煤矿安防必备之瓦斯监测系统

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【中国集群通信网】2010年9月国家安全监管总局、国家煤矿安监局下发的通知中规定：2010年底前，全国所有煤矿建设完善矿井监测监控系统，实现对煤矿井下瓦斯、一氧化碳浓度等的动态监控，为煤矿安全管理提供决策依据。确实，作为“煤矿头号杀手”的瓦斯爆炸，如果在瓦斯浓度超标前就能及时检测到，并做好防患措施，那么就能真正将事故扼杀在萌芽时，而瓦斯/可燃气体安全监测系统就担任着此重要角色。

表1 三种类型的瓦斯传感器对比

　　瓦斯安全监测系统，采用瓦斯传感器对瓦斯浓度进行监测，当瓦斯浓度超过1%的浓度时，系统发出报警信号，后端监控中心人员可即刻采取应对措施，如加大排风量或暂停开采。该系统主要监测的对象有：甲烷(瓦斯)CH4浓度、一氧化碳CO浓度，二氧化碳CO2浓度等。据天地伟付月文介绍，其中主要的检测工作包含以下几方面。

　　· 工作面监测参数检测：开停控制、瓦斯浓度、一氧化碳浓度、温度、粉尘浓度、风速和风门等;

　　· 通风机、压缩机运行状态参数检测：开停状态、振动量、轴承温度、电机电流、负压等;

　　· 变电所电力参数检测：功率、电压、电流、开关状态与控制等;

　　· 皮带机运行状态参数检测：开停控制、煤位、烟雾浓度等;

　　· 泵房控制器检测控制：水泵开停控制、水位监测等。

　　传感器是主角

　　开滦(集团)有限责任公司技术中心高级工程师程玉祥表示：“瓦斯安全监测系统的性能好坏主要取决于传感器。”传感器作为瓦斯泄漏的检出及浓度的测定，一般可分为接触燃烧式、半导体式、热传导式热阻体式三种(表1)。

　　1、接触燃烧式瓦斯传感器

　　催化燃烧式气体传感器利用其氧化燃烧特性，来检测空气中可燃气含量，即可燃性气体(H2、CO、CH4等)与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应(燃烧)产生的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化(增高)愈大，其电阻值增加的就越多。故只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值(ΔR)，就可检测空气中可燃性气体的浓度。但是，使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所以，实际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层氧化物触媒。这样既可以延长其使用寿命，又可以提高检测元件的响应速度。

　　2、 半导体式瓦斯传感器

　　半导体瓦斯传感器利用半导体表面吸着瓦斯时导电率会变化而做成，所采用的半导体材料多数是SnO2，ZnO，Fe2O3 等。电导度随着有无附着瓦斯而改变，如新鲜空气通过检测器时电流极稳定，但是当瓦斯气体如甲烷、丙烷等接触到检测器表面时，由于瓦斯浓度的升高，检测器阻抗立即降低，电流出现变化，故只要测定电流值，就可检测瓦斯浓度。目前此传感器较受欢迎。

　　3、 热阻体瓦斯传感器

　　利用热阻体组件的热传导式瓦斯检测方式是可靠度极高的瓦斯传感器。热阻体瓦斯检测器有如下困难：必须将热阻体组件的长期变化降到可忽视的程度，使得瓦斯检知用组件和补偿用组件的热损失必须不影响其实用性;加上热阻体式瓦斯检知装置在常温常压时，因水蒸气的热传导率较高，所以此系统易受湿度的影响，虽然可检知不燃性瓦斯，但却不易测定热传导的瓦斯，故此类传感器在煤矿中的应用并不多。