煤矿安全仪器

关键词： 谐波 煤矿 电网 监测

煤矿安全仪器（精选六篇）

煤矿安全仪器 篇1

1 煤矿安全仪器仪表

为了保证煤矿安全生产, 实时监测、检测、控制煤矿井下的环境状况、有毒有害气体、设备设施的工作状态是很有必要的, 此时需要的设备就是煤矿安全仪器仪表。种类繁多、作用和特点各不相同是煤矿安全仪器仪表的真实写照。仪器仪表可以根据其作用的特点或者使用的形式进行具体分类。便携式测量仪表和固定式测量仪表是根据使用的形式划分的, 后者也称为传感器, 其中包含有开关量传感器和模拟量传感器。按照测量的原理和对象分, 可以分为粉尘测量仪表、温度测量仪表、气体测量仪表、压力类测量仪表、设备工作状态监控仪表以及其他类仪表。

2 制约煤矿通风安全的因素

2.1 环境因素

矿井通风系统的构造和矿井的自然条件就是矿井安全的环境因素。煤层地质在很多方面都不同于普通的地质结构, 它的地质构造比较复杂。随着矿井的开采深度持续的加深, 矿井内部的瓦斯压力、地温、地应力也慢慢的升高, 进而大大的增加煤层自然灾害发生的几率。在实际的煤矿生产过程当中, 煤矿瓦斯也会向外涌出, 致使瓦斯和煤的突出现象迅速增加。除此之外, 矿井煤尘爆炸性危险和自然发火严重等各种危险情况的发生率也越来越高。由于一些矿井通风设施位置不合理、通风系统不完善、通风系统的布置不恰当等, 造成通风系统存在着风流不稳定等不良现象。而且一些矿井严重缺乏必要的通风能力, 不能有效的保证井下的通风, 致使矿井存在有效风率不足、外部漏风率超标以及超通风能力不足等现象。如果矿井下的仪表仪器和监控系统等出现各种故障, 也会导致井下监测数据的错误传输。

2.2 人为因素

安全意识淡薄、管理手段及管理技术落后, 是目前制约煤矿通风安全最主要的人为因素。我国的煤矿企业发展并没有经过国家管制和统一规划, 致使矿井的安全管理手段和安全管理技术非常的落后, 从而也忽视了一些加强井下作业的通风系统安全性能工作。很多煤矿企业的应急救援产业的建设方面存在着相当大的欠缺和漏洞, 应急资源的配置不够完善, 救援队伍的装备也跟不上生产, 彼此间存在着严重的不协调和不配合问题。与此同时, 在实际的生产过程中, 因为某些煤矿企业的管理者和公认缺乏安全意识, 不注重煤矿的通风问题, 在一定程度上增加了矿井事故发生的可能性。矿井中的重生产、轻安全的管理缺陷, 致使煤矿超定产、超时工作等时有发生, 影响煤矿的安全生产。

3 煤矿安全仪器仪表的生产和运行现状

煤矿安全仪器仪表的种类比较多, 也比较杂, 因此国内生产煤矿安全仪器仪表的厂家也比较多, 目前已有700多家企业的产品已取得安全标志认证, 比如说:中煤科工集团重庆研究院、镇江中煤电子有限公司、江苏三恒科技股份有限公司等。不同的仪器仪表的产量和销量的相差也是比较大的, 以通风监测、环境监测、矿压监测为目的的仪器仪表是销量较大的种类。

煤矿安全仪器仪表在煤矿的安全生产中也变得越来越重要, 对指导煤矿安全生产起着至关重要的作用。国家有关部门为了确保各地煤矿的安全高效生产, 减少意外安全事故的发生, 对煤矿安全仪器仪表的技术要求也逐年提高。

各个煤矿安全仪器仪表的厂家也根据提升的国家标准, 逐步的对产品进行升级、改造、应用新技术等, 使其在可靠性、稳定性、抗干扰性上有所进步。比如说, 光学气体传感器的测量精度有了较大的提升, 其稳定性由以往的1个半月提高至2个月;电化学原理和催化燃烧原理的气体传感器的稳定性也由7d提升至15d。这些进步都带动了相关行业的产品增值和利用, 为煤矿的安全运作提供了强有力的保障。

但因为技术的原理、方式的相对落后, 一些传感器的性能也不太可行, 如一氧化碳传感器和甲烷传感器, 使用寿命短、元件的一致性较差、极易受到环境的影响而出现误警报。并且, 现有的煤矿仪器仪表的整机消耗功率较大, 粉尘传感器、甲烷传感器等需要的电流在18 V时达到120 m A以上, 基本上无法满足煤矿超长时间的工作需要。仪器仪表还容易受到的影响是环境影响, 潮湿、多粉尘等都会使仪器经历不同程度的受损, 出现误警报等现象。再加上国内对仪器的生产标准不一, 各厂家生产水平不一, 使得仪器仪表的稳定性、可靠性得不到保障, 若出现损坏, 还不能够及时的进行维修。

4 煤矿安全仪器仪表的发展方向

减少煤矿事故的发生, 保障井下工作人员的人身、财产安全, 是我国煤矿产业现行最重要的目标, 因此大力研究、发展安全仪器仪表是非常有必要的。针对目前煤矿监控系统的抗扰能力弱、可靠性差、稳定性差、预警性能不够等重要问题, 相关人员从开展高性能的传感器和安全检测仪表无线接入技术的研究, 到制定监测设备抗干扰技术的管理规范和技术标准, 以及对影响井下一氧化碳等传感器性能的主要因素进行分析, 大力发展我国的煤矿安全仪器仪表工作。

传统型向新型传感器发展可能会导致未来的煤矿仪器仪表有以下几方面的发展。

4.1 微型化、高集成、低功耗、多功能

随着现代科技的发展, 计算机技术越来越先进, 科研技术越来越发达, 未来的煤矿安全仪器仪表也会具有高集成度和小体积的优点。而且随着新材料、新工艺的出现和应用, 整机的功率也会大大降低。当把多种不同功能的传感器元件集成在一起时, 不仅仅可以同时测量多种有用参数, 还能够对这些参数进行处理和评价, 反映整个系统的运作状态。

4.2 智能化

电脑、手机的智能化技术也可以运用于煤矿安全仪器仪表中, 使其能够实现自动对外界的各种信息进行采集、检测、处理以及逻辑判断、自我诊断等功能, 成为多功能的集成一体化仪器仪表。这种仪器仪表还能够自动实现与主机的对话, 选择最佳的事故处理方案, 也能够将自身的数据传输给主机进行储存, 真正实现远程、高速、高精度的传输功能。

4.3 半导体激光吸收光谱技术的应用

这是一个稳定性、可靠性都非常高的检测技术, 能够在不利用任何外界条件、也不受外界环境干扰的一项新技术, 是煤矿井下气体传感技术的一个最新研究方向。在一定程度上说, 光纤传感器也是一个发展的方向。

5 结语

生产、效益、安全是密不可分的部分, 生产是效益的保证, 安全是生产的前提。只有在充分保证安全的情况下, 才能给使得煤矿企业获得更大的效益。如果没有做好充分的安全工作, 那么生产和效益都会受到一定的负面影响。通过使用煤矿安全仪器仪表, 及早的发现煤矿中存在的安全隐患, 并采取措施进行制止, 能够帮助煤矿减少意外事故, 保证生产和效益的顺利进行。充分的协作好环境、机器、人, 使得井下生产的安全通风状况得到改善, 从实际出发实现煤矿的安全生产。

摘要：主要分析了煤矿安全仪器仪表的定义和种类, 首先介绍了制约煤矿通风安全的因素, 然后着重的介绍了煤矿安全仪器仪表的特点, 比如说仪器仪表的种类比较多, 也比较杂, 其中主要是通风监测、环境监测、矿压监测为目的的仪器仪表, 和运行现状和煤矿安全仪器仪表的发展方向, 比如微型化、高集成、低功耗、多功能、智能化等。通过对仪器仪表的研究, 可以确保各地煤矿的安全高效生产, 减少意外安全事故的发生, 为煤矿的安全运作提供强有力的保障。

关键词：煤矿,通风安全,仪器仪表

参考文献

[1]韩书, 胡彧, 李彤, 等.通风安全仪器仪表管理系统设计[J].工矿自动化, 2014, 40 (5) :109-112.

