1 概述
GYW25礦用本安型圍巖應力傳感器(以下簡稱傳感器)是一種允許在煤礦井下爆炸性環境中正常使用的礦用本質安全型設備。適用于因采動影響煤層或巖層內部應力場變化的測量,主要用于煤層或巖層內部應力場變化的測量,如工作面煤層超前支撐應力,預留煤柱的支撐應力等。應力測量是研究采場動壓作用規律的重要手段之一,可用于采場沖擊地壓初期預測和趨勢分析。
本產品執行常州迪泰科特測控設備有限公司企業標準《Q/DM059-2015》。
2 適應的環境條件
a) 環境溫度:0℃~40℃;
b) 平均相對濕度:不大于95%(25℃);
c) 大氣壓力:80kPa~106kPa;
d) 煤礦井下有瓦斯,煤塵爆炸危險的環境。
e) 無強烈震動和沖擊的地方。
f) 無破壞金屬和絕緣材料的腐蝕性氣體的地方。
3 主要技術參數
3.1 防爆型式
礦用本質安全型,防爆標志為:“Exib I Mb”。
3.2 工作電源
a)工作電壓:直流 9V~24V;
b)工作電流:≤ 40mA。
3.3 輸出信號
3.3.1 RS485通訊方式
a) 半雙工傳輸方式,傳輸速率:2400bps;
b) 最大傳輸距離:2km(使用MHYV煤礦用阻燃電纜,其單芯截面積為1.5 mm2);
c) 工作電壓峰峰值≥3V。
3.3.2 頻率傳輸方式
a) (200~1000)Hz;
b) 輸出高電平不小于3V(輸出電流為2mA時),低電平不大于0.5V,脈沖寬度大于0.3ms。
3.3.3 電流傳輸方式
a) 1mA~5mA或4mA~20mA (線性對應量程,也可選擇0mA~5mA或0mA~20mA);
b) 最大帶載能力:1mA~5mA時≥800Ω;4mA~20mA時≥200Ω。
3.4 傳感器具有采用遙控器調校的功能;
3.5 測量范圍:(0~25.0)MPa。
3.6 分辨率:0.1MPa。
3.7 基本誤差:≤2.0%(F.S.)。
4 主要結構特征及工作原理
4.1 外形尺寸及重量
a) 本體外形尺寸:250 mm×130mm×50 mm;
b) 應力感應頭外形尺寸:Φ36mm×140mm。
c) 重量:約2kg。
圖1 傳感器外形圖
4.2 主要工作原理
本傳感器采用惠斯通電橋原理,無應力時, 電橋兩臂電壓相等,此時無信號輸出。應力信號作用于電橋上時, 會引起電橋不平衡,電橋輸出電壓與所加的應力成對應比例關系。
對電橋輸出的電壓信號進行濾波、放大和AD轉換后,送單片機進行處理,通過數碼管顯示應力值的同時,轉換成電信號送給分站。
本傳感器還集成了紅外調校功能,其基本原理如下圖2。
5 使用與接線
5.1 安裝
圖3 傳感器安裝示意圖
1、如圖3所示,圍巖應力傳感器采用鉆孔探入式固定安裝。
2、采用直徑為Φ42mm~Φ46mm的鉆頭垂直于煤壁鉆孔,如煤層有傾角,應保持孔軸線與煤層平面平行。孔口與巷道底板距離為1.0~1.5m;鉆孔深度根據測量方案確定,不同的測點鉆孔深度不同。
3、用風或水壓清洗鉆孔,將傳感器探頭的受力面朝上,用帶有固定柱的安裝桿將傳感器探頭緩慢推入。注意:在推入傳感器探頭時不可將安裝桿旋轉,應保持一個方向。如圖4所示。
4、將傳感器信號線、電源線接入分站。
圖4 應力傳感器探頭
5.2 接線
傳感器出廠時配有礦用4芯電纜(MHYV煤礦用阻燃電纜,其單芯截面積為1.5mm2),電纜有與傳感器配對的4芯接頭,電纜各芯的代表意義表1。
表1接線規則表
線色 信號類型 | 藍 | 綠 | 白 | 紅 |
RS485信號 | 485-A | 485-B | 電源負 | 電源正 |
頻率信號 | 電源負 | 電源負 | 頻率輸出正 | 電源正 |
電流信號 | 電源負 | 電源負 | 電流輸出正 | 電源正 |
