瓦斯檢查工崗位技術(shù)的論文
瓦斯檢查工崗位技術(shù)的論文
瓦斯是具有危險(xiǎn)性的物品，因此瓦斯檢查工技術(shù)就顯得極其重要了。下面是由學(xué)習(xí)啦小編整理的瓦斯檢查工技術(shù)論文，謝謝你的閱讀。
瓦斯檢查工技術(shù)論文篇一：《試論分析煤礦瓦斯檢查工作的主要問(wèn)題及防范對(duì)策》
[摘要]：近年來(lái)，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)煤炭資源的需求量不斷增加，對(duì)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)工作也提出了越來(lái)越高的要求。瓦斯是煤礦開(kāi)采過(guò)程中形成的一種易燃?xì)怏w，當(dāng)?shù)V井內(nèi)聚集的瓦斯含量過(guò)大，就容易引發(fā)瓦斯事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，因此煤礦瓦斯檢查工作的有效開(kāi)展顯得十分重要。
[關(guān)鍵詞]：瓦斯事故 瓦斯檢查工作 煤礦生產(chǎn)
煤礦瓦斯事故是影響煤礦生產(chǎn)安全的主要因素，不僅會(huì)煤礦生產(chǎn)企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)造成惡劣的社會(huì)影響，危害到社會(huì)的安定與團(tuán)結(jié)。當(dāng)前，很多煤礦生產(chǎn)企業(yè)都開(kāi)展了相應(yīng)的瓦斯檢查工作，可以對(duì)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的瓦斯進(jìn)行及時(shí)、全面的監(jiān)測(cè)與檢查，并且采取有效的預(yù)防措施，降低瓦斯事故的發(fā)生率。
一、煤礦瓦斯事故的危害
瓦斯是存在煤層中的一種與煤伴生的氣體，以甲烷CH4為主的有毒、有害的氣體總稱。由于瓦斯爆炸引起的煤礦安全事故在煤礦事故中占的比例較大，而且產(chǎn)生的后果也較為嚴(yán)重。煤礦瓦斯引起的事故，主要有瓦斯窒息、瓦斯燃燒、瓦斯爆炸以及由此而引起的粉塵爆炸等，瓦斯事故通常會(huì)造成較為嚴(yán)重的人員傷亡，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)受到損害。引起瓦斯事故的原因，與煤礦開(kāi)采的自然環(huán)境有密切的關(guān)系。蘊(yùn)含豐富煤礦資源的地質(zhì)環(huán)境通常都較為復(fù)雜，而且煤層賦存規(guī)律復(fù)雜，瓦斯的含量較大，隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷深化，礦井下面的瓦斯?jié)舛纫搽S之增加，大量的瓦斯涌出如果得不到及時(shí)、有效的處理，就容易導(dǎo)致礦井下單位空間內(nèi)的瓦斯含量過(guò)高，一旦遇到明火就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的爆炸事故。另外，有的煤礦企業(yè)施工設(shè)備落后，施工人員的安全意識(shí)較差，違規(guī)開(kāi)采的現(xiàn)象普遍存在，也容易造成瓦斯事故的發(fā)生。
二、煤礦瓦斯檢查工作存在的問(wèn)題
1.對(duì)瓦斯檢查工作的重視程度不夠
有些管理者認(rèn)為，瓦斯檢查工作是煤礦生產(chǎn)中的一項(xiàng)輔助工作，因此將更多的人力和物力投入到煤礦生產(chǎn)工作中，甚至沒(méi)有安排相關(guān)的瓦斯檢查的工作崗位，很多檢查工作都是由其他管理人員兼任。同時(shí)，為了提高煤礦生產(chǎn)效率，有些煤礦企業(yè)都存在不同程度的違章開(kāi)采工作，即使發(fā)現(xiàn)井下瓦斯含量過(guò)大，也沒(méi)有采取有效的治理措施，而是繼續(xù)作業(yè)，埋下了很多安全隱患。有的煤礦生產(chǎn)企業(yè)為了應(yīng)付上級(jí)檢查，設(shè)置了相應(yīng)的檢查崗位，也制定了很多外檢查工作管理制度，但是并沒(méi)有認(rèn)真執(zhí)行，使得煤礦檢查工作流于形式，無(wú)法發(fā)揮檢查工作的作用。
2.瓦斯檢查人員缺乏責(zé)任心
瓦斯檢查人員是煤礦企業(yè)中一個(gè)特殊的工作崗位，他們的安全作業(yè)是保證煤礦生產(chǎn)安全性的重要保障。但是有些瓦斯檢查人員并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到自己承擔(dān)的重要責(zé)任，在工作時(shí)缺少認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木瘢瑧?yīng)該認(rèn)真檢查的點(diǎn)和面都沒(méi)有給與足夠的重視，往往是一筆帶過(guò)，甚至做出虛假的檢查報(bào)告;也有的檢查人員檢測(cè)到瓦斯含量超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，沒(méi)有如實(shí)填寫(xiě)，或者認(rèn)為只是很少量的瓦斯不會(huì)引起事故，因此存在僥幸心理，沒(méi)有及時(shí)上報(bào);有的檢測(cè)人員在檢查工作中偷懶、擅自離崗，對(duì)自己和其他工作人員的生命安全都會(huì)造成威脅。
