礦井氣體束管監測氣體預處理裝置及使用方法與流程
2023-05-18 14:32:14 2
本發明涉及煤礦井下氣體束管監測系統，尤其涉及礦井氣體束管監測系統氣體預處理裝置及使用方法。
背景技術：
目前，國內外煤礦井下預報自然發火主要採用氣體分析法，主要實現形式是使用礦井氣體束管監測系統，同時可以為瓦斯防治提供依據，在我國煤礦中已經普及和廣泛應用，在生產礦井進行常規預測預報，在礦井救災時期為救災服務。基本原理是從地面敷設多路束管至採煤工作地點或採空區等需監測地點，利用真空抽氣泵將採樣氣體抽至地面或井下指定地點，由主分析設備進行氣體組份分析，根據co、ch4、c2h4、co2、c2h2、o2等氣體組份變化結合相應《煤層自然發火標誌性氣體測定報告》對煤層自然發火情況進行判斷，實現對礦井自燃火災的早期預測、礦井火災發展階段判定、礦井火災危險區域判識及可燃氣體爆炸危險性判定。
礦井氣體束管監測系統主要實現形式有：地面分析設備結合束管進行井下採氣地面分析，一般由地面氣體抽氣泵、主分析設備、束管切換櫃、工控機、礦用束管等組成；井下分析設備結合束管進行井下採氣井下分析，一般由氣體抽氣泵、主分析設備、信息傳輸設備、礦用束管等組成。地面分析設備普遍採用氣相色譜、紅外光譜類實驗室分析設備，井下分析設備普遍採用催化燃燒、電化學、紅外光學類分析設備。無論採用何種分析設備實現的礦井氣體束管監測系統，都存在一個普遍的問題，那就是設備在實驗室測試數據非常準確，在煤礦實際工業現場應用一段時間後，分析設備分析出的數據偏差越來越大，嚴重時甚至無法使用，究其原因，問題主要出在煤礦現場粉塵高、溼度大和特殊場所氧含量過低。其中粉塵、高溼是氣相色譜和各類採用光學原理進行分析的設備的天敵，粉塵可導致分析設備管路堵塞，相關分析器件汙損，高溼度氣體可導致分析設備內部起霧並產生冷凝水，輕者導致分析結果有異，重者可導致設備損毀。粉塵和高溼同樣影響催化燃燒、電化學類分析設備，氧含量過低主要影響催化燃燒類分析設備。
由於礦井氣體束管監測系統分析設備引起的分析結果不真實，輕則產生誤報，引起煤礦企業啟動相應該應急預案，造成企業人力、物力、財力方面的浪費，重則出現有警未報，可造成安全事故，煤礦為了保證安全生產，急需礦井氣體束管監測系統氣體預處理裝置，以完善礦井氣體束管監測系統，為煤礦企業保駕護航，杜絕火災類事故發生。
目前礦井氣體束管監測系統對粉塵和高溼的普遍處理方法是在束管管路中增加濾水器來實現粉塵過濾，高溼氣體自然冷凝水收集，手動放水。在分析設備前增加藥品進行除塵、除溼，需定期更換，不能連續監測。
技術實現要素：
為克服現有礦井氣體束管監測系統以上技術缺點和存在的不足，發明了礦井氣體束管監測氣體預處理裝置。
本發明採用的技術方案是：一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置，包括外接電源為電器器件供電，特點在於：單片機分別電連接人機互動模塊、通訊模塊、流量控制器，單片機還通過繼電氣組電連接在對應束管進氣口上的電磁閥，通過繼電器五電連接一級除塵除溼部件上的電磁閥五，通過繼電器六電連接二級除塵除溼部件上的電磁閥六，各束管進氣口順序分別管連接保壓部件、電磁閥、匯流排、一級除塵除溼部件、二級除塵除溼部件、乾燥罐、流量控制器、分子篩、末端出氣口。
其中：二除塵除溼部件包括穿有部件出氣口管與部件進氣口管的保溫外殼內，纏繞在筒狀出氣腔體上的螺旋氣路進入儲水器，儲水器下部排水管道連接單片機控制的電磁閥六，保溫外殼內壁上設有連接單片機的溫度傳感器，在保溫外殼連接散熱片側固定有單片機控制的半導體冷凝器。
其中：各束管進氣口分別連接抽氣泵，末端出氣口連接主分析設備，主分析設備為紅外分析儀或雷射分析儀或光譜分析儀。
其中：取消各束管進氣口順序分別管連接的保壓部件，在匯流排與一級除塵除溼部件之間順序在管上添加抽氣泵、保壓部件。
一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置的使用方法，特點在於：主要包括單片機控制二級除塵除溼部件的半導體冷凝器、溫度傳感器工作，當溫度傳感器所測溫度達到設定最小值時，半導體冷凝器停止工作，當所測溫度達到設定最大值時，半導體冷凝器繼續工作，當對其中一路進氣進行檢測時，單片機通過此路上的繼電器控制此路上的電磁閥打開，其它路進氣通過對應路上的繼電器控制對應路上的電磁閥關閉，並通過流量控制器控制氣體流量，用主分析設備對氣體進行檢測。
其中：確定每路進氣檢測時間為t,間隔時間為t0，在間隔時間內由單片機控制繼電器六打開電磁閥六放出冷凝水及塵土，打開時長為t1後，再控制繼電器五打開電磁閥五排出冷凝水及塵土，打開時長為t2，t0>t1+t2。
其中：當單片機控制抽氣泵55抽氣時，通過保壓部件56控制氣體壓力。
其中：t=600秒,t0=40秒，t1=15秒，t1=20秒。
