纜式線型感溫火災探測器在礦用帶式輸送機上的應用

一 、皮帶運輸系統火災探測器選型原則

皮帶運輸是一種摩擦驅動、以連續方式運輸物料的運輸系統，是煤礦最理想的高效連續運輸設備。目前，在國內煤礦企業，特別是在大型煤礦企業，皮帶運輸系統已經得到了廣泛的使用。但是，潛伏著的火災隱患始終困擾著設備的安全運行，如果處理不及時，甚至會發生火災，造成嚴重的經濟損失和惡劣的社會影響。

皮帶運輸系統的火災原因可以分為如下兩種：

空間外部火源引起 ：如井下設備的機械摩擦和撞擊引起的火災 、機電設備及電纜的電氣火災 、可燃氣體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不力引起的火災；

傳送帶上小規模初起火源引起 ：如托輥卡死局部超溫、外滾筒打滑摩擦發熱等問題。根據統計，第2種情況是皮帶運輸系統火災的絕大多數成因。

因此，解決皮帶運輸系統的火災，根本問題在于防止小而隱蔽的燃燒, 而其關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視工作,但靠人力有很大的局限性。因此, 必須配備能響應初期小規模火災的探測系統實現對火災的自動監視, 以便盡早發現火災和采取有效滅火措施。火災探測器除應達到探測準確、快速并且連續工作外，還應具有實用、價廉、方便及維護容易等特點。

現在市場上常用的線型火災探測器主要有歷史悠久的感溫電纜和近十年發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，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在于：只能按回路分區定位（150m一個分區）。但是考慮到皮帶連續運動導致火源也在持續運動，因此通常噴水降溫也是沿皮帶大 范圍聯動，所以分區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在于：

受熱長度小于1m時無反應，因此無法對初期小而隱蔽的燃燒有效報警；

整機采購價格貴，3~5年需更換激光光源，現場維護成本高。

二 、產品概述

青島中陽消防生產的JTW-LCD-SF901纜式線型感溫火災探測器(以下簡稱：感溫電纜)是一種集差溫探測報警、定溫探測報警于一體的新型可重復使用的監測環境溫度變化的消防專利   產品，主要由信號處理單元（微電腦處理器）、感溫線（電）纜、接續部件（終端盒）組成，能夠對沿著其安裝長度范圍內任意一點的溫度變化進行探測，具有差溫報警、定溫報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境適應性，能夠近距離或貼近保護，在各種潮濕、污染、粉塵的消防探測場所能夠高可靠地工作，所以被廣泛地應用在倉庫、貨場、油氣輸送管道、變壓器 、皮帶輸送機及機車、配電盤等消防探測場所。特別適用于電纜隧道、電纜橋架、電纜井內的動力電纜及控制電纜的火警早期預報。

三、工作原理及特點

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）。

區別于一般的點式感溫探測器，JTW-LCD-SF901 最大優勢是：

能夠對沿著其安裝長度范圍內任意一點的溫度變化進行探測；

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

感溫電纜的工作原理當溫度（升溫速率）上升至響應值時，感溫線纜線芯間的阻值躍變，導線間就會產生相應信號，再經過單片機微控制器模糊數學的計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時通過單臂電橋采樣電路采集感溫電纜的信號，經無源濾波組件后進入運算放大比較電路，經 AD后到嵌入式微處理器，微處理器經過漸進式學習比較智能模糊算法做出判斷，驅動輸出電路。

信號處理單元原理框圖

整個電路簡單實用，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，所以能達到很好的抗干擾效果。

JTW-LCD-SF901 主要特點簡述如下：

1.   感溫線纜結構穩定 ，抗干擾性能良好材質柔軟方便施工；

2.   采集模擬量信號綜合判斷；

3.   滿足GB16280-2014中4.18條小尺寸高溫響應性能試驗要求和GB50116-2013中12.3.3條響應火焰規模不大于100mm的要求；

4.   在安全溫度范圍內探測器報警后不損壞感溫線纜，感溫線纜可重復使用；

5.   環境溫度達到定溫85℃、差溫10℃ ∕min、20℃ ∕min、30℃ ∕min時報警；

6.   同時具有感溫電纜開路、短路兩種故障報警；

7.   微電腦處理器和終端盒外殼采用優質阻燃材料，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，采用隔離檢測以及軟件抗干擾技術，可應用于強電磁場干擾的場所。