3.作業(yè)人員對(duì)瓦斯檢查工作的錯(cuò)誤認(rèn)知
煤礦井下作業(yè)人員的生產(chǎn)效益與他們的工作量有直接的關(guān)系，有些作業(yè)人員為了能夠提高自己的生產(chǎn)效益，獲得更多經(jīng)濟(jì)利益，對(duì)于瓦斯檢查人員的工作十分淡漠，甚至拒絕配合瓦斯檢查人員的工作要求，對(duì)于瓦斯檢查人員認(rèn)為瓦斯含量超標(biāo)而要求作業(yè)人員停止作業(yè)的行為不予理睬，對(duì)于作業(yè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的瓦斯泄露問(wèn)題也沒(méi)有積極匯報(bào)，這種行為也無(wú)形中影響了瓦斯檢查工作的有效開(kāi)展。
三、加強(qiáng)煤礦瓦斯檢查工作的對(duì)策
1.強(qiáng)化對(duì)煤礦瓦斯檢查工作的重視
瓦斯檢查工作是煤礦企業(yè)生產(chǎn)工作中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，從煤礦企業(yè)的管理者，到基層的作業(yè)人員都必須要統(tǒng)一思想，加強(qiáng)對(duì)瓦斯檢查工作的重視，才能保證瓦斯檢查工作的有效開(kāi)展。作為管理者，要從思想上重視、戰(zhàn)略上支持，消除以往工作中忽略瓦斯檢查工作的錯(cuò)誤思想，將瓦斯檢查與煤礦的安全、生產(chǎn)效益掛鉤，將其滲透到日常生產(chǎn)工作中。同時(shí)，瓦斯檢查人員也應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)自己的崗位職責(zé)，堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的工作態(tài)度，充分發(fā)揮瓦斯檢查工作的作用，提高煤礦安全生產(chǎn)的效率。
2.加強(qiáng)安全生產(chǎn)監(jiān)督檢查
煤礦企業(yè)要根據(jù)安全生產(chǎn)的要求，采取有效的措施不斷加大安全生產(chǎn)的投入力度，提高煤礦生產(chǎn)的工藝水平和設(shè)備水平，提高煤礦生產(chǎn)的效率。同時(shí)，通過(guò)安全監(jiān)督檢查工作的有效開(kāi)展，對(duì)礦井的瓦斯排放量和瓦斯檢查工作的開(kāi)展進(jìn)行定期排查和監(jiān)督，確保各項(xiàng)管理工作的順利開(kāi)展，提高煤礦瓦斯檢查工作的效率。
3.加強(qiáng)人員素質(zhì)建設(shè)
人員的綜合素質(zhì)是影響瓦斯檢查工作效率的重要因素，所以應(yīng)當(dāng)重視人員素質(zhì)的培養(yǎng)。首先，要適當(dāng)改善瓦斯檢查崗位的待遇，激發(fā)管理人員的工作積極性，使更多的人參與到瓦斯檢查工作中，并且在選拔環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，選拔一批具有較高專業(yè)素質(zhì)和較強(qiáng)責(zé)任心的人員加入到瓦斯檢查工作的隊(duì)伍中，才能有效的提高瓦斯檢查工作的效率。其次，要定期對(duì)瓦斯檢查人員進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)活動(dòng)，傳遞最新的瓦斯檢查工作標(biāo)準(zhǔn)，不斷提高瓦斯檢查人員的專業(yè)素質(zhì)，增強(qiáng)瓦斯檢查人員的工作水平。
4.完善瓦斯檢查管理制度
首先，要針對(duì)瓦斯檢查換工作制定相應(yīng)的管理制度，明確瓦斯檢查工作的重要性，并且對(duì)其涉及到的工作內(nèi)容和職責(zé)進(jìn)行明確，將責(zé)任落實(shí)到具體的崗位和人員，增強(qiáng)瓦斯檢查工作的條理性;其次，加強(qiáng)煤礦檢查工作的現(xiàn)場(chǎng)管理，根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境配備相應(yīng)的檢查人員和管理人員，尤其加強(qiáng)針對(duì)瓦斯聚集地的復(fù)查。另外，要定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的檢查結(jié)果進(jìn)行抽檢與核對(duì)，確保瓦斯檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性與真實(shí)性，在核對(duì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)當(dāng)及時(shí)處理，并且發(fā)揮管理制度的約束作用，提高瓦斯檢查工作的效率。