[2]程国栋.便携式煤矿固定设备集成测试分析仪的设计[J].仪器仪表用户, 2013 (1) :70-72.

煤矿安全仪器 篇2

AQ1029—2007 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029—2007）

2007年1月4日

国家安全生产监督管理总局发布 范围

本标准规定了煤矿安全监控系统及检测仪器的装备、设计和安装、传感器设置、使用与维护、系统及联网信息处理、管理制度与技术资料等要求。

本标准适用于全国井工煤矿，包括新建和改、扩建矿井。2 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

煤矿安全规程

AQ6201—2006 煤矿安全监控系统通用技术要求

AQ6203—2006 煤矿用低浓度载体催化式甲烷传感器技术条件 MT423—1995 空气中甲烷校准气体技术条件 术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1 煤矿安全监控系统

coal mine safety monitoring system

具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成的系统。

3.2 传感器

transducer

将被测物理量转换为电信号输出的装置。

3.3 甲烷传感器

methane transducer

连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置，一般具有显示及声光报警功能。3.4 风速传感器

air velocity transducer

连续监测矿井通风巷道中风速大小的装置。3.5

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 风压传感器

wind pressure transducer

连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地点通风压力的装置。

3.6

一氧化碳传感器

carbon monoxide transducer

连续监测矿井中煤层自然发火及胶带输送机胶带等着火时产生的一氧化碳浓度的装置。3.7 温度传感器

temperature transducer 连续监测矿井环境温度高低的装置。

3.8 烟雾传感器

smoke transducer

连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾浓度的装置。3.9 设备开停传感器

on off Status Sensor for electromechanical equipment 连续监测矿井中机电设备“开”或“停”工作状态的装置。3.10 风筒传感器

air pipe transducer 连续监测局部通风机风筒“有风”或“无风”状态的装置。

3.11 风门开关传感器

Open/Close Sensor for Air Door 连续监测矿井中风门“开”或“关”状态的装置。

3.12 馈电传感器

feed transducer

连续监测矿井中馈电开关或电磁启动器负荷侧有无电压的装置。3.13

执行器(含声光报警器及断电器)Actuator 将控制信号转换为被控物理量的装置。

3.14 声光报警器

acoustooptic alarm

能发出声光报警的装置。

3.15 断电控制器

switching off controller 控制馈电开关或电磁启动器等的装置。

3.16 分站

substation 煤矿安全监控系统中用于接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式远距离传送给传输接口，同时，接收来自传输接口多路复用信号的装置。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理、对传感器输入的信号和传输接口传输来的信号进行处理的能力，控制执行器工作。

3.17 主机

host

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 一般选用工控微型计算机或普通微型计算机、双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。

3.18 馈电异常

abnormal feed 被控设备的馈电状态与系统发出的断电命令或复电命令不一致。

3.19 瓦斯矿井

gassy colliery 只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井依照矿井瓦斯等级进行管理，分为低瓦斯矿井，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井。

3.20 便携式甲烷检测报警仪

portable methane alarm detector 具有甲烷浓度数字显示及超限报警功能的携带式仪器。3.21 甲烷报警矿灯

methane alarm head lamp 具有甲烷浓度超限报警功能的携带式照明灯具。

3.22 数字式甲烷检测报警矿灯

digital methane detect and alarm head lamp 具有甲烷浓度数字显示及超限报警功能的携带式照明灯具。4 一般要求

4.1 瓦斯矿井必须装备煤矿安全监控系统。

4.2 煤矿安全监控系统必须24h连续运行。

4.3 接入煤矿安全监控系统的各类传感器应符合AQ6201—2006的规定，稳定性应不小于15d。

4.4 煤矿安全监控系统传感器的数据或状态应传输到地面主机。

4.5 煤矿必须按矿用产品安全标志证书规定的型号选择监控系统的传感器、断电控制器等关联设备，严禁对不同系统间的设备进行置换。

4.6 原国有重点煤矿必须实现矿务局(公司)所属高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的安全监控系统联网；国有地方和乡镇煤矿必须实现县(市)范围内高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安全监控系统联网。

4.7 矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工、安全监测工下井时，必须携带便携式甲烷检测报警仪或数字式甲烷检测报警矿灯。瓦斯检查工下井时必须携带便携式甲烷检测报警仪和光学甲烷检测仪。

4.8 煤矿采掘工、打眼工、在回风流工作的工人下井时宜携带数字式甲烷检测报警矿灯或甲烷报警矿灯。设计和安装

5.1 煤矿编制采区设计、采掘作业规程和安全技术措施时，必须对安全监控设备的种类、数量和位置，信号电缆和电源电缆的敷设，断电区域等做出明确规定，并绘制布置图和断电控制图。

5.2 安全监控设备之间必须使用专用阻燃电缆连接，严禁与调度电话电线和动力电缆等

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 共用。

5.3 井下分站应设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设时应垫支架，或吊挂在巷道中，使其距巷道底板不小于300mm。

5.4 隔爆兼本质安全型防爆电源宜设置在采区变电所，严禁设置在下列区域：(1)断电范围内；(2)低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷内；(3)煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面、进风巷和回风巷；(4)掘进工作面内；(5)采用串联通风的被串采煤工作面、进风巷和回风巷；(6)采用串联通风的被串掘进巷道内。

5.5 安全监控设备的供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。宜为井下安全监控设备提供专用供电电源。

5.6 安装断电控制时，必须根据断电范围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线。断电控制器与被控开关之间必须正确接线，具体方法由煤矿主要技术负责人审定(接线方法参见附录A)。

5.7 与安全监控设备关联的电气设备、电源线和控制线在改线或拆除时，必须与安全监控管理部门共同处理。检修与安全监控设备关联的电气设备，需要监控设备停止运行时，必须经矿主要负责人或主要技术负责人同意，并制定安全措施后方可进行。

5.8 模拟量传感器应设置在能正确反映被测物理量的位置。开关量传感器应设置在能正确反映被监测状态的位置。声光报警器应设置在经常有人工作便于观察的地点。甲烷传感器的设置

6.1 甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板(顶梁、屋顶)不得大于300mm，距巷道侧壁(墙壁)不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。

6.2 甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围及便携式甲烷检测报警仪的报警浓度必须符合表1的规定。

