矿井瓦斯检测仪和装置(杨).doc

矿井瓦斯检测仪和装置第一节 甲烷自动检测报警断电装置的设置一、矿井中需要设置甲烷自动检测报警断电装置的地点采煤工作面、煤巷及平煤岩巷掘进工作面、有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面。有机电设备的回风巷道内。采用串联通风时，进入串联工作面的风浪中。回风流中的机电硐室。高沼矿井进风的主要运输巷道内的使用架线电机车时；瓦斯涌出区域的下风流中；主要运输巷道的所有装煤点（举例：2004年大平矿1020事故。）。在突出和喷出有旋电场中或区域；进风的主要运输大巷和回风巷道内使用防爆特殊型电机车时，蓄电池车上。瓦斯抽放泵站。采煤机及掘进机。装有带式输送机的回风井筒。专用排瓦斯巷（断电点2.5%）。二、甲烷传感器的设置1、甲烷传感器的悬挂要求甲烷传感器应垂直悬挂在距巷道顶梁（顶板）以下不大于300mm，距巷道侧壁不小于200mm，顶板坚固，无淋水，不易被砸撞的地点，在有风筒的巷道中，不得悬挂在风筒出风口和风筒漏风处。2、甲烷传感器的设置具体位置采煤工作面甲烷传感器的悬挂位置A、低沼矿井中的采煤工作面：甲烷传感器应悬挂在工作面上安全出口外10m处。该传感器的断电范围：工作面及回风巷内全部非本质安全型的电器设备。报警浓度1%CH4，断电浓度1.5%CH4，复电浓度1%CH4。B、高沼矿井中的采煤工作面：甲烷传感器应悬挂在工作面上安全出口10m处，另一个传感器应悬挂在回风巷与上付巷的交叉以里1015m处。该传感器的断电范围和报警浓度、断电复电浓度同上。C、突出矿井中的采煤工作面：甲烷传感器除在工作面上安全出口以外10m处和上付巷与回风巷交叉口以里1015m处各悬挂一个传感器外，还要在下安全出口以外10m处悬挂一个传感器，并把报警点断电、复电浓度都设定在0.5%，当下付巷瓦斯浓度达到0.5%时，能自动切断下付巷的所有非本质安全型的电器设备的电源。D、采用串联通风的采煤工作面，被串工作面的进风巷中必须设置一个传感器，最好设在右下安全出口以外10m处，报警点断电浓度、复电浓度都设定在0.5%。E、工作面采用下行通风时，在回风巷的机电设备处必须设置传感器。F、装有有旋电场安全监控系统的采煤工作面，在风速提高到最大风速时，瓦斯浓度仍然在1%以上，在以有关业务部门批准后，可把回风巷风流中的瓦斯浓度提高到1.5%.G、综采工作面的采煤机和突出矿井中主要运输巷的特殊电瓶车应挂机载和车载式断电仪或便携。掘进工作面甲烷传感器悬挂的位置A、高突有旋电场的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面应在距掘进关5m处和距回风口以里的1015m处各悬挂一个传感器，分别检测迎头和所掘进的巷道的瓦斯。B、采用串联通风的掘进工作面，除悬挂（A）以上两个探头外再在距风机吸风口35m处悬挂一个探头。C、采用综掘的掘进工作面还应在掘进机上装机载断电仪或悬挂便携。回风流中的机电硐室甲烷传感器的悬挂位置回风流中的机电硐室传感器悬挂位置应在进入硐室的风流中悬挂，距硐室进风35m处。三、甲烷自动检测报警断电装置的校正调试时间1、甲烷自动检测报警断电装置必须定期进行调试校正，每月至少一次。2、每周必须使用校准气样和空气样调校一次。3、每周必须对甲烷超限断电功能进行测试。第二节 瓦斯检测仪矿井瓦斯检测仪的种类很多，下面只介绍瓦斯检查工和抢险救灾小队必备的便携式光学甲烷检测仪和井下部分流动人员（电工、跟班队长、班组长、放炮员、安全员以及领导检查）经常携带的便携式甲烷报警仪的构造、原理、使用方法。一、光学甲烷检测仪光学甲烷检测仪主要是用于测定有旋电场中的瓦斯浓度和二氧化碳浓度。这种仪器的优点是携带方便、操作简单、安全可靠、精确度高，它是我国目前测定瓦斯最准确的仪器。