綜上所述，瓦斯災(zāi)害是影響煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全的重要因素，因此必須要重視煤礦瓦斯的檢查工作，并且加強(qiáng)相關(guān)工作人員的專業(yè)技術(shù)和責(zé)任意識(shí)，通過(guò)科學(xué)的煤礦瓦斯檢查預(yù)防瓦斯事故的發(fā)生，減少由此而引起的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，促進(jìn)煤礦生產(chǎn)工作安全、穩(wěn)定的發(fā)展。
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瓦斯檢查工技術(shù)論文篇二：《試談瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)研究與應(yīng)用》
摘要： 瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)可以直接顯示從地面瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直接獲得的數(shù)據(jù)，如：瓦斯、風(fēng)速風(fēng)量、一氧化碳、煙霧等環(huán)境參數(shù)信息?？梢杂行ПO(jiān)督瓦檢員是否在現(xiàn)場(chǎng)采集的瓦斯數(shù)據(jù)，避免瓦斯檢查工出現(xiàn)假檢、漏檢。強(qiáng)化了瓦斯檢查工的現(xiàn)場(chǎng)檢查，有效的避免了井下采掘工作面的局部瓦斯積聚，避免了瓦斯超限事故的發(fā)生。
關(guān)鍵詞： 瓦斯檢查;電子信息;自動(dòng)傳輸
0 引言
平煤股份八礦是個(gè)多煤層同時(shí)開(kāi)采的突出礦井，井下瓦斯檢查點(diǎn)多面廣、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)分散，瓦檢工作至關(guān)重要。瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)可以直接顯示從地面瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)直接獲得的數(shù)據(jù)，避免瓦斯檢查工出現(xiàn)假檢、漏檢，杜絕瓦斯超限事故的發(fā)生。
1 總體思路
?、倮矛F(xiàn)有KJ2000N監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下采掘工作面瓦斯檢查工所查數(shù)據(jù)可以直接上傳瓦斯調(diào)度，支持傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在井下瓦斯檢查電子牌板上。②細(xì)化瓦斯檢查操作標(biāo)準(zhǔn)、建立瓦斯超限快速反應(yīng)和應(yīng)急管理機(jī)制。③使用瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)和煤礦安全生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理系統(tǒng)，規(guī)范煤礦安全生產(chǎn)管理過(guò)程，從提高企業(yè)監(jiān)管力度著手，減少人為事故發(fā)生。④依靠實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)對(duì)礦井瓦斯情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握礦井瓦斯變化，做到快速響應(yīng)，追蹤并消除重大安全隱患，為煤礦安全提供可靠的應(yīng)用平臺(tái)。⑤把治理瓦斯放到高于一切的位置，將瓦斯傳感器報(bào)警點(diǎn)和斷電點(diǎn)調(diào)低到0.65%，增強(qiáng)了預(yù)測(cè)事故的能力。⑥制定瓦斯管理預(yù)警制度，采掘工作面瓦斯傳感器超過(guò)0.5%，進(jìn)行瓦斯異常原因分析，并下發(fā)瓦斯異常通知單。
2 主要內(nèi)容
2.1 瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)
2.1.1 系統(tǒng)構(gòu)成 由地面計(jì)算機(jī)、KTG114礦用光端機(jī)、電子瓦斯管理牌板、KDW12電源箱等組成。
2.1.2 工作原理 地面計(jì)算機(jī)用于讀取KJ2000N瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，把解調(diào)配置的數(shù)據(jù)通過(guò)礦光纜環(huán)網(wǎng)防爆交換機(jī)，送入KTG114百兆光端機(jī)，礦用光端機(jī)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成查分二相碼格式，然后向電子瓦斯管理牌板下置數(shù)據(jù)，可以連接多塊電子瓦斯管理牌板。