本發明的有益效果在於：替代傳統束管控制櫃，提供的使用方法，確保礦井氣體束管監測系統進入主分析設備待測氣體的純淨度，即粉塵和氣體溼度能達到分析設備最佳要求，並維持進氣的最合適壓力和流量，進而保證礦井氣體束管監測系統分析結果的真實、有效性，延長分析設備使用周期，進一步提升礦井氣體束管監測系統可用性及可靠性，可擴展應用於石油化工、煙氣分析等領域。
附圖說明
圖1是本發明第一實施例的結構示意圖；
圖2是本發明第三實施例的結構示意圖；
圖3是本發明第四實施例的結構示意圖；
圖4是本發明除塵除溼部件示意圖；
圖5是本發明除塵除溼部件a-a剖面示意圖。
圖中：1.保壓部件一，2.進氣口一，3.保壓部件二，4.進氣口二，5.保壓部件三，6.進氣口三，7.保壓部件四，8.進氣口四，11.電磁閥一，12.電磁閥二，13.電磁閥三，14.電磁閥四，15.匯流排，16.外接電源，17.乾燥罐，18.流量控制器，19.分子篩，20.末端出氣口，21.繼電器一，22.繼電器二，23.繼電器三，24.繼電器四，31.一級除塵除溼部件，32.電磁閥五，33.繼電器五，34.二級除塵除溼部件，35.電磁閥六，36.繼電器六，41.單片機，42.通訊模塊，43.人機互動模塊，55.抽氣泵，56.保壓部件，57.抽氣泵一，58.抽氣泵二，59.抽氣泵三，60.抽氣泵四，71.散熱片，72.半導體冷凝器，73.部件出氣口，74.部件進氣口，75.溫度傳感器，76.螺旋氣路，77.儲水器，78.排水管道，79.保溫外殼，80.筒狀出氣腔，100.主分析設備。
具體實施方式
第一實施例
參見圖1、圖4、圖5，一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置，包括外接電源16為電器器件供電，特點在於：單片機41分別電連接人機互動模塊43、通訊模塊42、流量控制器18，單片機41還通過繼電氣組包括繼電器一21、繼電器二22、繼電器三23、繼電器四24電連接在對應束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8上的電磁閥包括電磁閥四14、電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11，通過繼電器五33電連接一級除塵除溼部件31上的電磁閥五32，通過繼電器六36電連接二級除塵除溼部件34上的電磁閥六35，各束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4，進氣口三6，進氣口四8順序分別管連接保壓部件包括保壓部件一1、保壓部件二3、保壓部件三5、保壓部件四7後，管連接電磁閥包括電磁閥四14、電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11後，管連接匯流排15、一級除塵除溼部件31（型號為：傑菲特ql108-021改造）、二級除塵除溼部件34、乾燥罐17、流量控制器18（型號為：霍尼韋爾awm5000）、分子篩19、末端出氣口20，各電磁閥型號為亞德客2w030。
第二實施例
參見圖1、圖4、圖5，一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置，包括外接電源16為電器器件供電，特點在於：單片機41分別電連接人機互動模塊43、通訊模塊42、流量控制器18，單片機41還通過繼電氣組包括繼電器一21、繼電器二22、繼電器三23、繼電器四24電連接在對應束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8上的電磁閥包括電磁閥四14、電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11，通過繼電器五33電連接一級除塵除溼部件31上的電磁閥五32，通過繼電器六36電連接二級除塵除溼部件34上的電磁閥六35，各束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8順序分別管連接保壓部件包括保壓部件一1、保壓部件二3、保壓部件三5、保壓部件四7後，管連接電磁閥包括電磁閥四14、電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11後，管連接匯流排15、一級除塵除溼部件31（型號為：傑菲特ql108-021改造）、二級除塵除溼部件34、乾燥罐17、流量控制器18（型號為：霍尼韋爾awm5000）、分子篩19、末端出氣口20，各電磁閥型號為亞德客2w030。
其中：二除塵除溼部件包括穿有部件出氣口73管與部件進氣口74管的保溫外殼79內，纏繞在筒狀出氣腔80體上的螺旋氣路76進入儲水器77，儲水器77下部排水管道78連接單片機41控制的電磁閥六35，保溫外殼79內壁上設有連接單片機41的溫度傳感器75，在保溫外殼79連接散熱片71側固定有單片機41控制的半導體冷凝器72。
第三實施例