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 6

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007

6.3 采煤工作面甲烷传感器的设置

6.3.1 长壁采煤工作面甲烷传感器必须按图1设置。U形通风方式在上隅角设置甲烷传感器T0或便携式瓦斯检测报警仪，工作面设置甲烷传感器T1，工作面回风巷设置甲烷传感器T2；若煤与瓦斯突出矿井的甲烷传感器T1不能控制采煤工作面进风巷内全部非本质安全型电气设备，则在进风巷设置甲烷传感器T3；低瓦斯和高瓦斯矿井采煤工作面采用串联通风时，被串工作面的进风巷设置甲烷传感器T4，如图1a所示。Z形、Y形、H形和W形通风方式的采煤工作面甲烷传感器的设置参照上述规定执行，如图1b~图1e所示。

(a)8

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007

(b)

(c)

(d)

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007

(e)

a——U形通风方式； b——Z形通风方式； c——Y形通风方式； d——H形通风方式； e——W形通风方式。

图1 采煤工作面甲烷传感器的设置

6.3.2 采用两条巷道回风的采煤工作面甲烷传感器必须按图2设置。甲烷传感器T0、T1和T2的设置同图1a；在第二条回风巷设置甲烷传感器T5、T6。采用三条巷道回风的采煤工作面，第三条回风巷甲烷传感器的设置与第二条回风巷甲烷传感器T5、T6的设置相同。

图2 采用两条巷道回风的采煤工作面甲烷传感器的设置

6.3.3 有专用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷传感器必须按图3设置。甲烷传感器T0、T1、T2的设置同图1a；在专用排瓦斯巷设置甲烷传感器T7，在工作面混合回风风流处设置甲烷传感器T8，如图3a、图3b所示。

6.3.4 高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井采煤工作面的回风巷长度大于1000m时，必须在回风巷中部增设甲烷传感器。

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 6.3.5 采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。

6.3.6 非长壁式采煤工作面甲烷传感器的设置参照上述规定执行，即在上隅角设置甲烷传感器T0或便携式瓦斯检测报警仪，在工作面及其回风巷各设置1个甲烷传感器。

（a）

（b）

图3 有专用排瓦斯巷的采煤工作面甲烷传感器的设置

6.4 掘进工作面甲烷传感器的设置

6.4.1 煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出岩巷的掘进工作面甲烷传感器必须按图4设置，并实现瓦斯风电闭锁。在工作面混合风流处设置甲烷传感器T1，在工作面回风流中设置甲烷传感器T2；采用串联通风的掘进工作面，必须在被串工作面局部通风机前设置掘进工作面进风流甲烷传感器T3。

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007

图4 掘进工作面甲烷传感器的设置

6.4.2 高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井双巷掘进甲烷传感器必须按图5设置。甲烷传感器T1和T2的设置同图4；在工作面混合回风流处设置甲烷传感器T3。

图5 双巷掘进工作面甲烷传感器的设置

6.4.3 高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的掘进工作面长度大于1000m时，必须在掘进巷道中部增设甲烷传感器。

6.4.4 掘进机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪。6.5 采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷测风站应设置甲烷传感器。6.6 设在回风流中的机电硐室进风侧必须设置甲烷传感器，如图6所示。

6.7 使用架线电机车的主要运输巷道内，装煤点处必须设置甲烷传感器，如图7所示。

图6 在回风流中的机电硐室甲烷传感器的设置

图7 装煤点甲烷传感器的设置

6.8 高瓦斯矿井进风的主要运输巷道使用架线电机车时，在瓦斯涌出巷道的下风流中必须设置甲烷传感器，如图8所示。

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007

图8 瓦斯涌出巷道的下风流中甲烷传感器的设置

6.9 矿用防爆特殊型蓄电池电机车必须设置车载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪；矿用防爆型柴油机车必须设置便携式甲烷检测报警仪。

6.10 兼做回风井的装有带式输送机的井筒内必须设置甲烷传感器。

6.11 采区回风巷、一翼回风巷及总回风巷道内临时施工的电气设备上风侧10m~15m处应设置甲烷传感器。

6.12 井下煤仓、地面选煤厂煤仓上方应设置甲烷传感器。6.13 封闭的地面选煤厂机房内上方应设置甲烷传感器。6.14 封闭的带式输送机地面走廊上方宜设置甲烷传感器。6.15 瓦斯抽放泵站甲烷传感器的设置：

6.15.1 地面瓦斯抽放泵站内必须在室内设置甲烷传感器。

6.15.2 井下临时瓦斯抽放泵站下风侧栅栏外必须设置甲烷传感器。

6.15.3 抽放泵输入管路中应设置甲烷传感器。利用瓦斯时，应在输出管路中设置甲烷传感器；不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯设备时，输出管路中也应设置甲烷传感器。其他传感器的设置

7.1 一氧化碳传感器的设置

7.1.1 一氧化碳传感器应垂直悬挂，距顶板(顶梁)不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。

7.1.2 开采容易自燃、自燃煤层的采煤工作面必须至少设置一个一氧化碳传感器，地点可设置在上隅角、工作面或工作面回风巷，报警浓度为≥0.0024%CO，如图9所示。

图9 采煤工作面一氧化碳传感器的设置

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 7.1.3 带式输送机滚筒下风侧10m~15m处宜设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。

7.1.4 自然发火观测点、封闭火区防火墙栅栏外宜设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。

7.1.5 开采容易自燃、自燃煤层的矿井，采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷应设置一氧化碳传感器，报警浓度为0.0024%CO。

7.2 风速传感器的设置

采区回风巷、一翼回风巷、总回风巷的测风站应设置风速传感器。风速传感器应设置在巷道前后10m内无分支风流、无拐弯、无障碍、断面无变化、能准确计算风量的地点。当风速低于或超过《煤矿安全规程》的规定值时，应发出声、光报警信号。

7.3 风压传感器的设置 主要通风机的风硐内应设置风压传感器。7.4 瓦斯抽放管路中其他传感器的设置

瓦斯抽放泵站的抽放泵输入管路中宜设置流量传感器、温度传感器和压力传感器；利用瓦斯时，应在输出管路中设置流量传感器、温度传感器和压力传感器。防回火安全装置上宜设置压差传感器。

7.5 烟雾传感器的设置

带式输送机滚筒下风侧10m~15m处应设置烟雾传感器。7.6 温度传感器的设置

7.6.1 温度传感器应垂直悬挂，距顶板(顶梁)不得大于300mm，距巷壁不得小于200mm，并应安装维护方便，不影响行人和行车。

7.6.2 开采容易自燃，自燃煤层及地温高的矿井采煤工作面应设置温度传感器。温度传感器的报警值为30℃。如图10所示。

图10 采煤工作面温度传感器的设置

7.6.3 机电硐室内应设置温度传感器，报警值为34℃。7.7 开关量传感器的设置

7.7.1 主要通风机、局部通风机必须设置设备开停传感器。

7.7.2 矿井和采区主要进回风巷道中的主要风门必须设置风门开关传感器。当两道风门同时打开时，发出声光报警信号。

7.7.3 掘进工作面局部通风机的风筒末端宜设置风筒传感器。

7.7.4 为监测被控设备瓦斯超限是否断电，被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器。

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 8 使用与维护

8.1 检修机构

8.1.1 煤矿应建立安全监控设备检修室，负责本矿安全监控设备的安装、调校、维护和简单维修工作。未建立检修室的小型煤矿应将安全监控仪器送到检修中心进行调校和维修。