主要技術指標：

探測器類別：纜式、可恢復式、差溫、定溫；

最小報警長度：1m；

響應小規模火災規模：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%）；

靜態電流≤15mA，報警電流≤25mA；

過流保護動作電流＞50 mA；

報警復位：火警斷電復位、故障自動復位；

狀態指示：運行——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；

使用環境：相對濕度≤95%，不凝露；

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

外殼防護等級：IP66。

產品應用

1.安裝位置對比

總的來說，感溫電纜在皮帶運輸系統上的安裝位置分為兩種：

（1）在傳送帶兩側直線敷設——可以響應初期小規模火災：

將感溫電纜通過導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 ，支架要求應在每隔1~2m處設置。

在傳送帶兩側敷設

或者于兩側的角鐵支架上安裝，角鐵支架將起到熱收集器和支撐的作用。

在傳送帶兩側支架上安裝

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

（2）在傳送帶上方直線吊裝——可以響應空間大規模火災，對小規模初期火災不靈敏，且會因環境風速導致溫度分布漂移，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，也可以借助于現場原有的固定物。為防止纜式線型感溫火災探測器下落，每隔2米用一個卡具將纜式線型感溫火災探測器和吊線卡緊，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不大于2.3米。

此種安裝方式，由于探測器距離傳送帶較遠，因此對局部小規模火災產生的溫升變化不敏感，無法及時響應初起火災。但是，對于外來火源，如井下設備的機械摩擦和撞擊引起的火災、機電設備及電纜的電氣火災,可燃氣體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不力引起的火災，可以有效探測空間溫度的變化，及時響應。

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、火災報警控制器（或 PLC 控制柜，這取決于整體規劃方案）相連。

當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量信號，以向火災報警系統（或類似系統，這取決于整體規劃方案）預警。

感溫電纜的接線圖

3.多個探測回路組網

利用現場信號總線技術，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量太多，則需要在每個信號處理單元前端增設一個輸入模塊（也叫監視模塊，自帶地址編碼），以便報警主機確定報警位置。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（報警主機或者 PLC 控制柜）之間的組網，通常采用集中管理的方式，設置集中控制站，通過信號總線（＜2km 時）或者光纖組成環網，這取決于系統整體設計，下圖所示僅為一種實現方式：

控制器光纖環網

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端子導通，重新連接電纜數秒故障恢復。

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端子導通測試后拔下短路環火警恢復。

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，同時點燃紙張，當溫度達到動作閾值，即可產生火災報警。測試后的感溫線纜剪除后重新與終端盒連接牢固，系統復位（短接一下S1,或重新上電）。

報警繼電器選擇：Z2、CK2定溫報警；Z3、CK3差溫報警。

調試完畢，蓋好上部盒蓋，通電運行。

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報警控制系統中，應用方法如圖3所示（其中合金絲兩端剪掉，不連接）：

圖3 探測器應用系統圖

六、 日常維護

每兩個月對感溫電纜鋪設環境進行一次巡檢，確保感溫電纜不被水淹，無凝露，無大面積長霉現象，且不受重物擠壓、扭曲，外表皮無破損現象。若出現上述情況，則應組織人員處理至恢復正常環境；

每年對所有纜式線型感溫探測器的微電腦處理器進行電壓測量，按標準要求進行電壓測試，結果應符合要求；

每年在所有回路中隨機挑選 30%（不少于3回路，按標準要求進行模擬火災和故障試驗，探測器應在規定時間內發出火警/故障信號。若有探測器出現未響應現象，抽查數量應加倍；

每年對所有感溫電纜，按標準要求進行絕緣電阻測量，結果不小于30MΩ;

在進行上述試驗時，若結果與要求不符，則說明探測器已經出現故障，請按標準要求進行故障排查。若仍無法解決問題，及時與本公司聯系。

七、故障排查

當感溫探測器出現故障時，請按下表工作狀態及故障表對應項目檢測處理，使感溫探測器恢復至正常工作狀態。

纜式線型感溫探測器常見工作狀態及故障表

※若通過以上方式均未檢查解決出現的問題 ，請及時與本公司聯系。

八、注意事項

微電腦處理器以及終端盒應注意防水。

探測器必須以連續的、無抽頭或分支的連續布線方式安裝，并嚴格按照國家規范要求進行。

重物應避免壓在探測器上,承受抗拉力為100N。

避免在探測器上涂刷腐蝕性物質。

安裝時嚴禁硬性折彎和扭轉感溫線纜。感溫線纜的彎曲半徑要大于100mm，并防止護套破損。

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

建議每年對探測器進行實體火災測試，以確保探測器穩定可靠的運行。

運輸時應妥善包裝，避免積壓沖擊。

嚴禁私自維修探測器，如探測器存在故障，請及時與本公司聯系。