2.1.3 電子瓦斯管理牌板安裝位置和顯示的內(nèi)容 ①安裝在下井口的電子瓦斯管理牌板，可以顯示各采區(qū)的風(fēng)速、重點(diǎn)工作面的瓦斯、一氧化碳、煙霧等數(shù)據(jù)。②安裝在采區(qū)口的電子瓦斯管理牌板，可以顯示各采、掘工作的瓦斯、一氧化碳、煙霧等目的地的環(huán)境參數(shù)，看是否適合職工進(jìn)入。③安裝在采、掘工作面巷道口的電子瓦斯管理牌板，可以顯示地面?zhèn)魉瓦^(guò)來(lái)的瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、煙霧等的環(huán)境參數(shù)，而且，可以直接與采、掘工作面的電子瓦斯管理牌板相聯(lián)，直接獲取現(xiàn)場(chǎng)一手環(huán)境信息。④安裝在采掘工作面巷道口的電子瓦斯管理牌板，可以作為應(yīng)急監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，用作應(yīng)急搶險(xiǎn)使用，在采、掘工作面巷道口可以直接看到巷道里面的狀況，看是否適合搶險(xiǎn)人員進(jìn)入。⑤安裝在采掘工作面里面的瓦斯管理牌板，支持瓦檢員手動(dòng)遙控輸入當(dāng)班3-6次的瓦斯、一氧化碳、溫度等參數(shù)，一是就地顯示，二是自動(dòng)把數(shù)據(jù)返回到瓦斯調(diào)度監(jiān)測(cè)主機(jī)。⑥安裝在采掘工作面里面的瓦斯管理牌板，可以分布安裝在巷道里面以及機(jī)電設(shè)備附近，一是方便礦工查看，二是方便瓦檢員錄入數(shù)據(jù)。
2.2 KJ2000N安全監(jiān)控系統(tǒng)
KJ2000N總線型快速反應(yīng)安全監(jiān)控系統(tǒng)，采用新型的寬帶工業(yè)以太網(wǎng)+現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸，主干網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)，支持光纖冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu);系統(tǒng)采用的KJJ107井下隔爆兼本安型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)具有高性能以太網(wǎng)交換功能，同時(shí)，系統(tǒng)改變了中心站對(duì)各個(gè)分站巡檢的主從工作方式，取而代之的是多主并發(fā)上傳方式。
2.3 KTG114礦用隔爆兼本安型網(wǎng)絡(luò)光端機(jī)
2.3.1 結(jié)構(gòu) KTG114礦用隔爆兼本安型網(wǎng)絡(luò)光端機(jī)(以下簡(jiǎn)稱光端機(jī))具有1路標(biāo)準(zhǔn)百兆光接口，1路標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口或1路同步差分二項(xiàng)碼接口，可方便的將分站或其他設(shè)備(RS-485)接入環(huán)網(wǎng)或直接與地面中心站通訊。配有備用電池，當(dāng)交流電源停電時(shí)，備用電池自動(dòng)投入運(yùn)行。
2.3.2 功能 ①與分站等設(shè)備雙向通信功能。②與地面光收發(fā)器等設(shè)備雙向通信功能。③初始化參數(shù)設(shè)置和掉電保護(hù)功能。初始化參數(shù)可通過(guò)主站輸入和修改。④可實(shí)現(xiàn)光口和差分二相碼/RS485電接口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。⑤電源指示功能，處于直流供電狀態(tài)時(shí)，可使用遙控器進(jìn)行關(guān)斷。⑥端口狀態(tài)、通訊狀態(tài)指示功能。⑦電池電量狀態(tài)指示功能。 2.3.3 工作原理 光端機(jī)通過(guò)光收發(fā)器實(shí)現(xiàn)與環(huán)網(wǎng)或其他光系統(tǒng)之間的通訊，通過(guò)RS-485接口或同步差分二項(xiàng)碼接口實(shí)現(xiàn)與分站或其他終端設(shè)備的通訊。計(jì)算機(jī)下發(fā)數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳至光端機(jī)的光口，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換傳至網(wǎng)絡(luò)模塊，模塊將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)串口信號(hào)后送至單片機(jī)，再經(jīng)單片機(jī)處理后傳至分站或其他設(shè)備;設(shè)備返回?cái)?shù)據(jù)又經(jīng)單片機(jī)處理傳至網(wǎng)絡(luò)模塊，經(jīng)模塊轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳至光收發(fā)器，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換后傳至光口，最后又經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)返回計(jì)算機(jī)。
