纜式線型感溫火災(zāi)探測器在礦用帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用

一 、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)火災(zāi)探測器選型原則

皮帶運(yùn)輸是一種摩擦驅(qū)動、以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的運(yùn)輸系統(tǒng)，是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備。目前，在國內(nèi)煤礦企業(yè)，特別是在大型煤礦企業(yè)，皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的使用。但是，潛伏著的火災(zāi)隱患始終困擾著設(shè)備的安全運(yùn)行，如果處理不及時，甚至?xí)l(fā)生火災(zāi)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會影響。

皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的火災(zāi)原因可以分為如下兩種：

空間外部火源引起 ：如井下設(shè)備的機(jī)械摩擦和撞擊引起的火災(zāi) 、機(jī)電設(shè)備及電纜的電氣火災(zāi) 、可燃?xì)怏w及煤塵的燃燒和爆炸、各種可燃貯存物的燃燒和使用明火時防護(hù)不力引起的火災(zāi)；

傳送帶上小規(guī)模初起火源引起 ：如托輥卡死局部超溫、外滾筒打滑摩擦發(fā)熱等問題。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，第2種情況是皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)火災(zāi)的絕大多數(shù)成因。

因此，解決皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的火災(zāi)，根本問題在于防止小而隱蔽的燃燒, 而其關(guān)鍵又在于要早期探測出火情。雖然許多煤礦有專職人員做火情監(jiān)視工作,但靠人力有很大的局限性。因此, 必須配備能響應(yīng)初期小規(guī)模火災(zāi)的探測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)的自動監(jiān)視, 以便盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和采取有效滅火措施。火災(zāi)探測器除應(yīng)達(dá)到探測準(zhǔn)確、快速并且連續(xù)工作外，還應(yīng)具有實(shí)用、價廉、方便及維護(hù)容易等特點(diǎn)。

現(xiàn)在市場上常用的線型火災(zāi)探測器主要有歷史悠久的感溫電纜和近十年發(fā)展起來的分布式光纖，為更清楚了解兩種探測器的性能特點(diǎn)，特做如下比較：

綜上所述， 感溫電纜相對于分布式光纖最大的缺點(diǎn)在于：只能按回路分區(qū)定位（150m一個分區(qū)）。但是考慮到皮帶連續(xù)運(yùn)動導(dǎo)致火源也在持續(xù)運(yùn)動，因此通常噴水降溫也是沿皮帶大 范圍聯(lián)動，所以分區(qū)定位精度也可以接受。

而分布式光纖相對于感溫電纜最大的缺點(diǎn)在于：

受熱長度小于1m時無反應(yīng)，因此無法對初期小而隱蔽的燃燒有效報(bào)警；

整機(jī)采購價格貴，3~5年需更換激光光源，現(xiàn)場維護(hù)成本高。

二 、產(chǎn)品概述

青島中陽消防生產(chǎn)的JTW-LCD-SF901纜式線型感溫火災(zāi)探測器(以下簡稱：感溫電纜)是一種集差溫探測報(bào)警、定溫探測報(bào)警于一體的新型可重復(fù)使用的監(jiān)測環(huán)境溫度變化的消防專利   產(chǎn)品，主要由信號處理單元（微電腦處理器）、感溫線（電）纜、接續(xù)部件（終端盒）組成，能夠?qū)ρ刂浒惭b長度范圍內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度變化進(jìn)行探測，具有差溫報(bào)警、定溫報(bào)警信號分別輸出的功能。

信號處理單元                感溫電纜                   終端盒

感溫電纜具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，能夠近距離或貼近保護(hù)，在各種潮濕、污染、粉塵的消防探測場所能夠高可靠地工作，所以被廣泛地應(yīng)用在倉庫、貨場、油氣輸送管道、變壓器 、皮帶輸送機(jī)及機(jī)車、配電盤等消防探測場所。特別適用于電纜隧道、電纜橋架、電纜井內(nèi)的動力電纜及控制電纜的火警早期預(yù)報(bào)。

三、工作原理及特點(diǎn)

JTW-LCD-SF901探測器的溫度敏感元件為感溫線纜，它由四根分別擠塑負(fù)溫度特性的感溫 熱敏材料線和一根合金絲及一股金屬絲絞合而成（金屬絲為四根絲）。

