一 概述

GJC4礦用低濃度甲烷傳感器（以下簡稱“傳感器”）是一種采用熱催化原理（俗稱“黑白元件”）工作原理的探頭制成的固定式智能甲烷測量儀表。該儀器適用于煤礦井下各作業(yè)場所測量空氣中的甲烷濃度,。該儀器具有紅外線遙控調(diào)校功能,；具有超限聲,、光報(bào)警功能；同時(shí)具有超限斷電指令輸出功能,。儀器無調(diào)節(jié)孔以及需要調(diào)節(jié)的零件,，密封性能好，工作更可靠,。儀器具有 RS485信號(hào)輸出,，可與監(jiān)測系統(tǒng)配套使用。

二 產(chǎn)品分類

2.1 型號(hào)命名

G       J       C        4            

測量范圍（0.00%～4.00%CH4）

催化原理

甲烷

礦用傳感器

2.2 防爆型式,、標(biāo)志

防爆型式：礦用本安兼隔爆型,；

防爆標(biāo)志：Ex db ia I Mb。

2.3 工作電壓及電流

額定工作電壓：24V.DC,；

工作電壓范圍：(9～25)V.DC,；

工作電流：≤ 100mA；

2.4 關(guān)聯(lián)裝置詳見附錄A,。

三 環(huán)境要求

3.1 正常工作環(huán)境條件

a) 溫度：(0～40)℃,；

b) 相對濕度：≤98%；

c) 大氣壓力：(80～116)kpa,；

d) 風(fēng)速：不大于8m/s,；

e) 在具有煤塵、甲烷爆炸性氣體危險(xiǎn)的煤礦井下,；

3.2 貯存溫度：-40℃～+60℃,。

四 主要技術(shù)指標(biāo)

4.1 傳感器采用擴(kuò)散取樣方式，取樣頭上采用防粉塵和防風(fēng)速影響的保護(hù)罩,。

4.2 傳感器測量范圍 0.00%～4.00%CH₄,，傳感器顯示單位為%CH₄。

4.3 輸出信號(hào)制式

數(shù)字型：RS485,，傳輸速率：2400bps,，信號(hào)電壓峰峰值：≤12V。

4.4 傳感器以百分體積濃度表示測量值,。采用數(shù)字顯示,，顯示分辨率為 0.01%CH₄。

4.5 在甲烷濃度超過測量范圍上,，傳感器具有保護(hù)載體催化元件的功能,，并使傳感器的顯示值和輸出

信號(hào)值均維持的超限狀態(tài)。

4.6 基本誤差

傳感器的基本誤差符合表 1 規(guī)定：

表1 

4.7 傳感器的響應(yīng)時(shí)間不大于20s,。

4.8  報(bào)警功能

3.8.1 具有報(bào)警功能的傳感器在 0.00%～4.00%CH₄任意設(shè)置報(bào)警點(diǎn),，報(bào)警顯示值與設(shè)定值的差值不超過±0.05%CH₄，同時(shí)傳感器具有四級報(bào)警功能,。

3.8.2 報(bào)警方式和效果：聲報(bào)警,，離聲源軸向距離1m遠(yuǎn)處,，聲強(qiáng)不小于80dB(A)；

光報(bào)警,，黑暗環(huán)境中20m內(nèi)可見,。

4.9 傳感器到關(guān)聯(lián)設(shè)備的傳輸距離：4km（使用MHYVRP電纜，導(dǎo)體截面積1.5mm²,，分布電感<0.8mH/km，分布電容<0.06μF/km,，電阻<12.8Ω/km）,。

4.10 本安參數(shù)

Ui：24.5V、Ii：425mA,、Ci：0μF,、Li：80μH；

RS485信號(hào)：Uo：6.3V,、Io：618mA,、Co：100μF、Lo：0.1mH,。  

五 基本結(jié)構(gòu)及工作原理

5.1 基本結(jié)構(gòu)

5.1.1 結(jié)構(gòu)

1. 殼體  2.氣室蓋  3.把手  4.航插座  5.前銘牌  6.蜂鳴器  7.顯示窗  8.后蓋  9.報(bào)警燈  10.探頭罩 11.后銘牌  

圖1

5.1.2 基本參數(shù)

