2014年机械电子技术在煤矿中应用学习材料作业

黑龙江省专业技术人员继续教育

知识更新培训

矿山机械专业

（2014年）

机械电子技术在煤矿中应用学习材料作业

黑龙江科技学院

2014年1月

四、作业

1、思考题

初级：

1、传感器如何定义？

传感器定义（Sensor）。能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

2、传感器由哪几部分组成？

传感器的组成。传感器的结构不同组成也不同，一般传感器由敏感元件、转化元件、测量电路以及辅助电源等几部分组成。

3、对传感器的一般要求有哪些？

传感器的一般要求：

（1）稳定性、可靠性

一般用平均无故障时间来衡量稳定性、可靠性。在计量、工业生产等领域中稳定性、可靠性至关重要。

（2）静态精度

测静态量时传感器精度应满足系统的精度要求。

（3）动态性能

测动态量时应满足动态精度要求，如响应速度、工作频率、稳定时间等。

（4）量程

测量被测量的范围。一般量程越大，精度越低。

（5）抗干扰能力

工业现场环境较恶劣，存在温湿度、电磁等干扰，设计的传感器能克服这些干扰，安全稳定运行。

（6）体积小、能耗低、成本低

结构型传感器向物性型半导体传感器发展。

4、简述煤矿中传感器的应用现状？

随着综采机械化的发展，目前综采程度已达53%以上、电牵引采煤面已大量投人使用。综采设备电气控制与检测较普遍采用电压、电流检测。少数采煤机具备速度、功率、油温的传感器及其检测系统。提升安全运行以微机为核心的提升机后备保护装置的开发得到迅速发展，提升机控制使用了行程位置传感器、提升机深度指示器、提升机过卷保护器、电压、电流变送器、功率变送器、防爆磁性开关等。风机、水泵微机监测系统和压风机自动化监测系统已投人使用。目前使用的传感器有:电压、电流功率变送器、负压、风速、转速、水泵效率检测、水仓水位、压力、二级排气温度定点式、风包定点、轴承定点式温度、自动风门传感器等。传感器是实现煤矿安全生产设备自动化必不可少的部份。监测监控系统的传感器齐全程度及系列产品已具备相当水平，井下机电设备开/停检测，由称重传感器、测速传感器等组成的矿用微机皮带秤，监测料仓料位的超声波料位计，本安电容液位计，使用于机电设备外壳温度检测的温度传感器、环境温度、高低浓度瓦斯、水压、超声风速供电状态馈电开关超声计数一氧化碳、二氧化碳、氧气、负压、烟雾、风门开关等几十种传感器。煤矿环境、生产监测监控系统技术的发展，安全监控系统的普及大大地促进了矿用传感器技术的发展。目前矿井运输系统发生巨大变化，许多大型矿山采用皮带连续化运输，多条胶带输送机实现集中控制、监测及综合保护，备有打滑、跑偏、断带、纵撕、物料探测、堆煤、烟雾、温度(轴承、环境)、速度、防尘洒水、灭火洒水等门类齐全的保护装置，真空开关过流过压保护，

沿线紧急闭锁保护，电机电流检测等功能，选配有超声料位计、电子胶带秤或核子胶带秤等设备。并有多种故障保护功能。每种传感器都有相应的开关量或模拟量输出，使系统功能更加完善。

5、煤矿专用传感器的主要特点有哪些？

目前煤矿用传感器（简称矿用传感器）主要特点有：

（1）传感器在结构设计上需要满足防爆要求，一般采用隔爆型结构或本质安全电路。

这个特点是煤矿用传感器区别于其他传感器的最大特点。

（2）煤矿传感器结构要可靠、结构设计紧凑，主要由于煤矿井下维修困难所至，结构紧凑有利于故障后快速更换。

（3）由于煤矿传感器的检测对象大多是分布式，所以矿用传感器的网络化是其重要特点之一。

（4）智能化。矿用的许多传感器都是集信号采集、处理、存储、传输一体的智能传感器。

（5）供电方式。矿用传感器的供电方式有内部供电和外部供电两种。传感器的内部供电方式包括传感器自带整流电源和蓄电池(或干电池)两种。传感器自带整流电源，

体积大、重量重，并且在传感器的设置位置上，不一定好取交流电源。因此，该

种供电方式在矿用传感器中很少采用。蓄电池(或干电池)供电，需要定时对蓄电

池充电（或更换干电池），维护各种量较大，只适用于能耗很小的传感器。外部供

电的传感器一般都需要有辅助电源，并且对电源的功率要求都较高。为了满足传

感器对电源功率的要求，减小传感器体积，便于维护，一般都采用外部供电方式。

传感器的外部供电方式包括就近供电和集中供电两种。

（6）传感器的输出信号一般有开关信号和模拟信号。模拟信号有电压型、电流型、频率性三种。

5、举一个你最熟悉的煤矿传感器，说明其工作原理、主要技术指标、性能特点？

矿用风门开闭状态传感器是主要用于监测矿山巷风门的开关状态的传感器,是监测通风系统工作状况的重要开关量传感器之一。该传感器一般同风电甲烷闭锁装置配套使用完成风电瓦斯闭锁。下面以GFK40型矿用风门开闭状态传感器为例说明该类传感器的原理和主要技术指标。

1、工作原理

如图4.10所示为风门状态传感器，该传感器由三部分组成，活动块A（固定在风门上）、固定块B（固定在门框上）、连接块C。每道风门放1个A块，1个B块，C块用于连接每道风门的B块，每道风门的B块通过C块并联到一起。利用磁感应原理,当巷道风门关上时A块与B块接触，B块中供电电路导通，B块上的红色指示灯亮，电流信号通过通讯线传到井上计算机，从而监测风门的开关状态。

2、主要技术指标：

工作电压：10-18V DC；

工作电流：≤18mA；

传输距离：2Km（传感器至闭锁装置）；传输电缆MHYRP1×2 ，电缆分布电容：60nF/km，电缆分布电感：0.8mH/km，电缆分布电阻：13.5Ω/km

干簧管测量范围：0—40mm;