8.1.2 国有重点煤矿的矿务局(公司)、产煤县(市)应建立安全监控设备检修中心，负责安全监控设备的调校、维修、报废鉴定等工作，有条件的可配制甲烷校准气体，并对煤矿进行技术指导。

8.1.3 安全监控设备检修室宜配备甲烷传感器和测定器校验装置、稳压电源、示波器、频率计、信号发生器、万用表、流量计、声级计、甲烷校准气体、标准气体等仪器装备；安全监控设备检修中心除应配备上述仪器装备外，具备条件的宜配备甲烷校准气体配气装置、气相色谱仪或红外线分析仪等。

8.2 校准气体

8.2.1 配制甲烷校准气样的装备和方法必须符合MT423—1995的规定，选用纯度不低于99.9%的甲烷标准气体作原料气。配制好的甲烷校准气体应以标准气体为标准，用气相色谱仪或红外线分析仪分析定值，其不确定度应小于5%。

8.2.2 甲烷校准气体配气装置应放在通风良好，符合国家有关防火、防爆、压力容器安全规定的独立建筑内。配气气瓶应分室存放，室内应使用隔爆型的照明灯具及电器设备。

8.2.3 高压气瓶的使用管理应符合国家有关气瓶安全管理的规定。8.3 调校

8.3.1 安全监控设备必须按产品使用说明书的要求定期调校。

8.3.2 安全监控设备使用前和大修后，必须按产品使用说明书的要求测试、调校合格，并在地面试运行24h～48h方能下井。

8.3.3 采用载体催化原理的甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪、甲烷检测报警矿灯等，每隔10d必须使用校准气体和空气样，按产品使用说明书的要求调校一次。调校时，应先在新鲜空气中或使用空气样调校零点，使仪器显示值为零，再通入浓度为1%~2%CH4的甲烷校准气体，调整仪器的显示值与校准气体浓度一致，气样流量应符合产品使用说明书的要求(低浓度载体催化式甲烷传感器调校方法见附录B)。

8.3.4 除甲烷载体催化原理以外的其他气体监控设备应采用空气样和标准气样按产品说明书进行调校。风速传感器选用经过标定的风速计调校。温度传感器选用经过标定的温度计调校。其他传感器和便携式检测仪器也应按使用说明书要求定期调校。

8.3.5 安全监控设备的调校包括零点、显示值、报警点、断电点、复电点、控制逻辑等。8.3.6 每隔10d必须对甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能进行测试。

8.3.7 煤矿安全监控系统的分站、传感器等装置在井下连续运行6个月～12个月，必须升井检修。

8.4 维护

8.4.1 井下安全监测工必须24h值班，每天检查煤矿安全监控系统及电缆的运行情况。使用便携式甲烷检测报警仪与甲烷传感器进行对照，并将记录和检查结果报地面中心站值班员。当两者读数误差大于允许误差时，先以读数较大者为依据，采取安全措施，并必须在8h内将两种仪器调准。

8.4.2 下井管理人员发现便携式甲烷检测报警仪与甲烷传感器读数误差大于允许误差

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 时，应立即通知安全监控部门进行处理。

8.4.3 安装在采煤机、掘进机和电机车上的机(车)载断电仪，由司机负责监护，并应经常检查清扫，每天使用便携式甲烷检测报警仪与甲烷传感器进行对照，当两者读数误差大于允许误差时，先以读数最大者为依据，采取安全措施，并立即通知安全监测工，在8h内将两种仪器调准。

8.4.4 炮采工作面设置的甲烷传感器在爆破前应移动到安全位置，爆破后应及时恢复设置到正确位置。对需要经常移动的传感器、声光报警器、断电控制器及电缆等，由采掘班组长负责按规定移动，严禁擅自停用。

8.4.5 井下使用的分站、传感器、声光报警器、断电控制器及电缆等由所在区域的区队长、班组长负责使用和管理。

8.4.6 传感器经过调校检测误差仍超过规定值时，必须立即更换；安全监控设备发生故障时，必须及时处理，在更换和故障处理期间必须采用人工监测等安全措施，并填写故障记录。

8.4.7 低浓度甲烷传感器经大于4%CH4的甲烷冲击后，应及时进行调校或更换。8.4.8 电网停电后，备用电源不能保证设备连续工作1h时，应及时更换。8.4.9 使用中的传感器应经常擦拭，清除外表积尘，保持清洁。采掘工作面的传感器应每天除尘；传感器应保持干燥，避免洒水淋湿；维护、移动传感器应避免摔打碰撞。

8.5 便携式检测仪器

8.5.1 便携式甲烷检测报警仪和甲烷报警矿灯等检测仪器应设专职人员负责充电、收发及维护。每班要清理隔爆罩上的煤尘，下井前必须检查便携式甲烷检测报警仪和甲烷检测报警矿灯的零点和电压值，不符合要求的禁止发放使用。

8.5.2 使用便携式甲烷检测报警仪和甲烷报警矿灯等检测仪器时要严格按照产品说明书进行操作，严禁擅自调校和拆开仪器。

8.6 备件

矿井应配备传感器、分站等安全监控设备备件，备用数量不少于应配备数量的20%。8.7 报废

安全监控设备符合下列情况之一者，应当报废： ——设备老化、技术落后或超过规定使用年限的；

——通过修理，虽能恢复性能和技术指标，但一次修理费用超过原价80%以上的； ——严重失爆不能修复的；

——遭受意外灾害，损坏严重，无法修复的； ——不符合国家规定及行业标准规定应淘汰的。9 煤矿安全监控系统及联网信息处理 9.1 地面中心站的装备

9.1.1 煤矿安全监控系统的主机及系统联网主机必须双机或多机备份，24h不间断运行。当工作主机发生故障时，备份主机应在5min内投入工作。

9.1.2 中心站应双回路供电并配备不小于2h在线式不间断电源。9.1.3 中心站设备应有可靠的接地装置和防雷装置。9.1.4 联网主机应装备防火墙等网络安全设备。9.1.5 中心站应使用录音电话。

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 9.1.6 煤矿安全监控系统主机或显示终端应设置在矿调度室内。

9.2 煤矿安全监控系统信息的处理

9.2.1 地面中心站值班应设置在矿调度室内，实行24h值班制度。值班人员应认真监视监视器所显示的各种信息，详细记录系统各部分的运行状态，接收上一级网络中心下达的指令并及时进行处理，填写运行日志，打印安全监控日报表，报矿主要负责人和主要技术负责人审阅。

9.2.2 系统发出报警、断电、馈电异常信息时，中心站值班人员必须立即通知矿井调度部门，查明原因，并按规定程序及时报上一级网络中心。处理结果应记录备案。

9.2.3 调度值班人员接到报警、断电信息后，应立即向矿值班领导汇报，矿值班领导按规定指挥现场人员停止工作，断电时撤出人员。处理过程应记录备案。

9.2.4 当系统显示井下某一区域瓦斯超限并有可能波及其他区域时，矿井有关人员应按瓦斯事故应急预案手动遥控切断瓦斯可能波及区域的电源。

9.3 联网信息的处理

9.3.1 煤矿安全监控系统联网实行分级管理。国有重点煤矿必须向矿务局(公司)安全监控网络中心上传实时监控数据，国有地方和乡镇煤矿必须向县(市)安全监控网络中心上传实时监控数据。网络中心对煤矿安全监控系统的运行进行监督和指导。