2.4 瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)與KJ2000N監(jiān)控系統(tǒng)的配置和通訊
?、侔惭b搜索配置軟件NprotSearchUtility。②運(yùn)行該軟件，點(diǎn)擊“Search”按鈕，等待搜索結(jié)束后會(huì)顯示網(wǎng)絡(luò)上所有的光端機(jī)。③雙擊搜索到的光端機(jī)，自動(dòng)打開(kāi)WEB(瀏覽器)配置界面，輸入密碼(默認(rèn)：XD)并回車。④進(jìn)入光端機(jī)默認(rèn)界面。⑤點(diǎn)擊NetworkSettings，進(jìn)入IP地址配置界面，根據(jù)實(shí)際需要修改后點(diǎn)擊Submit。⑥點(diǎn)擊SerialPortSettings，進(jìn)入串口配置界面，根據(jù)實(shí)際需要修改波特率后點(diǎn)擊Submit。⑦點(diǎn)擊OperationModes，進(jìn)入工作模式配置界面，在Destinationaddress(目標(biāo)返回地址)中輸入計(jì)算機(jī)的IP地址后點(diǎn)擊Sumbit。⑧若需要輸入多臺(tái)電腦IP地址，可點(diǎn)擊圖中的AdvancedSettings，進(jìn)入高級(jí)配置界面?？奢斎隝P地址范圍，最多4組。完成后點(diǎn)擊Submit。⑨IP地址、波特率、目標(biāo)返回地址均配置結(jié)束后點(diǎn)擊SaveandRestart，重啟網(wǎng)絡(luò)模塊即可。⑩在設(shè)置巡檢分站中加入該分站，選擇分站類型，并輸入光端機(jī)IP地址即可實(shí)現(xiàn)通訊。
3 解決的關(guān)鍵問(wèn)題
①解決了瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)讀取KJ2000N安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的問(wèn)題。②解決了井下瓦斯數(shù)據(jù)只能依靠監(jiān)測(cè)機(jī)房進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)瓦斯異常情況逐級(jí)上報(bào)，通過(guò)電子瓦斯管理牌板可以實(shí)現(xiàn)人員在井下大巷或者采、掘工作面外口直接看到采掘工作面瓦斯情況。③通過(guò)瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)對(duì)井下瓦檢員進(jìn)行監(jiān)督，有效避免了瓦檢員空班、漏檢、假報(bào)瓦斯數(shù)據(jù)。④電子瓦斯管理牌板支持現(xiàn)場(chǎng)瓦檢員遙控輸入，能夠?qū)?shù)據(jù)上傳到通風(fēng)調(diào)度，還可以直接顯示巷道內(nèi)各類傳感器數(shù)據(jù)。⑤通過(guò)光纖交換機(jī)可以使用井下現(xiàn)有的光纜，減少了材料的重復(fù)投入，節(jié)約了材料費(fèi)，降低了噸煤成本。
瓦斯檢查電子信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)是八礦認(rèn)真落實(shí)“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”瓦斯治理工作體系的具體體現(xiàn)，實(shí)踐證明該系統(tǒng)有效防止了煤礦瓦斯超限事故的發(fā)生，值得在集團(tuán)大力推廣，為礦井的高產(chǎn)高效提供安全保障。
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瓦斯檢查工技術(shù)論文篇三：《淺談瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)》
摘要：礦井瓦斯爆炸作為嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)和煤礦工人生命安全的元兇之一，受到了各個(gè)礦務(wù)局、各級(jí)政府乃至中央的高度重視，瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)成為保證煤礦安全的重要措施。為此，煤炭科研機(jī)構(gòu)和高校研發(fā)了基于各種原理的瓦斯?jié)舛葌鞲衅?。本文主要介紹四種常用的瓦斯傳感器，包括：載體熱催化瓦斯傳感器，光干涉瓦斯傳感器，氣敏半導(dǎo)體瓦斯傳感器，紅外吸收法瓦斯傳感器。并比較了其優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：瓦斯 傳感器 監(jiān)測(cè)監(jiān)控