6 數碼管及LED顯示說明
數碼管的分布見圖5,第一位為功能顯示,后三位顯示應力值,左邊的發光二極管為指示燈,最末位的小數點亮,表示傳感器工作電壓超出范圍。
圖5 顯示指示圖
指示燈在各種型號中的狀態及作用如表2所說明:
表2
狀態 信號類型 | 亮 | 閃爍 | 滅 |
RS485信號 | 正常但不在通信狀態 | 正常且在通信 | 故障 |
頻率、電流信號 | 正常 | - | 開路 |
7 傳感器的遙控器調整
應力傳感器可使用我公司的FYF3型遙控發送器進行調整,其外型如圖6所示,在傳感器中只需使用用其中“功能”、 “▲”、“▼” 3個按鍵。
注意:
1. 所有參數調整后,傳感器會自動保存;
2. 遙控器調整完畢后,都需要按“功能”鍵使首位不顯示,或者同時按“S1”、“S2”鍵即,才能返回測量狀態。
圖6 FYF3型遙控發送器
7.1調零
傳感器置于空氣中(0MPa),上電穩定后,按遙控器上的“功能”鍵,第一位數碼管顯示“1”,再按“▼”鍵,使后數碼管顯示為零,即可完成傳感器的調零工作。如果傳感器首位顯示“-1”,表示傳感器負偏,按“▲” 鍵使傳感器“10.00”即可。
7.2 校準
給傳感器加固定的壓力(20.0MPa左右),穩定后,如果傳感器顯示的應力值與所施加的固定壓力值不相等,按遙控器上的“功能”鍵2次,直到第一位數碼管顯示“2”,然后再根據需要按“▲”或“▼”鍵,調整數碼管顯示的應力值和所施加的固定壓力值相同。
7.3 傳感器的報警測試功能
本傳感器設有報警測試功能。用戶需要測試時,操作方法如下:按遙控器上的“功能”鍵,直到第一位數碼管顯示“5”,然后分別按“▲”和“▼”鍵對數碼管顯示應力值進行調整,調整步進為0.5MPa,此時所有輸出信號值和傳感器顯示值一致(該功能主要模擬實際圍巖應力值,傳感器將輸出與顯示之相對應的頻率信號、電流信號或RS485信號,以便檢測傳感器輸出是否正常)。
7.4 輸出電流的調整(只有是電流輸出方式才需要)
電流輸出的傳感器,在現場如果需要對輸出電流進行校正時(一般不需要),按控器上的“功能”鍵,直到第一位數碼管顯示“6”,然后分別按“▲”和“▼”鍵可以對零點輸出電流進行調整;第一位數碼管顯示“7”時,按同樣方法可以對滿量程的輸出電流進行調整。
8 使用的注意事項
8.1 注意正確接線,以免損壞設備。
8.2 接線前應明確分站接入信號的制式和接入信號的類型。
8.3 本安產品不得隨意與其他未經過聯檢的設備連接。
8.4 在煤礦井下嚴禁隨意拆卸、檢修,非專業人員請勿隨意檢修。
8.5 維修時不得改變本安電路和與本安電路有關的元器件的電氣參數、規格和型號。
9 故障處理與維修
常見故障處理與維修見表3。
表3
序號 | 故障現象 | 可能造成原因 | 排除方法 | |
1 | 通電無反應 | 供電電源無輸入 | 檢查供電設備和電源線 | |
2 | 4位數碼管不顯示 | 傳感器沒有工作 | 檢查單片機和電源芯片 | |
3 | 輸出信號異常 | 信號輸出線接錯 | 檢查接線 | |
信號輸出線斷路、短路或接觸不好 | 檢查接線 | |||
分站或傳感器故障 | 檢查分站或傳感器 |
10 運輸、貯存
10.1 運輸
包裝后的傳感器,在避免雨雪直接淋襲的條件下,可適用于水運、陸運及空運等各種運輸方式。
10.2 貯存
包裝后的傳感器能在溫度為-10℃~+40℃,相對濕度不大于90%的環境中貯存12個月以上。
11 訂貨須知
我公司的圍巖應力傳感器輸出信號有3種類型,訂貨時應明確輸出信號的制式。
12 附件及資料
使用說明書 1份
產品合格證 1份
裝箱單 1份
遙控器 1只