9.3.2 网络中心必须24h有人值班。值班人员应认真监视监控数据，核对煤矿上传的隐患处理情况，填写运行日志，打印报警信息日报表，报值班领导审阅。发现异常情况要详细查询，按规定进行处理。

9.3.3 网络中心值班人员发现煤矿瓦斯超限报警、馈电状态异常情况等必须立即通知煤矿核查情况，按应急预案进行处理。

9.3.4 煤矿安全监控系统中心站值班人员接到网络中心发出的报警处理指令后，要立即处理落实，并将处理结果向网络中心反馈。

9.3.5 网络中心值班人员发现煤矿安全监控系统通讯中断或出现无记录情况，必须查明原因，并根据具体情况下达处理意见，处理情况记录备案，上报值班领导。

9.3.6 网络中心每月应对瓦斯超限情况进行汇总分析。10 管理制度与技术资料

10.1 煤矿应建立安全监控管理机构。安全监控管理机构由煤矿主要技术负责人领导，并应配备足够的人员。

10.2 煤矿应制定瓦斯事故应急预案、安全监控人员岗位责任制、操作规程、值班制度等规章制度。

10.3 安全监控工及检修、值班人员应经培训合格，持证上岗。10.4 账卡及报表

10.4.1 煤矿应建立以下账卡及报表：(1)安全监控设备台账；(2)安全监控设备故障登记表；(3)检修记录；(4)巡检记录；(5)传感器调校记录；(6)中心站运行日志；(7)安全监控日报；(8)报警断电记录月报；(9)甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能测试记录；(10)安全监控设备使用情况月报等。

10.4.2 安全监控日报应包括以下内容：(1)表头；(2)打印日期和时间；(3)传感器设置地点；(4)所测物理量名称；(5)平均值；(6)最大值及时刻；(7)报警次数；(8)累计报警时间；(9)断电次数；(10)累计断电时间；(11)馈电异常次数及时刻；(12)馈电异常累计时间等。

赫章县煤矿瓦斯监控中心

AQ1029—2007 10.4.3 报警断电记录月报应包括以下内容：(1)表头；(2)打印日期和时间；(3)传感器设置地点；(4)所测物理量名称；(5)报警次数、对应时间、解除时间、累计时间；(6)断电次数、对应时间、解除时间、累计时间；(7)馈电异常次数、对应时间、解除时间、累计时间；(8)每次报警的最大值、对应时刻及平均值；(9)每次断电累计时间、断电时刻及复电时刻，平均值，最大值及时刻；(10)每次采取措施时间及采取措施内容等。

10.4.4 甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能测试记录应包括以下内容：(1)表头；(2)打印日期和时间；(3)传感器设置地点；(4)断电测试起止时间；(5)断电测试相关设备名称及编号；(6)校准气体浓度；(7)断电测试结果等。

10.5 煤矿必须绘制煤矿安全监控布置图和断电控制图，并根据采掘工作的变化情况及时修改。布置图应标明传感器、声光报警器、断电控制器、分站、电源、中心站等设备的位置、接线、断电范围、报警值、断电值、复电值、传输电缆、供电电缆等；断电控制图应标明甲烷传感器、馈电传感器和分站的位置，断电范围，被控开关的名称和编号，被控开关的断电接点和编号。

10.6 煤矿安全监控系统和网络中心应每3个月对数据进行备份，备份的数据介质保存时间应不少于2年。

煤矿安全仪器 篇3

目前, 大量的大功率和非线性设备投入到煤矿生产中, 造成煤矿电网电压、电流波形的畸变, 严重影响了煤矿的经济效益和人身设备安全。因此, 如何快速准确地监测谐波对于改善煤矿电网的电能质量具有重要意义。

煤矿电网谐波监测系统有基于模拟技术的煤矿电网谐波监测系统, 基于DSP的煤矿电网谐波监测系统和基于虚拟仪器的煤矿电网谐波监测系统等几种。前两种系统主要以硬件为核心, 系统的更改、升级都涉及硬件电路和系统结构, 存在更改、升级时间长, 成本高的问题。而基于虚拟仪器的煤矿电网谐波监测系统以软件为核心, 硬件只要解决信号的输入、输出即可。利用虚拟仪器的模块化和层次递归的编程方法, 用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统, 提高了系统的灵活性[1]。

1 系统设计

基于虚拟仪器的煤矿电网谐波监测系统主要由硬件和软件2个部分组成, 如图1所示。硬件电路包括电压、电流传感器、信号调理电路、高速数据采集卡、计算机和通信接口设备。软件开发平台采用美国国家仪器 (National Instrument, NI) 公司开发的LabVIEW, 它采用易于编程的图形化语言——G语言来代替传统的文本式编程语言[2]。

系统工作原理:电压、电流传感器从电网线路的PT/CT二次侧取出电压、电流信号并转换为较小的电压、电流信号, 由于所测信号中存在一些噪声, 影响测量精度, 故采用信号调理电路先低通滤波, 除去高于采样频率的噪声, 再将交流小信号线性转换放大成数据采集卡能够接受的-10～+10 V电压信号, 然后将该电压信号送入高速数据采集卡PCI-6221, 高速数据采集卡将模拟量转换成数字量送入装有LabVIEW的计算机。装有LabVIEW的计算机是系统的核心, 主要完成数据分析计算、结果显示、数据存储和数据远传等任务。

2 谐波测量方法

目前使用最为广泛的谐波测量方法是基于傅里叶变换 (FFT) 的谐波检测方法。但基于傅里叶变换的谐波检测方法都是在稳态和周期性的条件下进行的, 使得傅里叶算法在突变、暂态扰动、短时间谐波这类非稳态谐波检测上无能为力。

小波变换是一种十分有效的时频分析工具, 能将突变信号分解在高频区域, 同时确定突变发生时刻, 而将稳态信号分解在低频区域, 因此, 利用小波变换的这种特性可以实现信号的暂稳态分离[3,4]。

依据以上分析, 笔者采用基于小波变换和傅里叶变换相结合的谐波测量方法, 其原理如图2所示。

首先对采集的信号进行小波消噪, 然后再进行小波分解, 将原信号分解为高频 (细节) 部分和低频 (概貌) 部分。其中细节部分包含非稳态谐波、突变及间断点等奇异信号分量, 对它进行模极大值的分析可达到对暂态分量分析的目的;从原始信号中除去非稳态谐波、突变点、间断点等细节分量就可得到稳态信号;最后采用加窗双峰插值FFT谐波测量算法对稳态信号进行分析, 即可取出稳态谐波各分量信息[5,6,7]。

为了定量地分析该方法对煤矿电网中实际信号的检测效果, 现通过模拟发生一次振荡现象的信号来验证。

设带有谐波和振荡暂态的混合信号如下:

利用Matlab的小波分解和重构函数对该混合信号进行仿真, 得到的各信号波形如图3所示。从图3可看出, 小波变换分离效果良好, 能够为后续的谐波检测提供纯净的信号。

现对图3中的除去非稳态信号的稳态信号进行加窗双峰插值FFT谐波分析, 同时对带有暂态信号的原始信号也进行相同的分析, 以原始输入信号为基准计算各项数据的相对误差, 结果如表1所示。

