GJC4 矿用低浓度甲烷传感器

一 概述

GJC4矿用低浓度甲烷传感器（以下简称“传感器”）是一种采用热催化原理（俗称“黑白元件”）工作原理的探头制成的固定式智能甲烷测量仪表。该仪器适用于煤矿井下各作业场所测量空气中的甲烷浓度。该仪器具有红外线遥控调校功能；具有超限声、光报警功能；同时具有超限断电指令输出功能。仪器无调节孔以及需要调节的零件，密封性能好，工作更可靠。仪器具有 RS485信号输出，可与监测系统配套使用。

二 产品分类

2.1 型号命名

G       J       C        4            

测量范围（0.00%～4.00%CH4）

催化原理

甲烷

矿用传感器

2.2 防爆型式、标志

防爆型式：矿用本安兼隔爆型；

防爆标志：Ex db ia I Mb。

2.3 工作电压及电流

额定工作电压：24V.DC；

工作电压范围：(9～25)V.DC；

工作电流：≤ 100mA；

2.4 关联装置详见附录A。

三 环境要求

3.1 正常工作环境条件

a) 温度：(0～40)℃；

b) 相对湿度：≤98%；

c) 大气压力：(80～116)kpa；

d) 风速：不大于8m/s；

e) 在具有煤尘、甲烷爆炸性气体危险的煤矿井下；

3.2 贮存温度：-40℃～+60℃。

四 主要技术指标

4.1 传感器采用扩散取样方式，取样头上采用防粉尘和防风速影响的保护罩。

4.2 传感器测量范围 0.00%～4.00%CH₄，传感器显示单位为%CH₄。

4.3 输出信号制式

数字型：RS485，传输速率：2400bps，信号电压峰峰值：≤12V。

4.4 传感器以百分体积浓度表示测量值。采用数字显示，显示分辨率为 0.01%CH₄。

4.5 在甲烷浓度超过测量范围上，传感器具有保护载体催化元件的功能，并使传感器的显示值和输出

信号值均维持的超限状态。

4.6 基本误差

传感器的基本误差符合表 1 规定：

表1 

4.7 传感器的响应时间不大于20s。

4.8  报警功能

3.8.1 具有报警功能的传感器在 0.00%～4.00%CH₄任意设置报警点，报警显示值与设定值的差值不超过±0.05%CH₄，同时传感器具有四级报警功能。

3.8.2 报警方式和效果：声报警，离声源轴向距离1m远处，声强不小于80dB(A)；

光报警，黑暗环境中20m内可见。

4.9 传感器到关联设备的传输距离：4km（使用MHYVRP电缆，导体截面积1.5mm²，分布电感<0.8mH/km，分布电容<0.06μF/km，电阻<12.8Ω/km）。

4.10 本安参数

Ui：24.5V、Ii：425mA、Ci：0μF、Li：80μH；

RS485信号：Uo：6.3V、Io：618mA、Co：100μF、Lo：0.1mH。  

五 基本结构及工作原理

5.1 基本结构

5.1.1 结构

1. 壳体  2.气室盖  3.把手  4.航插座  5.前铭牌  6.蜂鸣器  7.显示窗  8.后盖  9.报警灯  10.探头罩 11.后铭牌  

图1

5.1.2 基本参数

外形尺寸：265mm×132.5mm×62mm；

外壳材质：SUS304

整机重量：≤1.3kg；

外壳防护等级：IP65。

5.2 工作原理

仪器由电源电路、甲烷气体敏感元件及电桥电路、放大电路、A/D 转换电路、智能信号处理、显示电路、报警/断电电路、信号输出电路等构成。低浓度甲烷气体检测元件是根据热催化原理制成的气体敏感元件（俗称黑白元件），两个检测元件的电桥供电电压均为 2.80V。黑白元件的工作原理：黑白元件由测量元件（黑元件）和补偿元件（白元件）构成，测量元件的表面有黑色的催化剂。工作时黑白元件有工作电流流过而发热，空气中的甲烷在高温的测量元件的催化剂作用下，发生无焰燃烧。甲烷浓度越高，测量元件的温度越高，而补偿元件的温度不变。低浓测量电桥输出与甲烷浓度成比例的信号电压。当甲烷浓度达到 4.00%以上时，低浓电桥停止工作，低浓电桥信号电压经过放大和 A/D 转换后，变成数字信号，进入单片机进行处理。经智能信号处理后，由显示电路显示甲烷浓度值，并经信号输出电路输出数字信号。

报警/断电电路由蜂鸣器、发光二极管和驱动电路构成。当甲烷浓度超过设定的报警点时，仪器会发出四级声光报警信号。当甲烷浓度超过设定的断电点时，仪器会有断电指令信号输出；甲烷浓度超过断电点以后，只有当甲烷浓度降低到设定的复电点以下时，仪器才会解除断电指令输出。

