氧化碳浓度的装置。
8、温度传感器 temperature transducer
连续监测矿井环境温度高低的装置。
9、烟雾传感器 smoke transducer
连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾的装置。
10、风筒开关传感器 air pipe switch transducer
连续监测风筒是否有风的装置。
11、馈电传感器 feed transducer
连续监测矿井中供电开关负荷侧有无电压的装置。
12 、声光报警器 acousto-optic alarm
能发出声光报警的装置。
13、断电控制器 switching off controller
控制供电开关的装置。
14、分站 substation
煤矿安全监控系统中用于接收来自传感器的信号,并按预先约定的复用方式远距离传送给传输接口,同时,接收来自传输接口多路复用信号的装置。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和传输接口传输来的信号进行处理,控制执行器工作。
15、主机 host
一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。
16、故障闭锁功能 fault interlocking function
当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或发生传感器、分站断线等故障时,必须切断该监控设备所控制区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁。
17、馈电异常 abnormal feed
被控设备的馈电状态与系统发出的断电命令或复电命令不一致。
18、瓦斯矿井gassy colliery
只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井依照矿井瓦斯等级进行管理,分为低瓦斯矿井,高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。
19、便携式甲烷检测报警仪portable methane alarm detector
具有甲烷浓度数字显示及超限报警功能的携带式仪器。
20、甲烷报警矿灯methane alarm head lamp
具有甲烷浓度超限报警功能的携带式照明灯具。
21、甲烷检测报警矿灯 methane detect and alarm head lamp
具有甲烷浓度数字显示及超限报警功能的携带式照明灯具。
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矿用风速传感器:矿用风速传感器

矿用风速传感器用于煤矿井下各种主要的测风巷道及风口,主扇风机井口等处的风速检测,以确保煤矿的安全生产;矿用风速传感器为本质安全型,是一种智能型的检测仪表,使用方便,能与各种煤矿安全监测系统配套使用。

目录

什么是矿用风速传感器
矿用风速传感器工作原理
矿用风速传感器作用

什么是矿用风速传感器
矿用传感器是煤矿监控系统的“耳目”,它用于监测煤矿环境参数与生产过程参数,将各种物理量转换为电信号。

(图片来源于网络)
煤矿安全监测系统是煤炭高产、高效、安全生产的重要保证。世界各主要产煤国对此都十分重视,研制、生产和推广使用了环境安全、轨道运输、胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、火灾、水灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备健康状况等监控系统,提高了生产率和设备利用率,增强了矿山安全。

矿用风速传感器的技术指标
测量范围:0.4 ~15m/s
测量误差:≤±0.3m/s
输出信号:频率型 200Hz~1000Hz 或电流型 1mA~5mA
工作电压:12V~21V(DC)
工作电流:≤90 mA
传输距离:≤2Km

矿用风速传感器的分类
(1)按传感器用途可分为环境参数传感器与生产参数传感器。
(2)按供电方式可分为自带电源式传感器与外接电源式传感器两种。
(3)按其输出信号形式可分为模拟量、开关量、累计脉冲量等。模拟信号应符合下列信号制式:电流模拟信号为 1~5mA 或 4~20mA,频率模拟信号为 200~1000Hz 或 5~15Hz。
(4)按作用原理不同可分为:机械翼式风速传感器、电子翼式风速传感器、热效应式风速传感器超声波风速传感器。
(5)按风速的测量范围可分为高速风速传感器(V>10m/s)、中速风速传感器(V=0.5m/s~10m/s)、低速风速传感器(V=0.3m/s~0.5m/s)。

矿用风速传感器工作原理
工作原理:
矿用风速传感器是利用卡曼涡街原理和超声波旋涡式风速传感器工作原理。

卡曼涡街原理

图 1 卡曼涡街效应
(图片来源于网络)

超声波旋涡式风速传感器是利用卡曼涡街效应设计的。在流体中设置旋涡发生体(阻流体),从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,如图 1 所示。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。

卡曼涡街效应
f=s·v/d
式中:f- 漩涡频率;
s- 常数;圆柱形挡体的 s 值为 0.21;
v- 未扰动流体的速度;
d- 阻挡体宽度(或直径)
首先将风速转换成与风速成正比的旋涡频率,然后通过超声波将旋涡频率转换成超声波脉冲,后将超声波脉冲转换成电脉冲,从而测得风速。由于超声波旋涡式风速传 感器具有寿命长,易维护,成本低等优点。因此,在矿井监控系统中获得了广泛应用。