从表1可看出, 采用基于小波变换和傅里叶变换相结合的谐波测量方法的信号检测的幅值和相位都有大幅度的提高, 尤其是相位测量误差更小。因此, 该方法用于煤矿电网谐波检测更符合实际情况。

3 软件设计

基于虚拟仪器的煤矿电网谐波监测系统软件采用的开发平台是NI 公司开发的LabVIEW8.5, 主要包括数据采集模块、暂稳态分离模块、谐波测试模块、数据存储模块。本文主要介绍暂稳态分离模块和谐波测试模块的设计。

(1) 暂稳态分离模块

LabVIEW8.5提供了功能丰富的信号处理模块, 但是对小波变换只提供了一个简单的节点。因此, 本文采取调用Matlab脚本节点来编写暂稳态分离程序。LabVIEW8.5调用Matlab脚本节点流程如图4所示。

如图5所示, 以A相电压数据为例来说明暂稳态分离模块的处理过程, 其它两相数据处理与此类似。

(2) 谐波测试模块

对经过处理后的稳态谐波信号, 利用LabVIEW8.5中的基本运算函数和公式编写的程序即可实现谐波各参数的测量。谐波测量参数主要包括基波幅值、各次谐波幅值、各次谐波相位、各次谐波含有率、总畸变率。现以A相电流为例, 说明其测量过程:首先取经过暂稳态分离后的A相电流数组, 加Blackman-Harris窗, 然后进行FFT变换, 对经过FFT变换后的数据进行双峰插值 (该部分由for循环里的程序完成) , 得到2组数据, 一组为各次谐波的幅值, 一组为各次谐波的相位, 再根据谐波各参数的计算公式编写计算程序即可得到各个谐波测量参数。

谐波测试程序如图6所示。

4 结语

将虚拟仪器技术用于煤矿电网谐波监测, 具有硬件结构简单, 软件开发周期短, 功能扩展灵活等优点;采用基于小波变换和傅里叶变换相结合的谐波测量方法, 对煤矿电网中的谐波和暂态扰动的检测具有较高的精度。仿真结果表明, 基于虚拟仪器的煤矿电网谐波监测系统具有谐波参数检测、分析、记录 、网络通信等功能, 能很好地满足现代煤矿电网谐波监测的要求。

摘要：针对以硬件为核心的煤矿电网谐波监测系统存在更改、升级时间长, 成本高的问题, 提出了一种以软件为核心的基于虚拟仪器的煤矿电网谐波监测系统的设计方案;分析了该系统的工作原理及硬件结构, 详细介绍了基于小波变换和傅里叶变换相结合的谐波测量方法的实现, 并给出了该系统的软件设计。仿真结果表明, 该系统能很好地满足现代煤矿电网谐波监测的要求。

关键词：煤矿电网,谐波监测,小波变化,傅里叶变换,Lab VIEW

参考文献

[1]肖湘宁.电能质量分析与控制[M].北京:中国电力出版社, 2004:1-2.

[2]邓焱, 王磊.LabVIEW7.l测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[3]任震.小波分析及其在电力系统中的应用[M].北京:中国电力出版社, 2003:23-35.

[4]王新, 黄建.小波分析在电力系统谐波相位检测中的应用[J].电机与控制学报, 2007, 11 (2) :134-137.

[5]刘敏, 王克英.基于加窗双峰谱线插值的高精度FFT谐波分析[J].电测和仪表, 2006, 43 (3) :20-23.

[6]许珉, 张鸿博.基于Blankman-harris窗的加窗FFT插值修正算法[J].郑州大学学报:工学版, 2006, 26 (4) :99-101.

安全仪器仪表管理制度 篇4

一、光学瓦斯检定器

1、光学瓦斯检定器由公司通风队统一管理，并等级台帐，报集团公司通风安全实验室，由通风安全实验室登记、核准，并以此作为维修、标校的基准。

2、领取或更换光学瓦斯检定器，要办理仪器登记手续并入台帐。

3、使用的光学瓦斯检定器由瓦斯检查员或其他需要携带光学瓦斯检定器的人员自己保管，备用光学瓦斯检定器由各使用单位保管。

4、报废的光学瓦斯检定器由通风安全实验室维修人员收回并作处理。

5、光学瓦斯检定器出故障不准擅自修理，必须送通风安全实验室进行检查维修。

6、各单位使用的光学瓦斯检定器每旬必须由通风安全实验室检查维修一次，不送者将给予罚款处理。

7、光学瓦斯检定器必须送光学瓦斯检定器标校部门进行标校，维修标校必须有记录。

二、数字式甲烷检定器（包括瓦斯报警器、瓦斯两用仪）

1、焦煤公司使用管理单位建立档案台帐，报通风实验室，由通风安全实验室统一登记注册台帐。

2、数字式甲烷检定器由安全生产部负责统一管理发放，并登记建立台帐。

3、个人仪器必须由自己负责管理和使用，不得交给他人代管使用。

4、仪器升井后，必须立即交回仪器管理人员。

5、仪器出现故障不得擅自修理，必须交通风安全实验室进行维修。

6、建立仪器标校记录，按照使用说明书要求，由通风安全实验室仪器维修人员定期进行标校，每次标校都要进行登记。

三、多种气体检定器（包括一氧化碳检定器）测风仪表

1、仪器由使用单位保管使用，并登记台帐，由通风安全实验室登记各使用单位台帐。

2、仪器使用完及时交还，并放入盒内，严禁乱扔乱放。

3、检定管由专人管理，随用随领，禁止使用过期失效的检定管。

4、检定器、检定管应按仪器使用说明定期检查维修。

四、测尘仪表

1、测风仪表由公司通风队统一管理使用，并登记台帐，由通风安全实验室统一注册台帐。

2、个人保管仪表要放在专制的仪表保存箱内，不得借于他人使用。

3、使用中的风表，必须每6个月校正一次，经过维修的风表也必须校正，并测出校正曲线，随表使用，并登记。

五、自救器

1、自救器由公司机电队负责统一管理并登记，并安排专门人员负责使用发放、回收，并建立自救器台帐，编号上架。

2、矿井新领用的自救器必须经通风安全实验室登记并标校后方可使用。

3、自救器的发放和收回后都要进行检查。

4、自救器损坏后不得继续使用，在使用期内无故损坏自救器，应照价赔偿并罚款。

5、自救器要定期称重和气密性检查，随身携带的自救器每月检修一次，固定存放的的自救器每季度检查一次，碰伤的自救器随时进行检修。

6、公司机电队编制自救器气密性检查计划。

六、瓦斯监测仪器

1、瓦斯监测仪器由公司监测部门统一管理，并登记台帐报集团公司通风安全实验室。

2、瓦斯监测仪器领用必须经集团公司通风安全实验室登记办理领用手续后方可领回，领回后监测部门应将其放在专用库房内，并指定专人管理。

3、安全监测仪器必须按产品使用说明书的要求在入井前进行地面调试。在井下安装后要进行运转前的调试，正常运转期间要进行定期进行检查调试。

4、安全监测仪器在井下连续运转达6个月时间，必须出井进行全面检修、清扫、调试和校正。

5、瓦斯传感器按产品使用说明书定期进行标校，瓦斯报警断电仪、瓦斯警报仪每半年一次送集团公司通风安全实验室进行标校。

七、生产仪器

1、公司煤层注水钻机上的压力表和矿压观测仪表由公司各使用单位管理使用并登记台帐，报集团公司通风安全实验室统一登记。

医疗仪器电气安全标准和电击安全 篇5

现代医院都配置了各种医疗仪器,它们为病人疾病的诊断、治疗起到了很大的作用。这些医疗仪器绝大部分都是用电作为动力的(有源医疗器械),如果没有很好的电气安全保护,会带来很多危险,尤其是一些抢救仪器如除颤仪,如果没有很好的电气安全措施,不但不能抢救病人,还会致人死亡。以前也有由于电气安全不当而导致人员死亡的报导。为此,世界各国政府强制要求生产医疗仪器的企业,在制定企业标准时除了制定仪器性能要求,还必须满足医用仪器的电气安全标准。国际电工委员会(IEC)制定了一系列安全标准,世界各国根据各国国情制定了相应的国标。