缺点是构造复杂、维修不便、受温度和压力的影响。光学甲烷测定仪的测定范围看两种：测量瓦斯浓度010%，精度0.02%；测量瓦斯浓度0100%，精度0.2%，为了保持精度，要定时对仪器进行校验，救护队一般使用经验校正法进行校验。光学甲烷检测仪的构造光学甲烷检测仪的种类很多，下面以AQG1型光学甲烷检测仪为例介绍其构造。根据AQG1型甲烷检测仪的外型和内部构造，由三个系统组成。1、气路系统气路系统由进气管、二氧化碳吸收管、水份吸收管、气室、吸气嘴、气球、毛细管等7件组成。各部件的用途：二氧化碳吸收管内装有2mm5mm的钠石灰，当测定瓦斯浓度时，使通过吸收管的混合气中的二氧化碳气体被吸收后进入气室，保证测定出的瓦斯浓度近量准确。水份吸收管内装有硅胶（或氯化钙）当混合气体通过吸收管时，绝大部分水分被吸收（硅胶不失效），保证水份不进入气室，确保测定准确和仪器的好使好用。气室：它是该仪器的主要部件之一，其长度约120mm，两头装有平形玻璃，保证空气和被测气体的分离。毛细管：也叫盘形管，其长度约2.65米，孔径约1mm，它的外端连通大气，内端与气室的空气室连接。它的主要作用是平衡气压，使仪器内部的气压与待测地点的气压基本相同，减少测定时气压的影响。吸气嘴是起到连接作用，把气球与吸收管连成一个完整的气路。气球是该仪器的动力源，在握压气球时，被测气体通过吸收管进入气室。2、光路系统光路系统由光源灯泡、光栅、聚光镜、平行平面镜、反射棱镜、折射棱镜、物镜、测微玻璃、分划板、场镜、目镜、目镜保护玻璃等组成。各部件的作用：光源灯泡是该仪器光的发源地，当通电时会发出白炽光，通过光栅投到聚光镜上。聚光镜：把光源会聚成一点投送到平面镜上。平面镜：是产生干涉条纹的主要部件，并把聚光镜投送来的光分成两束平行光束，投送到反射棱镜再把反射棱镜反射过来的两束光会成一道光输送到折光棱镜。反射棱镜：把平面镜输送来的两束光再平行的反射到平面镜上。折射棱镜：把平面镜输送来的干涉条纹折射到目镜筒。物镜：把折射过来的光成形，清晰的送到目镜筒。测微玻璃：通过调整改变小数的格次。分划板：上有刻度。 0 24 6 8 10场镜：起放大作用。目镜：保护玻璃。电路由电池、光源灯泡、光源盖、大、小数开关组成，实现电能的供给和电路的控制。光学甲烷检测仪的原理光学甲烷检测仪是根据光干涉原理和瓦斯的物理特性制成的。按动开关光源灯泡发出一束白光，经光栅和聚光镜射到平行平面镜时，平面镜就产生两路光束：一路自平面镜的A点反射，经右空气室，反射棱镜和左空气室回到平面镜底，经镜底反射到镜面的B点；另一路光在A点折射进入平面镜镜底，经镜底反射到反射棱镜，再经反射棱镜反回，往反经过瓦斯室到达平面镜，于B点和第一束光会合，一同反射到折光棱镜，再经90折射后进入物镜。由于这两束光的光程和通过的气体介质折射率不同，在物镜上就产生干涉条纹。条纹中有两条黑条纹和若干条彩色条纹。条纹经过测微玻璃、分划板、场镜到达目镜。由于光在通过气体介质的折射率不同，干涉条纹才会产生移动，所以在空气室和瓦斯室内都充入新鲜空气时产生的条纹为零。我们在使用前对零（对基准线）就是根据这一规律进行的，如果在对零时吸瓦斯室内的空气不新鲜（含有瓦斯）或和待测地点的压力不同，对出的零位就不准，测得的瓦斯浓度也不准确。在使用中瓦斯室内吸入的瓦斯浓度不同，气体的密度不同，就引起折射率的变化。光程差也随之发生变化，干涉条纹产生移位，通过目镜看到条纹移动的距离，测出瓦斯的浓度。当测瓦斯地点的气体压力和温度变化时，瓦斯室内的含瓦斯气体的压力和温度也随之发生变化，会因此产生附加的干涉条纹，也就是说现场测的瓦斯浓度不是该地点的实际浓度。因此需要用以下公式换算出实际瓦斯浓度：XX式中：X实际瓦斯浓度X测得瓦斯的浓度P测得地点的大气压力P是标准大气压T绝对温度,T测得的温度（273测得温度）例：测得某地点气压为770mmHg，温度30，瓦斯3。