參見圖2、圖4、圖5，一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置，包括外接電源16為電器器件供電，特點在於：單片機41分別電連接人機互動模塊43、通訊模塊42、流量控制器18，單片機41還通過繼電氣組包括繼電器一21、繼電器二22、繼電器三23、繼電器四24電連接在對應束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8上的電磁閥包括電磁閥四14、電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11，通過繼電器五33電連接一級除塵除溼部件31上的電磁閥五32，通過繼電器六36電連接二級除塵除溼部件34上的電磁閥六35，各束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8順序分別管連接保壓部件包括保壓部件一1、保壓部件二3、保壓部件三5、保壓部件四7後，管連接電磁閥包括電磁閥四14、電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11後，管連接匯流排15、一級除塵除溼部件31（型號為：傑菲特ql108-021改造）、二級除塵除溼部件34、乾燥罐17、流量控制器18（型號為：霍尼韋爾awm5000）、分子篩19、末端出氣口20，各電磁閥型號為亞德客2w030。
其中：二除塵除溼部件包括穿有部件出氣口73管與部件進氣口74管的保溫外殼79內，纏繞在筒狀出氣腔80體上的螺旋氣路76進入儲水器77，儲水器77下部排水管道78連接單片機41控制的電磁閥六35，保溫外殼79內壁上設有連接單片機41的溫度傳感器75，在保溫外殼79連接散熱片71側固定有單片機41控制的半導體冷凝器72。
其中：各束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8分別連接抽氣泵包括抽氣泵一57、抽氣泵二58、抽氣泵三59、抽氣泵四60，末端出氣口20連接主分析設備100，主分析設備100為紅外分析儀或雷射分析儀或光譜分析儀。
第四實施例
參見圖3、圖4、圖5，一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置，包括外接電源16為電器器件供電，特點在於：單片機41分別電連接人機互動模塊43、通訊模塊42、流量控制器18，單片機41還通過繼電氣組包括繼電器一21、繼電器二22、繼電器三23、繼電器四24電連接在對應束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8上的電磁閥包括電磁閥四14、電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11，通過繼電器五33電連接一級除塵除溼部件31上的電磁閥五32，通過繼電器六36電連接二級除塵除溼部件34上的電磁閥六35，各束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8順序分別管連接保壓部件包括保壓部件一1、保壓部件二3、保壓部件三5、保壓部件四7後，管連接電磁閥包括電磁閥四14、電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11後，管連接匯流排15、一級除塵除溼部件31（型號為：傑菲特ql108-021改造）、二級除塵除溼部件34、乾燥罐17、流量控制器18（型號為：霍尼韋爾awm5000）、分子篩19、末端出氣口20，各電磁閥型號為亞德客2w030。
其中：二除塵除溼部件包括穿有部件出氣口73管與部件進氣口74管的保溫外殼79內，纏繞在筒狀出氣腔80體上的螺旋氣路76進入儲水器77，儲水器77下部排水管道78連接單片機41控制的電磁閥六35，保溫外殼79內壁上設有連接單片機41的溫度傳感器75，在保溫外殼79連接散熱片71側固定有單片機41控制的半導體冷凝器72。
其中：各束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8分別連接抽氣泵包括抽氣泵一57、抽氣泵二58、抽氣泵三59、抽氣泵四60，末端出氣口20連接主分析設備100，主分析設備100為紅外分析儀或雷射分析儀或光譜分析儀。
其中：取消各束管進氣口包括進氣口一2、進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8順序分別管連接的保壓部件包括保壓部件一1、保壓部件二3、保壓部件三5、保壓部件四7，在匯流排15與一級除塵除溼部件31之間順序在管上添加抽氣泵55、保壓部件56。
第五實施例