IEC 60601.1和IEC 61010-1是国际上常用的两个标准。我国制定了相对应的安全标准,GB9706.1和IEC 60601.1等同;GB4793.1和IEC61010-1等同,随着时间的变迁及内容的改进,按照年代的顺序出版了多种版本,首选最新版本作为引用标准。GB4793和GB9706的第I部分规定了对其适用范围内的所有设备均能普遍适用的通用安全要求,这就要求企业生产的医疗设备首先必须满足安全要求的通用部分,对于特定类型的设备,不但满足普通适用的安全要求,还要满足标准的其他部分的特殊要求,特殊要求必须结合第一部分的通用要求一起阅读,例如:对于体外诊断设备(如全自动生化分析仪)必须引用GB4793.1《测量、控制和实验室用电气安全要求第一部分:通用要求》同时要满足YY0648-2008测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第2-101部分:体外诊断(IVD)医用设备的专用要求。下面我们就医用电气安全方面几个主要关心的问题进行讨论。

1 安全标准的引用

在安全标准的引用上,比较通用的标准有GB9706.1和GB4793.1,对于安全的防护上,标准中包含了电气、机械、辐射、超温、危险性气体、火焰等诸多方面;对每一个方面从定义、安全指标、试验方法进行了详细的描述,这两个标准间有许多相同的地方,同时它们之间是有区别的,由于很多生产企业对这两个标准了解不深,经常会有引用错误的情况。

标准体系GB9706.1适用于医用电气设备的安全检验。这里,医用电气设备特指与某一专门供电网有不多于一个连接的,对在医疗监视下的患者进行诊断、治疗或监护,与患者有身体的或电气的接触,和(或)向患者传送或从患者处取得能量,和(或)检测这些所传送或取得的能量的电气设备。

标准体系GB 4793.1规定了预定作专业用、工业过程用以及教育用的电气设备的通用安全要求,适用于电气试验和测量设备、电气控制设备、电气实验室设备和与前面一起使用的附件(如样品处理设备)。

GB4793.1是主要针对操作人员和周围环境的一种防护要求,而GB9706.1除了包括操作人员和周围环境还多了一个患者应用部分,并且在第八篇还明确对工作数据的准确性和危险输出的防止提出了具体的要求。如以前一些生产实验室仪器的公司错误的引用GB9706.1作为安全通用标准。正确的选择应该是GB4793.1。选择正确标准之后,还要注意理解标准的核心内容,这样才能对产品的设计起到真正的指导作用。

对于医疗仪器不但要选择正确的通用电气安全标准,还必须满足相对应仪器的专用医用设备的安全要求。

2 产品中电击安全

人体的大多数组织的含水比例很高,因此人体是一良好的导电体,当人体成为电路的一部分时,就有电流通过人体组织,从而产生电击,引起人体组织不同程度的损伤。电流通过人体时,主要由以下三种方式影响人体组织:组织的电阻性发热;易兴奋组织的电兴奋;电化学烧伤。电击主要是有仪器的泄漏电流或由于仪器接地不良、外壳带电而引起的。

所有电子仪器都存在一定的泄漏电流。泄漏电流是从仪器的电源到金属外壳之间流过的电流。泄漏电流主要由电容性的位移电流和电阻性的传导电流两部分组成。电容性泄漏电流的形成是由于两根电线间与金属外壳间存在分布电容,电线越长,分布电容越大,对于50Hz的交流市电一个2500PF的电容将产生约180μA的泄漏电流。射频滤波器、电源变压器、电源线以及具有杂散电容的一切部件都会产生泄漏电流,电阻性泄漏电流的形成是由于电源线和变压器初级线圈与金属外壳间存在绝缘电阻,因电源线和变压器的绝缘电阻都很大,因此与电容性泄漏电流相比较,电阻性泄漏电流较小。

许多电气设备都具有一个金属外壳,若仪器的外壳接地不良,电源火线和机壳之间的绝缘产生故障或有电容短路时,都会在机壳和地之间产生一定的电位差,此时如有人同时接触仪器外壳和地,就会受到电击。

为了防止仪器的电击伤害,在通用安全标准中对可能产生电击的各个环节都进行了严格的规定。从网电源到连接线,从仪器的内部到仪器的外部,以及各种防护措施都提出了要求。

在标准中首先定义了可触及带电零部件,他们是操作人员直接可以触及的,打开不认为是提供适当绝缘的盖子、门、调节控制器等所能触及的,用试验针或试验指触及的,对于对地电压超过有效值1k V或直流值1.5k V的危险带电零部件,距离小于相应电气间隙的,危险带电零部件上方开孔的,这些部位的电压都必须控制在安全电压以下。可触及零部件在正常条件下允许限值为交流有效值33V,峰值46.7V,直流值70V,另处在潮湿和单一故障情况下的安全值,在标准中均有规定。

其次,当仪器在工作中如果发生故障,那些本来在正常条件下工作的元件由于故障,使得可触及部件危险带电,这时就必须考虑如果发生单一或多种故障,对人体电击危险增加的可能性,为此必须增加防护措施,如保护连接、双重绝缘和加强绝缘、保护阻抗和电源的自动断开等手段,确保仪器电气安全性。

最后在标准中对电源、插头、电源线、开关、保险丝等电气安全均提出了具体的要求。

3 防电击措施

⑴在产品设计中,必须要把电气安全作为一个重点进行考虑,不要只考虑性能指标而轻视安全参数。设计时应考虑如下几点:(1)低压供电在医疗电子仪器中尽量采用低电压供电,对地浮置的交流电压在24V以下、直流电压在50V以下的电源,仪器采用安全电压供电后,即使人体接触仪器的带电部分,也可避免造成电击损伤;对于危险电源部分,要采取基本绝缘、加强绝缘等措施,有效防止可触及部件危险带电。(2)合理布线通过合理布线,把电源火线和机壳之间的电容减到最小,以减小机壳的漏电流;可采用绝缘性能好的绝缘材料,以减小电阻性漏电。(3)用隔离电路通过耦合变压器、光电耦合或声电耦合等方法,将和病人直接连接的引线部分与电路部分隔开来是一种防止病人受电击的有效方法,在被隔离的输入电路和市电供电电源之间没有直接的电气联系,隔离的输入电路电源以及有用信号,都是通过分离的具有很小耦合电容的电磁耦合、光电耦合和声电耦合进行传输。