外形尺寸：265mm×132.5mm×62mm,；

外殼材質(zhì)：SUS304

整機(jī)重量：≤1.3kg；

外殼防護(hù)等級：IP65,。

5.2 工作原理

儀器由電源電路,、甲烷氣體敏感元件及電橋電路、放大電路,、A/D 轉(zhuǎn)換電路,、智能信號(hào)處理、顯示電路,、報(bào)警/斷電電路,、信號(hào)輸出電路等構(gòu)成。低濃度甲烷氣體檢測元件是根據(jù)熱催化原理制成的氣體敏感元件（俗稱黑白元件）,，兩個(gè)檢測元件的電橋供電電壓均為 2.80V,。黑白元件的工作原理：黑白元件由測量元件（黑元件）和補(bǔ)償元件（白元件）構(gòu)成，測量元件的表面有黑色的催化劑,。工作時(shí)黑白元件有工作電流流過而發(fā)熱,，空氣中的甲烷在高溫的測量元件的催化劑作用下，發(fā)生無焰燃燒,。甲烷濃度越高,，測量元件的溫度越高，而補(bǔ)償元件的溫度不變,。低濃測量電橋輸出與甲烷濃度成比例的信號(hào)電壓,。當(dāng)甲烷濃度達(dá)到 4.00%以上時(shí),，低濃電橋停止工作，低濃電橋信號(hào)電壓經(jīng)過放大和 A/D 轉(zhuǎn)換后,，變成數(shù)字信號(hào),，進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理。經(jīng)智能信號(hào)處理后,，由顯示電路顯示甲烷濃度值,，并經(jīng)信號(hào)輸出電路輸出數(shù)字信號(hào)。

報(bào)警/斷電電路由蜂鳴器,、發(fā)光二極管和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成,。當(dāng)甲烷濃度超過設(shè)定的報(bào)警點(diǎn)時(shí)，儀器會(huì)發(fā)出四級聲光報(bào)警信號(hào),。當(dāng)甲烷濃度超過設(shè)定的斷電點(diǎn)時(shí),，儀器會(huì)有斷電指令信號(hào)輸出；甲烷濃度超過斷電點(diǎn)以后,，只有當(dāng)甲烷濃度降低到設(shè)定的復(fù)電點(diǎn)以下時(shí),，儀器才會(huì)解除斷電指令輸出。

六 調(diào)校

6.1 遙控器簡介

6.1.1 按鍵功能簡介

本傳感器的各種調(diào)節(jié)均由紅外遙控器完成,，本傳感器使用的紅外遙控器外觀圖見圖 2,。

圖 2

“功能”：為功能界面循環(huán)按鈕。

“增加”：數(shù)值向上增加按鈕,。

“減少”：數(shù)值向下減少按鈕,。

“S1”：參數(shù)保存按鈕。

“S2”：備用,。

注意事項(xiàng)：

a) 設(shè)置地址號(hào)前請先確認(rèn)通道號(hào)是否被占用,。

b) 嚴(yán)禁將傳感器進(jìn)行敲打，浸水等破壞性操作,。

c) 使用傳感器時(shí)必須遵守AQ1029-2019附錄A（規(guī)范性附錄）低濃度載體催化式甲烷傳感器調(diào)校方法,，每格15d至少調(diào)校1次，并做好書面測試記錄,。 

d) 定期清潔傳感器外部顯示窗及元件氣室外的煤塵,、污垢等，清潔周期根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境確定,。

6.1.2 遙控功能說明

6.2 調(diào)校

6.2.1 零點(diǎn)調(diào)校

傳感器倒計(jì)時(shí)完成后（新傳感器需預(yù)熱20分鐘）,，依次（同時(shí)）按下“功能鍵”+“增加鍵”,，進(jìn)入標(biāo)定菜單1單元，擰緊通氣罩,，以200ml/min通入新鮮空氣,，觀察傳感器顯示讀數(shù)，若不為零,，通過遙控器“增加鍵”或“減少鍵”調(diào)整為零,，并按住“確定鍵”約2秒傳感器顯示“SAVE”代表零點(diǎn)保存成功。此時(shí)完成零點(diǎn)的校準(zhǔn)才能關(guān)閉空氣樣氣,。