问：真实瓦斯浓度是多少？已知：大气压力为770mmHg，温度30，瓦斯3求：真实瓦斯浓度解：XX33.061%答：该地点的实际瓦斯浓度为3.061%。使用光学甲烷检测仪下井前应做的准备工作仪器下井前必须进行完好检查，不合格的仪器不得下井。1、检查药品性能检查水分吸收管和二氧化碳吸收管中的硅胶和纳石灰是否失效，如硅胶变色，纳石灰变色、变软、出现粉沫为失效，应更换新药品，如使用氯化钙要制成2mm5mm之间大小的块，颗粒的大小都会影响测定的结果。2、检查气路系统检查气路和仪器的气密性，先整机后分断。检查气路的通气状态，放开进气管，握压气球，如气球能1分钟复原为通气正常。3、检查光路系统检查大、小数的灯泡是否明亮。检查光谱是否清晰。旋转目镜筒，调整到分划板刻度最清晰的位置。4、利用经验校正法对仪器进行校正1、对 零在新鲜空气地点，选择与待测地点温度基本相同的地点，先把小数回零，握压气球5-7次，按住大数开关，转动粗动手轮，把第一根黑基线对准零位，然后盖上粗动手轮保护盖，再按住大数开关，观察所对的零位是否移动，如没移动，记住所对的基准线，如有移动重新对零。 2、测定测沼气方法1、把胶管伸到要检查的地点挤压气球6-7次。2、观察光谱移动距离。光谱不超过整分时、转动微动手轮，把光谱基准线回到零位、读出沼气几厘；如光谱移动超过整分的位置时，可把光谱的基准线回到整分位置、然后观察微动刻度盘、大数加小数读出沼气浓度几分几厘。用光学甲烷检测仪测定二氧化碳1、先测出底部瓦斯浓度2、甩掉纳石灰管再测出混合气体的浓度。3、换算：(混合气体瓦斯浓度)系数0.955二氧化碳浓度注：测二氧化碳时、测沼气和混合气体要在同一地点、同一位置。光学甲烷检测仪在使用中的注意事项1、携带和使用检测仪时，应轻拿轻放，防止碰撞。2、在对零点时要注意气压、温度、近量和待测地点相同。3、一台仪器不能在井下连续工作，保证毛细管内的空气新鲜。4、测量地点的气压、温度高时，要注意换算得出的结果。二、便携式甲烷检测报警仪便携式甲烷检测报警仪是一种携式可连续测定环境中瓦斯浓度的电子仪器，当瓦斯浓度超过设定的报警点时，仪器能发生声光报警信号。优点：它具有体积小、重量轻、携带方便、读数直观、能连续检测、会自动报警等。缺点：检测范围小、误差大（和光学相比）。测量范围：一般在04或05，误差范围一般在1个点有0.1%的误差。目前在我们这个地区使用的便携基本上都是热催化式甲烷检测报警仪。热催化式甲烷检测报警仪由传感器、电源、放大电路、报警电路、显示电路等主要部件构成。其中传感器是这台仪器的最主要的部件，由瓦斯与传感器接触时就会发生热反应，把瓦斯的浓度值变成电量，由放大电路放大后送给显示和报警电路。传感器（热催化元件）是用铂丝按一定几何参数绕制的螺旋圈，外部涂以氧化铝浆并经锻烧而成的一定形状的耐温孔载体，在其表面浸渍一层催化剂。涂有催化剂的检测元件叫黑元件，没有涂催化剂的补偿元件叫白元件。黑白这两个元件分别接在一个电桥的相邻桥臂上，电桥的另两个桥臂分别接入适当的电阻。R3R1白黑R4R2电桥电路原理图当一定的工作电流通过检测元件时，黑白元件被加热到一定的温度，当含有瓦斯的空气接触到黑元件时，空气中的瓦斯被燃烧，黑元件上的温度升高，使铂丝的电阻值明显增大，电桥就失去了平衡，输出一定的电压，根据电压的高低测出瓦斯的大小。在瓦斯浓度低于4时，电桥输出的电压与瓦斯浓度基本上是直线关系。当瓦斯浓度超过4时，输出的电压就不再与瓦斯浓度成正比关系。所以这种甲烷检测报警仪只能测低浓度的瓦斯。便携式甲烷检测报警仪的使用1、便携式甲烷检测报警仪在每次使用前都必须充足电，保证可靠的工作时间。2、使用时首先在清洁空气中打开电源，预热15分钟，观察批示是否为零，如有偏差，应进行调整。3、测量时，用手将仪器的传感器部位举至或悬挂在测点处，经十几秒钟的自然