礦井瓦斯是井下以甲烷為主的各種氣體的總稱。它的主要來(lái)源是從煤體和井巷圍巖中涌出，其次是來(lái)自開(kāi)采過(guò)程中的各種有害氣體。瓦斯氣體的主要成分是甲烷(CH4)，其主要危害性也來(lái)自于甲烷，因此，從狹義來(lái)講，礦井瓦斯所指即為甲烷氣體。
甲烷俗稱沼氣，密度是空氣的0.554倍，是一種無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味的易燃易爆氣體，通常條件下其爆炸的下限為5%，上限為16%。
我國(guó)高瓦斯含量的礦井占全國(guó)統(tǒng)配煤礦總數(shù)的46%， 瓦斯爆炸是礦井中危害程度最高，危險(xiǎn)系數(shù)最大，發(fā)生頻率最高，造成損失最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。其爆炸后產(chǎn)生的高溫高壓，能造成人員傷亡、巷道和機(jī)電設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞;爆炸后產(chǎn)生的大量的CO氣體，是瓦斯爆炸引起人員傷亡的最重要的原因。
瓦斯燃燒、爆炸的發(fā)生要具備3個(gè)條件:①瓦斯要達(dá)到一定濃度: 一般情況下瓦斯爆炸濃度為5% -16%，瓦斯?jié)舛鹊陀?% 只能燃燒、大于16%既不燃燒也不爆炸;②要有充足的氧氣：氧氣濃度要大于12%;③要有高溫火源：溫度高于650- 750℃。由此我們不難看出，要想預(yù)防、遏制瓦斯爆炸事故的發(fā)生，對(duì)瓦斯氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控成為當(dāng)前煤礦安全工作的熱點(diǎn)話題。
一、載體熱催化法瓦斯傳感器
載體熱催化型瓦斯檢測(cè)儀器是當(dāng)前煤礦中使用較廣泛、應(yīng)用較普遍的瓦斯檢測(cè)儀器，是煤礦用來(lái)監(jiān)視礦井瓦斯動(dòng)態(tài)的有效工具。載體熱催化型瓦斯檢測(cè)儀的基本檢測(cè)原理是: 元件內(nèi)部以鉑絲為核心，外部以氧化鋁為載體，載體上涂有催化劑，當(dāng)鉑絲通過(guò)一定的電流且元件處于含有瓦斯的氣體中時(shí)，表面會(huì)產(chǎn)生無(wú)焰燃燒，使鉑絲因溫度升高而增加，實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的檢測(cè)。其基本測(cè)量電路是：
圖中的r2為敏感元件，r1為補(bǔ)償元件(它與r2為同一材料只是其表面未涂催化劑不參與催化反應(yīng))，在無(wú)瓦斯的新鮮空氣中，通過(guò)r2r1調(diào)整電橋使之平衡，信號(hào)輸出端電壓U_AB=0。當(dāng)風(fēng)流中有瓦斯時(shí)，在敏感元件r2表面發(fā)生催化燃燒，r2阻值隨溫度上升而增加為r2+△r2，而補(bǔ)償元件r1阻值不變，從而導(dǎo)致電橋失去平衡。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和物理公式的推導(dǎo)，我們可以發(fā)現(xiàn)電橋輸出電壓與瓦斯?jié)舛瘸烧?，工作中的影響因素?/p>
?、?絲純度和機(jī)械強(qiáng)度的影響
鉑絲是元件的骨架，又是發(fā)熱體，電流通過(guò)鉑絲后，使元件溫度升高，達(dá)到工作溫度。同時(shí)，鉑絲也是熱敏電阻，在工作溫度下，由于補(bǔ)償元件的作用，電橋在不含甲烷的空氣中輸出為零。當(dāng)被測(cè)氣體中含有甲烷時(shí)，由催化作用引起的化學(xué)反應(yīng)提供一個(gè)附加熱量△Q，引起工作元件有一溫升△T，增量△T使工作元件與補(bǔ)償元件溫度不同,因而工作元件有電阻變化△R，從而電橋失去平衡,產(chǎn)生一個(gè)與△T成比例的輸出信號(hào)。鉑絲的純度直接影響著△R的大小，也就影響輸出靈敏度。此外，鉑絲純度直接影響元件的穩(wěn)定性。當(dāng)鉑絲純度較差時(shí)，鉑絲含有的雜質(zhì)可能在高溫工作過(guò)程中緩慢地?fù)]發(fā)出來(lái)，如果某些雜質(zhì)對(duì)催化劑Pt、Pd等金屬有毒性，則會(huì)引起催化劑部分中毒而輸出活性下降。此外，鉑絲變形、脆裂等引起裂紋或掉渣也會(huì)引起輸出活性波動(dòng)。
?、谌趸X影響
Al2O3是一種應(yīng)用廣泛的載體材料，當(dāng)它在高溫空氣中工作時(shí)，由于其晶型的不斷轉(zhuǎn)化，仍然存在熱穩(wěn)定性問(wèn)題。經(jīng)過(guò)900°C焙燒后，元件載體實(shí)際上不是單一晶型的Al2O3，一般以k-Al2O3為主，也有部分A和C型Al2O3成分。伴隨著Al2O3的晶型變化，比表面積、孔結(jié)構(gòu)等一系列特性將發(fā)生變化，這必然會(huì)引起輸出活性變化。因此，設(shè)法提高Al2O3的熱穩(wěn)定性，對(duì)提高元件的工作穩(wěn)定性有很大意義。
③催化劑的影響