6.2.2 精度調(diào)校

按“功能鍵”鍵循環(huán)進(jìn)入標(biāo)定菜單2單元,，擰緊通氣罩，以200ml/min通入濃度約2.0%的標(biāo)準(zhǔn)甲烷氣體,。待傳感器數(shù)值穩(wěn)定后,，觀察傳感器顯示讀數(shù)是否與通入的甲烷氣體濃度值一致，一致則不需要按動(dòng)遙控器,，等待90秒后退出調(diào)校模式,。若不一致通過遙控器“增加鍵”或“減少鍵”調(diào)整為甲烷氣體濃度值，并按住“確定鍵”約2秒傳感器顯示“SAVE”代表精度保存成功,。依次按“功能”鍵循環(huán)退出到正常測量界面,。

特別注意：調(diào)整氣體濃度后一定要按“確定鍵”保存，否則傳感器不自動(dòng)保存,。

七 使用方法

7.1 操作

使用前用戶必須認(rèn)真,、仔細(xì)閱讀本《使用說明書》,，對傳感器的用途、使用范圍,、性能及主要技術(shù)指標(biāo)有一個(gè)全面的了解,，然后再進(jìn)行具體的使用、操作,。

7.2 連接

使用前用戶首先要正確完成本傳感器與外部設(shè)備的連接,。具體連接方法是：將電纜航空插頭的缺口對準(zhǔn)傳感器航空插座的相應(yīng)位置，插入并旋緊,，確保連接可靠,。

7.3 傳感器航空插頭定義

儀器應(yīng)安裝在井下無淋水的地點(diǎn)。 儀器的四芯插頭的引腳或喇叭口引線排列如下：

1 腳—電源正,，紅線,；

2 腳—電源負(fù)，藍(lán)線,；

3 腳—RS485A,，白線；

4 腳—RS485B,，黃線（或綠線）,。

八 使用與維護(hù)

8.1 新儀器的啟用

用戶收到新儀器后，應(yīng)在地面與監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)設(shè)備和配接設(shè)備連接,，通過試驗(yàn)后再下井安裝投入使用,，以確認(rèn)儀器的各項(xiàng)性能完好。

8.2 儀器的儲(chǔ)存

儀器長期不用時(shí),，應(yīng)放置在空氣新鮮,、干燥、無腐蝕氣體,、無強(qiáng)烈震動(dòng)的環(huán)境中,。當(dāng)儀器再次啟用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正,，并檢查儀器的穩(wěn)定性,，以確保儀器的正常使用。

8.3 更換元件

元件正常使用壽命小于2年,，當(dāng)進(jìn)行調(diào)校時(shí)誤差及性能不能滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)對元件進(jìn)行更換,。建議返廠進(jìn)行更換。

8.4 常見故障

九 注意事項(xiàng)

9.1 用戶不能隨意更改儀器的電路結(jié)構(gòu)及元件參數(shù),，以免影響儀器的防爆性能,。儀器的外殼、黑白元件等重要配件，應(yīng)從儀器的生產(chǎn)廠家購買,，嚴(yán)禁代用,，以確保儀器的防爆性能。

9.2 當(dāng)儀器自檢結(jié)果不正常時(shí),，不進(jìn)入工作狀態(tài),，儀器的顯示不變。此時(shí)表明儀器有故障,，應(yīng)進(jìn)行維修,。

9.3 維修應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)的技術(shù)人員進(jìn)行。用戶無法排除儀器的故障時(shí),，應(yīng)寄回生產(chǎn)廠家或通知生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)維修,。

9.4 儀器只能和本說明書規(guī)定的配接設(shè)備連接，和其它設(shè)備配接時(shí)應(yīng)進(jìn)行防爆聯(lián)檢并合格,。

9.5 維修時(shí)不得改變本安電路和與本安電路有關(guān)的元器件的型號(hào),、規(guī)格、參數(shù),。

9.6 更換的催化元件應(yīng)符合AQ 6202-2006的規(guī)定,，且應(yīng)取得安標(biāo)有效期內(nèi)的安標(biāo)證。

9.7 為確保傳感器檢測的準(zhǔn)確性,，建議1.5年更換一次探頭,。

十 裝箱清單

儀器出廠時(shí),，包括下列內(nèi)容：       

GJC4礦用低濃度甲烷傳感器            1臺(tái)

遙控發(fā)送器                                1臺(tái)

插頭電纜線                                               1根

使用說明書                                   1本

產(chǎn)品合格證                                             1張

附錄A

關(guān)聯(lián)裝置