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、光報警功能；同時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信號輸出，可與監(jiān)測系統(tǒng)配套使用。

二 產(chǎn)品分類

2.1 型號命名

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、標志

防爆型式：礦用本安兼隔爆型；

防爆標志：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) 風速：不大于8m/s；

e) 在具有煤塵、甲烷爆炸性氣體危險的煤礦井下；

3.2 貯存溫度：-40℃～+60℃。

四 主要技術(shù)指標

4.1 傳感器采用擴散取樣方式，取樣頭上采用防粉塵和防風速影響的保護罩。

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 輸出信號制式

數(shù)字型：RS485，傳輸速率：2400bps，信號電壓峰峰值：≤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，傳感器具有保護載體催化元件的功能，并使傳感器的顯示值和輸出

信號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 傳感器的響應時間不大于20s。

4.8  報警功能

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

3.8.2 報警方式和效果：聲報警，離聲源軸向距離1m遠處，聲強不小于80dB(A)；

光報警，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：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

整機重量：≤1.3kg；

外殼防護等級：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、智能信號處理、顯示電路、報警/斷電電路、信號輸出電路等構(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電壓。當甲烷濃度達到 4.00%以上時，低濃電橋停止工作，低濃電橋信號電壓經(jīng)過放大和 A/D 轉(zhuǎn)換后，變成數(shù)字信號，進入單片機進行處理。經(jīng)智能信號處理后，由顯示電路顯示甲烷濃度值，并經(jīng)信號輸出電路輸出數(shù)字信號。

報警/斷電電路由蜂鳴器、發(fā)光二極管和驅(qū)動電路構(gòu)成。當甲烷濃度超過設(shè)定的報警點時，儀器會發(fā)出四級聲光報警信號。當甲烷濃度超過設(shè)定的斷電點時，儀器會有斷電指令信號輸出；甲烷濃度超過斷電點以后，只有當甲烷濃度降低到設(shè)定的復電點以下時，儀器才會解除斷電指令輸出。

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：

a) 設(shè)置地址號前請先確認通道號是否被占用。

b) 嚴禁將傳感器進行敲打，浸水等破壞性操作。

c) 使用傳感器時必須遵守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 零點調(diào)校

傳感器倒計時完成后（新傳感器需預熱20分鐘），依次（同時）按下“功能鍵”+“增加鍵”，進入標定菜單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”代表零點保存成功。此時完成零點的校準才能關(guān)閉空氣樣氣。

6.2.2 精度調(diào)校

按“功能鍵”鍵循環(huán)進入標定菜單2單元，擰緊通氣罩，以200ml/min通入濃度約2.0%的標準甲烷氣體。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，否則傳感器不自動保存。

七 使用方法

7.1 操作

使用前用戶必須認真、仔細閱讀本《使用說明書》，對傳感器的用途、使用范圍、性能及主要技術(shù)指標有一個全面的了解，然后再進行具體的使用、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傳感器航空插座的相應位置，插入并旋緊，確保連接可靠。

7.3 傳感器航空插頭定義

儀器應安裝在井下無淋水的地點。 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，藍線；

3 腳—RS485A，白線；

4 腳—RS485B，黃線（或綠線）。

八 使用與維護

8.1 新儀器的啟用

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

8.2 儀器的儲存

儀器長期不用時，應放置在空氣新鮮、干燥、無腐蝕氣體、無強烈震動的環(huán)境中。當儀器再次啟用時，應進行校正，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，當進行調(diào)校時誤差及性能不能滿足行業(yè)標準時應對元件進行更換。建議返廠進行更換。

8.4 常見故障

九 注意事項

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，應從儀器的生產(chǎn)廠家購買，嚴禁代用，以確保儀器的防爆性能。

9.2 當儀器自檢結(jié)果不正常時，不進入工作狀態(tài)，儀器的顯示不變。此時表明儀器有故障，應進行維修。

9.3 維修應由經(jīng)過培訓的技術(shù)人員進行。用戶無法排除儀器的故障時，應寄回生產(chǎn)廠家或通知生產(chǎn)廠家負責維修。

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)備配接時應進行防爆聯(lián)檢并合格。

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

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

9.7 為確保傳感器檢測的準確性，建議1.5年更換一次探頭。

十 裝箱清單

儀器出廠時，包括下列內(nèi)容：       

GJC4礦用低濃度甲烷傳感器            1臺

遙控發(fā)送器                                1臺

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