催化劑是影響元件長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性的主要方面，多年來(lái)甲烷傳感器的研究，大多集中在改進(jìn)催化劑的配方和工藝，并取得了很大的進(jìn)步。目前有價(jià)值的研究是利用雙金屬催化劑(又稱合金催化劑)來(lái)提高催化劑的穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明：在Pt、Pd等貴金屬催化劑中加入稀土元素，經(jīng)過(guò)合適的工藝處理，可以形成穩(wěn)定性較好的合金催化劑。稀土元素含有豐富的5d空軌道，提供了催化作用的電子轉(zhuǎn)移站，對(duì)甲烷氧化反應(yīng)具有明顯的助催化作用，能顯著提高反應(yīng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，Pt、Pd催化劑在載體上的良好的分散度，對(duì)提高穩(wěn)定性意義重大。加入某些稀土元素，將提高保持Pt、Pd良好分散度的能力，提高工作穩(wěn)定性。
二、光干涉瓦斯傳感器
其基本原理為：利用瓦斯與空氣對(duì)光線的折射率不同而制成。工作原理是：當(dāng)甲烷室與空氣室同時(shí)充入空氣時(shí)，兩束光所經(jīng)過(guò)的光程相同，則干涉條紋不產(chǎn)生移動(dòng)。如改變?cè)诩淄槭抑械臍怏w成分、溫度或壓力，則因折射率改變，光程也隨之改變，干涉條紋便會(huì)發(fā)生移動(dòng)。當(dāng)兩室溫度和壓力相等時(shí)，干涉條紋的移動(dòng)量與甲烷濃度成正比。測(cè)量這個(gè)移動(dòng)量，便可測(cè)定空氣中的甲烷含量。
實(shí)驗(yàn)儀器如圖：由光源1發(fā)出的光，經(jīng)聚光鏡2和狹縫3到達(dá)平面鏡4，并經(jīng)其反射與折射形成兩束光，分別通過(guò)空氣室5和甲烷室6，再經(jīng)折射棱鏡7折射后，兩束光經(jīng)平面鏡4反射，一同進(jìn)入反射棱鏡8，再反射給望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)9。在物鏡的焦平面上產(chǎn)生干涉條紋。
優(yōu)點(diǎn)：①儀器攜帶方便，性能穩(wěn)定，使用和維護(hù)簡(jiǎn)單，安全可靠。②不存在儀器中毒、失效或高濃度甲烷激活問(wèn)題;③高低濃度均可測(cè)量，量程有0-10%CH4(精度0。01%)和0-100%CH4(精度0。1%)④壽命長(zhǎng)，除電池和燈泡外，幾乎沒(méi)有損耗部件，如不考慮機(jī)械損傷，可以認(rèn)為壽命是無(wú)限的⑤采用傳統(tǒng)的光干涉原理測(cè)量瓦斯?jié)舛龋霉怆婑詈掀鬓D(zhuǎn)換成電信號(hào)方面有明顯優(yōu)點(diǎn)。⑥選用半導(dǎo)體激光器代替白熾燈光源及用光電池構(gòu)成柵狀接收器，提高了檢測(cè)精度。⑦用分子篩代替?zhèn)鹘y(tǒng)氯化鈣吸收CO2和水蒸汽，消除其對(duì)檢測(cè)后果影響，并通過(guò)物理解吸可連續(xù)重復(fù)使用，具有先進(jìn)性和新穎性，為研究開(kāi)發(fā)礦用光干涉瓦斯傳感器打下了基礎(chǔ)。 缺點(diǎn)：①受溫度影響較大：這是因?yàn)闇囟葘?duì)氣體的密度有影響，導(dǎo)致了氣體折射率改變;②受氣壓影響：儀器的毛細(xì)管部分就是為消除此影響而設(shè)計(jì)的;③耐振性較差：光學(xué)部件稍有移動(dòng)則影響準(zhǔn)確度;④檢測(cè)選擇性較差：因各種氣體都有自己的折射率，只要它們與被測(cè)氣體同時(shí)存在，就會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生干擾;⑤瓦斯?jié)舛戎甘静恢庇^， 不能連續(xù)測(cè)量;⑥瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)，不能自動(dòng)報(bào)警。
三、氣敏半導(dǎo)體瓦斯傳感器
氣敏半導(dǎo)體法是以氧化物半導(dǎo)體為基本吸附材料，使甲烷吸附氧化時(shí)引起其電學(xué)特性(例如電導(dǎo)率)發(fā)生變化，用以檢測(cè)瓦斯?jié)舛取Ｖ饕趸锇雽?dǎo)體材料有氧化錫、氧化鋅、氧化鈦、氧化鈷、氧化鎂等。相對(duì)其它類型的甲烷傳感器，氣敏半導(dǎo)體傳感器制造簡(jiǎn)單、使用方便、成本低，但也有元件的穩(wěn)定性和選擇性差，對(duì)氣體的分辨力弱的缺點(diǎn)。根據(jù)半導(dǎo)體變化的物理性質(zhì)可以分為電阻式和非電阻式兩種。
SnO2是目前廣泛用于對(duì)有毒氣體及可燃性氣體(如甲烷)進(jìn)行檢測(cè)的氧化物半導(dǎo)體氣敏材料。SnO2系列氣敏元件有燒結(jié)型薄膜型和厚膜型三種，其中燒結(jié)型應(yīng)用最廣泛性。根據(jù)加熱方式，分為直接加熱式和旁熱式兩種。純SnO2氣敏材料一般很少使用。通過(guò)在半導(dǎo)體內(nèi)添加Pt、Pd、Au等貴金屬能有效地提高元件的靈敏度和響應(yīng)時(shí)間。催化劑不同，有利于不同的吸附試樣，從而具有選擇性。有科學(xué)家在利用溶膠——凝膠法制備SnO2薄膜的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)薄膜在摻鋨(Os)后明顯地提高了靈敏度，降低了工作溫度。