區(qū)別于一般的點(diǎn)式感溫探測器，JTW-LCD-SF901 最大優(yōu)勢是：

能夠?qū)ρ刂浒惭b長度范圍內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度變化進(jìn)行探測；

除具備定溫報(bào)警外，還具有差溫報(bào)警特性，即環(huán)境溫度變化速率過大時，可迅速的發(fā)出火警信號，大大提高了探測器對溫度的響應(yīng)速度，克服了傳統(tǒng)單一定溫探測器報(bào)警遲緩的弊端，有利于火情的及時發(fā)現(xiàn)避免造成更大的損失。

感溫電纜的工作原理當(dāng)溫度（升溫速率）上升至響應(yīng)值時，感溫線纜線芯間的阻值躍變，導(dǎo)線間就會產(chǎn)生相應(yīng)信號，再經(jīng)過單片機(jī)微控制器模糊數(shù)學(xué)的計(jì)算方法做出火警判斷。

熱敏材料溫敏特性曲線

信號處理單元為探測器的判斷、顯示、控制部分，信號處理單元連接感溫電纜一端實(shí)時通過單臂電橋采樣電路采集感溫電纜的信號，經(jīng)無源濾波組件后進(jìn)入運(yùn)算放大比較電路，經(jīng) AD后到嵌入式微處理器，微處理器經(jīng)過漸進(jìn)式學(xué)習(xí)比較智能模糊算法做出判斷，驅(qū)動輸出電路。

信號處理單元原理框圖

整個電路簡單實(shí)用，通過感容、阻容無源濾波組件來隔離感溫電纜串入的干擾信號，同時有多級電容濾波電路過濾外界的雜波，采用高靈敏元件對浪涌、靜電保護(hù)，所以能達(dá)到很好的抗干擾效果。

JTW-LCD-SF901 主要特點(diǎn)簡述如下：

1.   感溫線纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 ，抗干擾性能良好材質(zhì)柔軟方便施工；

2.   采集模擬量信號綜合判斷；

3.   滿足GB16280-2014中4.18條小尺寸高溫響應(yīng)性能試驗(yàn)要求和GB50116-2013中12.3.3條響應(yīng)火焰規(guī)模不大于100mm的要求；

4.   在安全溫度范圍內(nèi)探測器報(bào)警后不損壞感溫線纜，感溫線纜可重復(fù)使用；

5.   環(huán)境溫度達(dá)到定溫85℃、差溫10℃ ∕min、20℃ ∕min、30℃ ∕min時報(bào)警；

6.   同時具有感溫電纜開路、短路兩種故障報(bào)警；

7.   微電腦處理器和終端盒外殼采用優(yōu)質(zhì)阻燃材料，抗腐蝕、抗老化；

8.   帶手動火警模擬功能，方便日常巡檢測試；

9.   抗干擾能力強(qiáng)，采用隔離檢測以及軟件抗干擾技術(shù)，可應(yīng)用于強(qiáng)電磁場干擾的場所。

主要技術(shù)指標(biāo)：

探測器類別：纜式、可恢復(fù)式、差溫、定溫；

最小報(bào)警長度：1m；

響應(yīng)小規(guī)模火災(zāi)規(guī)模：100mm；

最大使用長度：150m；

感溫線纜芯線絕緣電阻：≥10MΩ;

工作電壓：DC24V（85-110%）；

靜態(tài)電流≤15mA，報(bào)警電流≤25mA；

過流保護(hù)動作電流＞50 mA；

報(bào)警復(fù)位：火警斷電復(fù)位、故障自動復(fù)位；

狀態(tài)指示：運(yùn)行——綠色指示燈閃亮，火警——紅色指示燈常亮，故障——黃色指示燈常亮；

使用環(huán)境：相對濕度≤95%，不凝露；

繼電器無源觸點(diǎn)輸出：火警   DC24V/1A、故障   DC24V/1A；

外殼防護(hù)等級：IP66。

產(chǎn)品應(yīng)用

1.安裝位置對比

總的來說，感溫電纜在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)上的安裝位置分為兩種：

（1）在傳送帶兩側(cè)直線敷設(shè)——可以響應(yīng)初期小規(guī)模火災(zāi)：

將感溫電纜通過導(dǎo)熱板和滾珠軸承連接起來， 以探測由于軸承磨擦和粉塵積累引起的過熱 ，支架要求應(yīng)在每隔1~2m處設(shè)置。

在傳送帶兩側(cè)敷設(shè)