⑵在生产过程中,要选择电气安全达标的电子原器件和零配件,工艺过程规范,按照设计要求生产,不偷工减料,严把质量关。

⑶在生产过程中、产品出厂前、仪器使用中对以下参数进行测量,发现问题及早解决。(1)保护接地电阻测试它测量了被测设备保护接地的好坏,接地线、保护接地端子及金属外壳等部分是否连接可靠,好的保护接地,一旦产生单一故障,能有效地防止电击的产生,要求接地电阻小于0.1Ω。(2)电源绝缘电阻测试它测量了电源输入与被测设备保护地之间的绝缘电阻(500V直流电压下)所测电阻不小于2MΩ。(3)应用部件绝缘电阻测试它测量了所有应用部件连接端与被测设备保护地之间的绝缘电阻(500V直流电压下)所测电阻不小于10MΩ。(2)、(3)的测量保证不会因电源故障对人体的的伤害。(4)对地漏电流测试它测量了在被测设备保护地中流动的电流。也就是仪器的泄漏电流。(5)机壳漏电流测试它测量了金属外壳与电源保护地之间流动的电流。(6)病人漏电流测试它测量了在一个被选择的应用部件或所有应用部件与电源保护地之间流动的电流。(4)、(5)、(6)所测电流如果超出一定的数值将直接对人产生电击。所以必须严格控制在允许范围内。以上测试除了在正常条件下,还必须在单一故障条件下进行测量,这两种情况下的允许值也是不同的。(7)电介质强度一切绝缘体统称为电介质,可使介质失去绝缘性能成为导体,这种情况叫做电介质的“击穿”。电介质丧失电绝缘能力的现象,导致击穿的最低临界电压称为击穿电压,它反映电介质自身的耐电强度。影响电介质强度的因素很多,包括电压、温度、湿度、时间、频率、波形等。所以在检测时,不但要在正常条件下,还需要在潮湿试验后进行测量。测量的方法与要求,GB9706.1和GB4793.1是有一些不同的,必须要按照各自的要求进行。设备中使用的固体绝缘应具有足够的抗电强度。

电气安全在医用仪器中是十分重要的,应引起设计人员、生产人员和操作者足够的重视,同时要进行有效地控制及检测,保证所设计的医用仪器是可靠和安全的,正在使用的仪器是安全的。

摘要：本文对医疗仪器产品电气安全的重要性、医疗仪器在设计和制造中安全标准的引用、电击安全知识、防电击措施以及几个安全指标的意义做了重点介绍,为从事医疗仪器生产、维护、使用的工程技术人员提供安全方面的帮助。

关键词：电气安全标准,电气安全,电击,医疗设备

参考文献

[1]郭召平,等.医疗仪器的电气安全措施[J].医疗装备,2002(10):12-13.

[2]杜堃,等.新标准新理念—关注医用电气安全新标准的重要变化[J].中国医疗器械信息,2007(4):32-33.

[3]夏黎明,等.浅谈医疗器械产品标准GB9706.1与GB4793.1的异同[EB/OL].(2008-1-21)[2009-6-8].http://www.jsmit.org/articale-list.asp.

[4]陈宇恩,等.医用电气设备安全设计的一些理念[J].中国医疗设备,2008(2):55-57.

医疗仪器设备的电气安全 篇6

1 人体电效应

电击是电流通过人体引起一定生理反映的现象。人体是电导体, 当人体成为电路的一部分时, 就有电流通过人体, 从而引起电击。电击引起生理效应和人体损伤的直接原因是电流。通过人体电流的大小取决于两个接触面之间的人体阻抗和两界面的阻抗以及加于人体的电压。人体阻抗比较复杂, 它是一个非线形时变的网络, 这个结论可以被不同的通电时间和不同频率的电流, 通过人体产生不一样的电流强度以及电压和电流之间存在不同的相位差来证明。

人体的最外层是导电能力很差的皮肤, 其最外层称为表皮, 由角质层、透明层和粒层组成。实验证明皮肤阻抗主要取决于角质层, 其厚度不同, 阻抗就不同。1cm2干燥的无损伤皮肤, 其阻值范围为10~1000kΩ, 具体数值还取决于身体部位及湿度。人体每一肢体的内阻抗是200Ω, 躯干的内阻抗约为100Ω, 任意两个肢体间的阻抗约为500Ω。

一般来说, 在一定的电压下, 通过人体电流的大小取决于人体阻抗的大小, 而人体阻抗的大小又主要受以下因素影响: (1) 皮肤的条件。包括表皮角质层的厚薄、皮肤的干燥及粗糙程度等。 (2) 电流的频率。在相同接触条件下, 电流的频率高时人体总阻抗小, 电流的频率低时人体总阻抗大, 在直流情况下, 人体阻抗达到最大值。 (3) 接触条件。在触电时, 带电金属与皮肤截面上还存在复杂的离子交换过程, 直流电会发生激化现象从而增加电阻, 交流电会产生位移电流而降低人体的电阻。 (4) 其他因素。如带电导体与皮肤接触的松紧、接触面的大小、接触面的清洁程度及有否电极膏的存在、皮肤是否破损等因素均能直接影响皮肤的电阻大小。

需指出的是, 皮肤电阻是人体的自然保护层。如果注射针头、针灸针等刺入皮下, 尤其是电极或导管插入体内时, 则皮肤保护层的作用就失效了, 人体的有效电阻将大大降低。有资料指出, 导体插入皮下时电阻为500~5000Ω, 接近心脏时的电阻为200~1000Ω, 这一点在心脏手术中或心脏介入治疗过程中必须引起重视。

2 电击的发生

电流通过人体的不同部位和流过不同的器官, 其生理效应与损伤的程度不同, 因而危险性也不一样。如果流过重要器官的电流强度足以影响该器官功能的话, 就有致命的危险。一般来说, 电流致死通常是由于心脏停跳或呼吸停止。因而电流的路径越接近脑、心脏和肺等重要器官, 则其危险性就越大。有些临床治疗方法需要向病人体内导电器件 (如导管或电极等) , 当其靠近心脏时, 患者对电流将特别敏感, 如果没有可靠的防护措施, 则接触点上的电流密度可能是很高的。在有心导管的情况下, 75~400μA的电流就能引起纤颤, 因此通过心脏电流的允许安全程度极限定为10μA。

3 产生电击的原因

一般来说, 电击的电源来自50Hz的交流电源。在医院中可能造成病人或医护人员受电击的因素主要有以下几点: (1) 仪器设备故障造成漏电; (2) 电容耦合造成漏电; (3) 仪器设备未接地或接地不良; (4) 非等电位接地; (5) 检查或治疗时, 病人的皮肤电阻的减少或消除。

因此, 在电子医疗仪器设备的使用过程中, 必须建立安全有效的防护措施, 一般来说, 有以下几种防止电击的方法: (1) 仪器外壳接地; (2) 等电位接地; (3) 使用隔离电源系统; (4) 采用低电压供电; (5) 采用双重绝缘措施。

4 建议

(1) 正确使用电源插头插座, 如系单相三线制插头、插座, 插座需确保右边孔为相线 (火线) , 左边孔为零线, 中间孔为地线。地线应经常检查, 确保可靠接地。

(2) 电子医疗仪器应经常检查绝缘程度, 防止漏电。

(3) 所有电子医疗仪器应可靠接地, 有的可采取漏电保护装置及防雷击装置。