參見圖1、圖2、圖3、圖4，一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置的使用方法，特點在於：主要包括單片機41控制二級除塵除溼部件34的半導體冷凝器72、溫度傳感器75工作，當溫度傳感器75所測溫度達到設定最小值五攝氏度時，半導體冷凝器72停止工作，當所測溫度達到設定最大值八攝氏度時，半導體冷凝器72繼續工作，當對其中一路進氣口一2氣體進行檢測時，單片機41通過此路上的繼電器一21控制此路上的電磁閥四14打開，其它路進氣包括進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8通過對應路上的繼電器包括繼電器二22、繼電器三23、繼電器四24控制對應路上的電磁閥包括電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11關閉，並通過流量控制器18控制氣體流量，用主分析設備100對氣體進行檢測。選擇其它一路進氣口檢測時，原理相同。
第六實施例
參見圖1、圖2、圖3、圖4，一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置的使用方法，特點在於：主要包括單片機41控制二級除塵除溼部件34的半導體冷凝器72、溫度傳感器75工作，當溫度傳感器75所測溫度達到設定最小值五攝氏度時，半導體冷凝器72停止工作，當所測溫度達到設定最大值八攝氏度時，半導體冷凝器72繼續工作，當對其中一路進氣口一2氣體進行檢測時，單片機41通過此路上的繼電器一21控制此路上的電磁閥四14打開，其它路進氣包括進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8通過對應路上的繼電器包括繼電器二22、繼電器三23、繼電器四24控制對應路上的電磁閥包括電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11關閉，並通過流量控制器18控制氣體流量，用主分析設備100對氣體進行檢測。選擇其它一路進氣口檢測時，原理相同。
其中：確定每路進氣檢測時間為t,間隔時間為t0，在間隔時間內由單片機41控制繼電器六36打開電磁閥六35放出冷凝水及塵土，打開時長為t1後，再控制繼電器五33打開電磁閥五32排出冷凝水及塵土，打開時長為t2，t0>t1+t2。
第七實施例
參見圖1、圖2、圖3、圖4，一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置的使用方法，特點在於：主要包括單片機41控制二級除塵除溼部件34的半導體冷凝器72、溫度傳感器75工作，當溫度傳感器75所測溫度達到設定最小值五攝氏度時，半導體冷凝器72停止工作，當所測溫度達到設定最大值八攝氏度時，半導體冷凝器72繼續工作，當對其中一路進氣口一2氣體進行檢測時，單片機41通過此路上的繼電器一21控制此路上的電磁閥四14打開，其它路進氣包括進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8通過對應路上的繼電器包括繼電器二22、繼電器三23、繼電器四24控制對應路上的電磁閥包括電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11關閉，並通過流量控制器18控制氣體流量，用主分析設備100對氣體進行檢測。選擇其它一路進氣口檢測時，原理相同。
其中：確定每路進氣檢測時間為t,間隔時間為t0，在間隔時間內由單片機41控制繼電器六36打開電磁閥六35放出冷凝水及塵土，打開時長為t1後，再控制繼電器五33打開電磁閥五32排出冷凝水及塵土，打開時長為t2，t0>t1+t2。
其中：當單片機控制抽氣泵55抽氣時，通過保壓部件56控制氣體壓力。
第八實施例
參見圖1、圖2、圖3、圖4，一種礦井氣體束管監測氣體預處理裝置的使用方法，特點在於：主要包括單片機41控制二級除塵除溼部件34的半導體冷凝器72、溫度傳感器75工作，當溫度傳感器75所測溫度達到設定最小值五攝氏度時，半導體冷凝器72停止工作，當所測溫度達到設定最大值八攝氏度時，半導體冷凝器72繼續工作，當對其中一路進氣口一2氣體進行檢測時，單片機41通過此路上的繼電器一21控制此路上的電磁閥四14打開，其它路進氣包括進氣口二4、進氣口三6、進氣口四8通過對應路上的繼電器包括繼電器二22、繼電器三23、繼電器四24控制對應路上的電磁閥包括電磁閥三13、電磁閥二12、電磁閥一11關閉，並通過流量控制器18控制氣體流量，用主分析設備100對氣體進行檢測。選擇其它一路進氣口檢測時，原理相同。
其中：確定每路進氣檢測時間為t,間隔時間為t0，在間隔時間內由單片機41控制繼電器六36打開電磁閥六35放出冷凝水及塵土，打開時長為t1後，再控制繼電器五33打開電磁閥五32排出冷凝水及塵土，打開時長為t2，t0>t1+t2。
其中：當單片機控制抽氣泵55抽氣時，通過保壓部件56控制氣體壓力。
其中：t=600秒,t0=40秒，t1=15秒，t1=20秒。
以上方法編程後主要由單片機41實現。