我们知道,在流动的水中,垂直于流向插人一阻挡体,在阻挡体的下游会产生两列内旋的互相交替的旋涡。可以证明:在无限界流场中,垂直流向插入一根无限长非流线形阻挡体,阻挡体的下游将产生两列内旋、互相交替的旋涡,若对流速、阻挡体截面面积和形状作适当的限制,则旋涡频率与流速成正比:其旋涡的发生频率为 f,被测介质来流的平均速度为 V,旋涡发生体迎面宽度为 d,交替产生的漩涡数通过压电元件检测出频率 f,经电子线路检测后送给定时控制器、锁定寄存器进行运算处理给显示电路进行显示。

超声波旋涡式风速传感器工作原理:
如图 2 所示。在风洞中设置确定旋涡发生杆(即阻挡体),在阻挡体下方安装一对超声波发射器和接收器,当流动空气经过旋涡发生杆时,在其下方产生两列内旋相互交替的旋涡。由于旋涡对超声波的阻挡作用,超声波接收器将会收到强度随旋涡频率变化的超声波,即旋涡没有阻挡超声波时,接收到的超声波强度最大,旋涡正好阻挡超声波时,接收到的超声波强度最小。超声波接收器将接收到的幅度变化的超声波转换成电信号,所经过放大、解调、整形等就可获得与风速成正比的脉冲频率。

当发生杆一定时,风速越大,形成的卡曼旋涡就越强,对超声波束调制度越大。当风速很低时,会形不成旋涡。为检测较低的风速,可以增大发生杆直径或提高超声波接收器的灵敏度。能产生旋涡的发生杆直径与风速关系如图 3 所示。

(图片来源于网络)

产生旋涡的发生杆直径与风速关系
为了解决低风速的测量问题,首先要设法提高调制度,方法一是选择合理的漩涡发生体;方法二是用灵敏度高的超声波换能器,超声波发射与接收器的形状、断面尺寸、相对位置及安装紧固程度和偏移角等都会影响灵敏度。超声波发射与接收器应设置在其轴线距发生杆的距离为发生杆直径 6 倍的地方,以保证线性度。超声波的工作频率应为 140~150kHz,即高于风速旋涡频率两个数量级,但不要过高,过高会造成超声波在空气中传播时的严重衰减。

矿用风速传感器作用
矿用风速传感器用于检测煤矿井下各坑道、风口、主风扇等处的风速。在煤炭开采的过程中,总有瓦斯涌出。为稀释矿井空气中的瓦斯,需不断地向井下输送新鲜空气。风量是通风系统的重要参数之一。因此,对矿井风速的监测是矿井监控的主要内容之一。

矿用风速传感器:各种煤矿用传感器功能介绍·汇总  第1张

矿用风速传感器:矿用风速传感器_1

压力传感器与液位传感器是我们经常使用的两款传感器,但是很少有人知道他们直接有什么相关与区别。只有了解压力传感器和液位传感器的区别才能更好的选择自己需要的类型。 首先,压力传感器和液位传感器的测量原理是相似的,都是利用当传感器投入到被测液体中某一深度时,传感器迎液面受到的压力公式为:Ρ=ρ.g.H Po式中:P是液位计迎液面所受压力 ρ是被测液体密度g是重力加速度(调试时按照9.8015) Po是液面上大气压H是传感器投入液体的深度同时,通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔,再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连,以抵消传感器背面的Po,使传感器测得压力为:ρ.g.H,显然,通过测取压力P,可以得到液位深。只是压力传感器输出是是压力P,而液位传感器输出的是深度H。 其次,压力传感器与液位传感器的分类不同。压力传感器一般可分为应变片压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器。而液位传感器一般分为浮球式液位变送器、浮筒式液位变送器、静压式液位变送器。 然后,液位传感器可以说是压力传感器功能
压力
矿用风速传感器:各种煤矿用传感器功能介绍·汇总  第2张

