技术创新

由于煤炭自燃的物理特性，对预防煤炭在储存中发生自燃现象需要额外的关注。由于煤炭的自燃与其含水量、外界温度都有密切关系，所以控制其自燃的发展也是相当复杂的。相关研究显示，煤炭在正常情况下含水量与环境温升成正比例关系上升，但当煤炭温度超过85 ℃后，每增加1 %的煤炭含水量，其温升将有大幅的增加，故将煤炭温度控制在80 ℃以下同时减少含水量是关键环节，同时需要考虑当即将出现自燃现象时如何排除筒仓内燃煤的危险源也是关注的重点。

针对神华集团黄骅港三期工程储煤筒仓煤层温度检测的需求，有3 种测温方式供选择；

1） 连续温度测量，其原理是采用热电效应原理，能够连续产生与其长度所对应的毫伏信号。它与普通热电耦不同之处在于它的热接点不固定，而是始终与线缆上的最高温度点对应。

目前，热敏电缆主要有两种产品类型（FTLD和CTTC），它们测温原理相同，只是技术参数不同。材料构成外层保护管：FTLD 型采用双层聚四氟乙烯，CTTC 型采用铬镍铁合金。为有效避免测量环境中的粉尘、油脂以及水分等介质浸入，以及温度范围不同而引起的误报，故采用不同材料。测温元件：K 型热电偶。外形尺寸目前现有的产品长度约6~15 m，若需长度加大，可以将几根热敏电缆连接起来。外径尺寸FTLD 为准3.5 mm，CTTC 为准9.3~18.7 mm，可安装在传统探头无法铺设到的恶劣环境中。工作温度FTLD 为-40~200 ℃，CTTC 为-40~899 ℃。热敏电缆的分度、灵敏度与普通热电偶相近，由于连续热电偶的“临时”热接点不是紧密连接，热接点之外两电极间也并非完全绝缘，所以热敏电缆的输出热电势与同种热电偶相比稍有降低，换算成温度大约相差十几摄氏度，这对于火警预报来说是可以接受的。响应时间取决于单位长度热敏电缆的热容量，而热容量又是由材质与质量决定的，所以减少连续热电偶横截面的尺寸，能有效地缩短响应时间。弯曲半径除和热敏电缆组成材料的性能和质量有关外，还与隔离材料的密实程度有关。一般弯曲半径为热敏电缆外径的10~20 倍。

现有成熟产品，工作方式采用外部信号采集设备，将热点温度信号采集并转换为485 通讯信号，上传至上位机，集中处理数据信号。

该产品的缺点是，不能分层测量煤层内温度，只能感应高热点，信号种类单一，不能对温度信号变化进行分析。

2） 热电阻测量方式，通过不同的导体对温度变化的导电系数的不同，进行温度测量。导体热电阻的分类：铂电阻温度传感器、铜电阻温度传感器、铟电阻温度传感器、铑铁电阻温度传感器、铂钴电阻温度传感器。

温度信号采用4~20 mA 模拟信号，测温范围均为-200~850 ℃，温度测量精度高，不易受影响。可以对每个测温点进行连续测量和数据保存。设备缺点是每个测量点都是一路单独信号源，需要独立的接收模块。

3） 智能温度传感器，采用DS18B20 数字温度传感器，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。因体积小、转换快、分辨率高、数字量传输等，使其在多点测温、智能温度检测系统中有着广泛的应用。与其他温度传感器相比，DS1820 具有以下特点：独特的单线接口方式；支持多点组网功能；在使用中不需要任何外围元件。测温范围为-55~+125 ℃；测量结果以9 位数字量方式串行传送。

该数字传感器需要采用串行数据传送，因此在对DS1820 进行读写编程时，必须严格的保证读写时序， 否则将无法读取测温结果。连接DS1820 的总线电缆是有长度限制的。信号经过采集后，采用485 通讯协议传送至上位机处理。

以上3 种测温方式，均可按照工程需要生产加工。在目前现场的实际应用中采用了第二种方式进行筒仓内煤层温度的测量。