或者于兩側(cè)的角鐵支架上安裝，角鐵支架將起到熱收集器和支撐的作用。

在傳送帶兩側(cè)支架上安裝

此種安裝方式，由于探測器距離易過熱點(diǎn)近，同時由于感溫電纜能夠響應(yīng)初起小規(guī)模（100mm）火災(zāi)，因此對例如傳送帶局部摩擦異常發(fā)熱等問題可以做到快速響應(yīng)，迅速報(bào)警。

（2）在傳送帶上方直線吊裝——可以響應(yīng)空間大規(guī)模火災(zāi)，對小規(guī)模初期火災(zāi)不靈敏，且會因環(huán)境風(fēng)速導(dǎo)致溫度分布漂移，影響光纖定位精度：

將感溫電纜在傳送帶正上方吊裝。固定可以用一根吊線，每隔4~6米用一個緊固件來固定吊線，也可以借助于現(xiàn)場原有的固定物。為防止纜式線型感溫火災(zāi)探測器下落，每隔2米用一個卡具將纜式線型感溫火災(zāi)探測器和吊線卡緊，吊線的材料宜用Φ2不銹鋼絲，在條件不具備時也可用鍍鋅鋼絲來代替。感溫電纜吊裝高度距離傳送帶平面應(yīng)不大于2.3米。

此種安裝方式，由于探測器距離傳送帶較遠(yuǎn)，因此對局部小規(guī)模火災(zāi)產(chǎn)生的溫升變化不敏感，無法及時響應(yīng)初起火災(zāi)。但是，對于外來火源，如井下設(shè)備的機(jī)械摩擦和撞擊引起的火災(zāi)、機(jī)電設(shè)備及電纜的電氣火災(zāi),可燃?xì)怏w及煤塵的燃燒和爆炸、各種可燃貯存物的燃燒和使用明火時防護(hù)不力引起的火災(zāi)，可以有效探測空間溫度的變化，及時響應(yīng)。

在傳送帶上方吊裝

2.單個探測回路的組成

將微電腦處理器與終端盒通過感溫電纜相連，同時微電腦處理器提供2個對外接口與 DC 24V電源、火災(zāi)報(bào)警控制器（或 PLC 控制柜，這取決于整體規(guī)劃方案）相連。

當(dāng)感溫電纜探測到火警時，通過信號輸出端口對外輸出無源開關(guān)量信號，以向火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（或類似系統(tǒng)，這取決于整體規(guī)劃方案）預(yù)警。

感溫電纜的接線圖

3.多個探測回路組網(wǎng)

利用現(xiàn)場信號總線技術(shù)，可以很方便地將多個感溫電纜探測回路接入單個控制器中。如果感溫電纜回路數(shù)量太多，則需要在每個信號處理單元前端增設(shè)一個輸入模塊（也叫監(jiān)視模塊，自帶地址編碼），以便報(bào)警主機(jī)確定報(bào)警位置。如果信號處理單元與控制柜繼電器直連通訊，則不需要輸入模塊。

感溫電纜通過總線接入單控制器

至于控制器（報(bào)警主機(jī)或者 PLC 控制柜）之間的組網(wǎng)，通常采用集中管理的方式，設(shè)置集中控制站，通過信號總線（＜2km 時）或者光纖組成環(huán)網(wǎng)，這取決于系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，下圖所示僅為一種實(shí)現(xiàn)方式：

控制器光纖環(huán)網(wǎng)

安裝接線

按圖2要求，將24V電源線、信號線從防水接頭穿入盒體，接入相應(yīng)的接線端子，感溫線纜兩端穿入微電腦處理器和終端盒上的防水接頭，擰緊防水接頭。感溫電纜白色線芯分別接LV1、LV2、LV3端子，金屬絲接LV4，紅色(外有編織層)線芯接LV5。