矿用风速传感器:矿用风速传感器设计方案.doc

矿用风速传感器设计方案
第1章 矿用风速传感器概述
1.1矿用风速传感器的作用
矿用风速传感器用于检测煤矿井下各坑道、风口、主风扇等处的风速。在煤炭开采的过程中,总有瓦斯涌出。为稀释矿井空气中的瓦斯,需不断地向井下输送新鲜空气。风量是通风系统的重要参数之一。因此,对矿井风速的监测是矿井监控的主要内容之一。
1.2矿用风速传感器的安装位置
安装:风速传感器可安装在主要测风站和进回风巷等地。安装地应在距顶板较好无明显淋水,不妨碍运输和行人安全的地方,传感头指向应与风流方向一致。安装前应首先测量通道平均风速,任选一点安装,遥控器对准传感器按动上、下键,使就地显示为平均风速即可。注意:传感器安装一定要牢固,不得摆动,传感器测风面一定要垂直风流方向。
1.3矿用风速传感器的技术指标
测量范围:0.4 ~15m/s
≤±0.3m/s
输出信号:频率型200Hz~1000Hz或电流型1mA~5mA
工作电压:12V~21V(DC)≤90 mA
传输距离:≤2Km
1.4矿用风速传感器的分类
(1)按传感器用途可分为环境参数传感器与生产参数传感器。
(2)按供电方式可分为自带电源式传感器与外接电源式传感器两种。
(3)按其输出信号形式可分为模拟量、开关量、累计脉冲量等。模拟信号应符合下列信号制式:电流模拟信号为1~5mA~20mA200~1000Hz5~15HzV>10m/s)、中速风速传感器(V=0.5m/s~10m/sV=0.3m/s~0.5m/s1-1 风速流动状态 图1-2 线路法测风 图1-3 定点法测风
测风时,根据测风员的站立姿势不同又分为迎面法和侧身法两种。
迎面法是测风员面向风流方向,手持风速传感器,将手臂向正前方伸直进行测风。此时因测风人员立于巷道中间,阻挡了风流前进,降低了风速传感器测得的风速。为了消除测风时人体对风流的影响,须将测算的真实风速乘以校正系数(1.14)才能得出实际风速。
侧身法是测风人员背向巷道壁站立,手持风速传感器,将手臂向风流垂直方向伸直,然后测风。用侧身法测风时,测风人员立于巷道内减少了通风断面,从而增大了风速,需对测风结果进行校正,其校正系数按下式计算:
式中 K—--测风校正系数,
S——测风站的断面积(m2),
0.4--- 测风人员阻挡风流的断面积(m2)。

1.6测风注意事项
(1) 风速传感器度盘一侧背向风流,即测风员能看到度盘;否则,风速传感器指针会发生倒转。
(2) 风速传感器不能距人体太近,否则会引起较大的误差。
(3) 风速传感器在测量路线上移动时,速度一定要均匀。在实际工作中,这点常不被重视,由此引起的误差是很大的。如果风速传感器在巷道中心部分停留的时间长,则测量结果较实际风速偏高;反之,测量结果较实际值偏低。
(4)叶轮式风速传感器一定要与风流方向垂直,在倾斜巷道测风时,更应注意。如表1-1传感器偏角对测量结果的影响。由表1-1可知偏角10°以内时所产生的误差可忽略
不计。
表1-1传感器偏角对测量结果的影响
风度偏角/(°) 风表平均读数 误差/% O 141.O O.35 5 140.5 1.42 10 139.O 2.50 15 137.5 6.50 20 132.O (5) 在同一断面测风次数不应小于3,三次测量结果的最大误差不应超过5%。
(6)传感器的量程应和测定的风速相适应,否则将造成风速传感器损坏或量程不准确。
(7)为了减小测量误差,一般要求在1min时间内,使传感器从移动路线的起点到达终点。
(8)使用前还应注意传感器的校正有效期。

1.7 各类传感器性能比较
表1-2各类传感器性能的比较
矿用风速传感器的种类 优点 缺点 机械翼式风速传感器 体积小,质量轻,可测平均速度。 精度低,不能直接指示风速,不能自动遥测,不能测微风。 电子翼式风速传感器 接近开关式
(感应式)
电容式
光电式 能发展遥测,精确度比机械翼式高,能直接指示瞬时风速。 叶片有惯性运动,所以测量值偏大,体积和质量比机械翼式大,构造复杂,风速过高不能测、风速过低也不能测。 热效应式风速传感器 热线式
热球式
热敏电阻式 没有惯性影响,高低风速均可测,能发展遥测。 热敏电阻和热球的测值呈非线性,受湿度和气体成份的影响。 超声波风速传感器 结构简单,寿命长,性能稳定,不受风流的影响,精度高,风速测量范围大。 通过表中的比较,可以明显的看到,设计传感器最好的选择就是超声波风速传感器。不仅结构简单,性能稳定,不受风流影响而且精度高,测量范围大。
1.8超声波风速传感器的主要特点
矿井的风速传感器主要有超声波时差式和超声波旋涡式两种。
超声波时差式风速传感器:它是应用超声波的时差来测定风速的,当超声波以速

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