四、紅外光譜系數(shù)法
光譜吸收式光纖氣體傳感器是基于分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)吸收譜與光源發(fā)光光譜的一致性原理。當(dāng)光通過(guò)某種介質(zhì)時(shí)，利用介質(zhì)對(duì)光吸收而使光衰減這一特性研制成吸收型氣體感器。甲烷分子具有四種固有的振動(dòng)方式，相應(yīng)產(chǎn)生四個(gè)基頻，波長(zhǎng)分別為3.433，6.522，3.312和7.58μm。在近紅外區(qū)，有許多泛頻帶和組合帶。例如，甲烷氣體在1.33和1.67μm附近，都有較強(qiáng)的吸收.通過(guò)HITRAN數(shù)據(jù)庫(kù)可以查得甲烷在1.33，1.67和3.31μm處的線型強(qiáng)度之比為：1:8:100?？梢?jiàn)，甲烷在中紅外區(qū)域的吸收線強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)在近紅外區(qū)域的吸收線強(qiáng)度。
其總體由以下四部分
1光學(xué)部分：
紅外吸收氣體傳感器由紅外光源、采樣氣室、濾光片和紅外探測(cè)器四部分組成。測(cè)量熱電探頭和參考熱電探頭均由熱電敏感元件和濾光片組成，只有目標(biāo)氣體的吸收光譜才能穿越測(cè)量熱電探頭濾波片并被熱電敏感元件吸收轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。熱電探頭產(chǎn)生的信號(hào)依賴于氣體吸收紅外光譜后入射輻射的變化。現(xiàn)在我們一般采用兩路探測(cè)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，一路測(cè)量信號(hào)(MEA)，一路參考信號(hào)(REF)。
2前置放大電路
由于紅外探測(cè)器輸出的信號(hào)很微弱，A/D芯片無(wú)法處理，而且也容易被噪聲淹沒(méi)。因此必須經(jīng)過(guò)放大后才能對(duì)其進(jìn)行處理。
3濾波電路
濾波電路的作用是對(duì)前置放大級(jí)的輸出信號(hào)進(jìn)行粗略的
濾波處理，去掉頻率低于基頻而高于二次頻的噪聲信號(hào)。可以認(rèn)為帶通濾波器是由高通濾波器和低通濾波串聯(lián)而成，兩者覆蓋的通帶就提供了一個(gè)帶通響應(yīng)。
4報(bào)警及顯示
報(bào)警電路由NPN三極管、蜂鳴器、LED和限流電阻組成。由單片機(jī)的兩個(gè)I/O口控制聲報(bào)警方式和光報(bào)警方式，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以通過(guò)軟件設(shè)置選擇其中一種報(bào)警方式，也可以兩種都選擇。當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸鲈O(shè)定范圍時(shí)，由聲光報(bào)警裝置提醒井下工作人員。
五、四種瓦斯傳感器的比較
通過(guò)對(duì)以上四種瓦斯傳感器的分析介紹，我們可以對(duì)載體熱催化瓦斯傳感器、光干涉法瓦斯傳感器、氣敏半導(dǎo)體瓦斯傳感器、紅外吸收法瓦斯傳感器四類進(jìn)行橫向與縱向的比較，如下述表格：
六、瓦斯傳感器未來(lái)的發(fā)展
綜合以上各種檢測(cè)方法, 載體熱催化瓦斯傳感器、光干涉法瓦斯傳感器、氣敏半導(dǎo)體瓦斯傳感器、紅外吸收法瓦斯傳感器各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)各種主要技術(shù)指標(biāo)，同種檢測(cè)方法難以同時(shí)滿足測(cè)量需求，因此，往往多種傳感器配合使用。瓦斯傳感器的未來(lái)研究方向除了在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體氣敏材料氧化錫、氧化鋅、氧化鈦、氧化鈷、氧化鎂中摻雜一些元素外，同時(shí)進(jìn)一步研制和開(kāi)發(fā)紅外、光纖等新型瓦斯傳感器, 應(yīng)用新材料、新工藝和新技術(shù)，對(duì)瓦斯傳感器的機(jī)理做更深入地研究，使瓦斯傳感器更加小型化和智能化，具有性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等高科技手段更大廣泛的應(yīng)用，測(cè)量準(zhǔn)確，攜帶方便，精度高，制作簡(jiǎn)易，維護(hù)方便，價(jià)格低廉耐用的新型傳感器必將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
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