六 调校

6.1 遥控器简介

6.1.1 按键功能简介

本传感器的各种调节均由红外遥控器完成，本传感器使用的红外遥控器外观图见图 2。

图 2

“功能”：为功能界面循环按钮。

“增加”：数值向上增加按钮。

“减少”：数值向下减少按钮。

“S1”：参数保存按钮。

“S2”：备用。

注意事项：

a) 设置地址号前请先确认通道号是否被占用。

b) 严禁将传感器进行敲打，浸水等破坏性操作。

c) 使用传感器时必须遵守AQ1029-2019附录A（规范性附录）低浓度载体催化式甲烷传感器调校方法，每格15d至少调校1次，并做好书面测试记录。 

d) 定期清洁传感器外部显示窗及元件气室外的煤尘、污垢等，清洁周期根据现场实际环境确定。

6.1.2 遥控功能说明

6.2 调校

6.2.1 零点调校

传感器倒计时完成后（新传感器需预热20分钟），依次（同时）按下“功能键”+“增加键”，进入标定菜单1单元，拧紧通气罩，以200ml/min通入新鲜空气，观察传感器显示读数，若不为零，通过遥控器“增加键”或“减少键”调整为零，并按住“确定键”约2秒传感器显示“SAVE”代表零点保存成功。此时完成零点的校准才能关闭空气样气。

6.2.2 精度调校

按“功能键”键循环进入标定菜单2单元，拧紧通气罩，以200ml/min通入浓度约2.0%的标准甲烷气体。待传感器数值稳定后，观察传感器显示读数是否与通入的甲烷气体浓度值一致，一致则不需要按动遥控器，等待90秒后退出调校模式。若不一致通过遥控器“增加键”或“减少键”调整为甲烷气体浓度值，并按住“确定键”约2秒传感器显示“SAVE”代表精度保存成功。依次按“功能”键循环退出到正常测量界面。

特别注意：调整气体浓度后一定要按“确定键”保存，否则传感器不自动保存。

七 使用方法

7.1 操作

使用前用户必须认真、仔细阅读本《使用说明书》，对传感器的用途、使用范围、性能及主要技术指标有一个全面的了解，然后再进行具体的使用、操作。

7.2 连接

使用前用户首先要正确完成本传感器与外部设备的连接。具体连接方法是：将电缆航空插头的缺口对准传感器航空插座的相应位置，插入并旋紧，确保连接可靠。

7.3 传感器航空插头定义

仪器应安装在井下无淋水的地点。 仪器的四芯插头的引脚或喇叭口引线排列如下：

1 脚—电源正，红线；

2 脚—电源负，蓝线；

3 脚—RS485A，白线；

4 脚—RS485B，黄线（或绿线）。

八 使用与维护

8.1 新仪器的启用

用户收到新仪器后，应在地面与监测系统的关联设备和配接设备连接，通过试验后再下井安装投入使用，以确认仪器的各项性能完好。

8.2 仪器的储存

仪器长期不用时，应放置在空气新鲜、干燥、无腐蚀气体、无强烈震动的环境中。当仪器再次启用时，应进行校正，并检查仪器的稳定性，以确保仪器的正常使用。

8.3 更换元件

元件正常使用寿命小于2年，当进行调校时误差及性能不能满足行业标准时应对元件进行更换。建议返厂进行更换。

8.4 常见故障

九 注意事项

9.1 用户不能随意更改仪器的电路结构及元件参数，以免影响仪器的防爆性能。仪器的外壳、黑白元件等重要配件，应从仪器的生产厂家购买，严禁代用，以确保仪器的防爆性能。

9.2 当仪器自检结果不正常时，不进入工作状态，仪器的显示不变。此时表明仪器有故障，应进行维修。

9.3 维修应由经过培训的技术人员进行。用户无法排除仪器的故障时，应寄回生产厂家或通知生产厂家负责维修。

9.4 仪器只能和本说明书规定的配接设备连接，和其它设备配接时应进行防爆联检并合格。

9.5 维修时不得改变本安电路和与本安电路有关的元器件的型号、规格、参数。

9.6 更换的催化元件应符合AQ 6202-2006的规定，且应取得安标有效期内的安标证。

9.7 为确保传感器检测的准确性，建议1.5年更换一次探头。

十 装箱清单

仪器出厂时，包括下列内容：       

GJC4矿用低浓度甲烷传感器            1台

遥控发送器                                1台

插头电缆线                                               1根

使用说明书                                   1本

产品合格证                                             1张

附录A

关联装置