通電后，系統(tǒng)自檢20—30秒后，綠燈閃亮。（頻率約1HZ）

手動測試模擬故障：斷開感溫電纜任意一根，斷開數(shù)秒后黃燈常亮，故障繼電器動作，用萬用表測量Z1、CK1端子斷開，CB１、Z1端子導(dǎo)通，重新連接電纜數(shù)秒故障恢復(fù)。

手動測試模擬火警：把雙排插針S3（電路板頂部，如圖4）上的短路環(huán)拔下插在第2組插針上，短接后紅燈常亮，火警繼電器動作，用萬用表測量Z2端和CK2端子導(dǎo)通測試后拔下短路環(huán)火警恢復(fù)。

如果要加溫測試，可以將感溫線纜距離末端300mm的1m加熱，或者在感溫線纜上纏繞紙張，同時點(diǎn)燃紙張，當(dāng)溫度達(dá)到動作閾值，即可產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警。測試后的感溫線纜剪除后重新與終端盒連接牢固，系統(tǒng)復(fù)位（短接一下S1,或重新上電）。

報(bào)警繼電器選擇：Z2、CK2定溫報(bào)警；Z3、CK3差溫報(bào)警。

調(diào)試完畢，蓋好上部盒蓋，通電運(yùn)行。

接線說明

（1）終端盒接線端子如圖1所示：

圖1

（2）微電腦處理器接線端子如圖2所示：

圖2

（3）探測器可以接入火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)中，應(yīng)用方法如圖3所示（其中合金絲兩端剪掉，不連接）：

圖3 探測器應(yīng)用系統(tǒng)圖

六、 日常維護(hù)

每兩個月對感溫電纜鋪設(shè)環(huán)境進(jìn)行一次巡檢，確保感溫電纜不被水淹，無凝露，無大面積長霉現(xiàn)象，且不受重物擠壓、扭曲，外表皮無破損現(xiàn)象。若出現(xiàn)上述情況，則應(yīng)組織人員處理至恢復(fù)正常環(huán)境；

每年對所有纜式線型感溫探測器的微電腦處理器進(jìn)行電壓測量，按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行電壓測試，結(jié)果應(yīng)符合要求；

每年在所有回路中隨機(jī)挑選 30%（不少于3回路，按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行模擬火災(zāi)和故障試驗(yàn)，探測器應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)出火警/故障信號。若有探測器出現(xiàn)未響應(yīng)現(xiàn)象，抽查數(shù)量應(yīng)加倍；

每年對所有感溫電纜，按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行絕緣電阻測量，結(jié)果不小于30MΩ;

在進(jìn)行上述試驗(yàn)時，若結(jié)果與要求不符，則說明探測器已經(jīng)出現(xiàn)故障，請按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行故障排查。若仍無法解決問題，及時與本公司聯(lián)系。

七、故障排查

當(dāng)感溫探測器出現(xiàn)故障時，請按下表工作狀態(tài)及故障表對應(yīng)項(xiàng)目檢測處理，使感溫探測器恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。

纜式線型感溫探測器常見工作狀態(tài)及故障表

※若通過以上方式均未檢查解決出現(xiàn)的問題 ，請及時與本公司聯(lián)系。

八、注意事項(xiàng)

微電腦處理器以及終端盒應(yīng)注意防水。

探測器必須以連續(xù)的、無抽頭或分支的連續(xù)布線方式安裝，并嚴(yán)格按照國家規(guī)范要求進(jìn)行。

重物應(yīng)避免壓在探測器上,承受抗拉力為100N。

避免在探測器上涂刷腐蝕性物質(zhì)。

安裝時嚴(yán)禁硬性折彎和扭轉(zhuǎn)感溫線纜。感溫線纜的彎曲半徑要大于100mm，并防止護(hù)套破損。

每年對探測器感溫線纜兩端開路進(jìn)行阻值測試，其線芯之間正常阻值不應(yīng)小于10MΩ, 否則應(yīng)予以更換。測量設(shè)備宜采用500V兆歐表。

建議每年對探測器進(jìn)行實(shí)體火災(zāi)測試，以確保探測器穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

運(yùn)輸時應(yīng)妥善包裝，避免積壓沖擊。

嚴(yán)禁私自維修探測器，如探測器存在故障，請及時與本公司聯(lián)系。