瓦斯检测技术.ppt

27 03 2020 1 矿井瓦斯检测技术张得青新密市煤炭学校 27 03 2020 2 27 03 2020 3 27 03 2020 4 郑煤集团董事长孟中泽 在2012年3月21日在巩义 新密等地检查时发现三项一是通风问题 二是质量标准化问题 三是对瓦斯检查员 瓦斯检查员对瓦斯知识知之甚少 27 03 2020 5 内容提要 光学瓦斯鉴定仪的概述 结构 原理及使用方法等 课时安排 2个学时 要求 使每个学员必须熟练掌握光学瓦斯鉴定仪的结构 原理及使用方法 学习目的 使我们每个安全检测人员在煤矿的井下能够熟练掌握瓦斯检测及光学瓦斯鉴定仪的正确使用方法 为煤矿的井下服务好 使煤矿井下的事故降低到最低限度 27 03 2020 6 四个始终保持1 求实务实真抓实干2 积极向前奋发有为3 勇于实践大胆创新4 治理隐患自查瓦检班组长四勤1 勤用脑2 勤用嘴3 勤用眼4 勤沟通 27 03 2020 7 新密市永祥煤业入井前宣誓 我是俺家顶梁柱 我爱家庭 爱煤矿 我保证安全生产 请领导家人放心 27 03 2020 8 矿井瓦斯检测技术世界上最早并没有什么先进的瓦斯检测仪器 只是有个别人找到一种鸟 这种鸟儿也就是千丝鸟 它对矿井瓦斯特别敏感 瓦斯一旦超限 千丝鸟的头就会歪在一边 而把它带到瓦斯浓度较低的地点时 这种鸟的头就直立起来 所以 当时就是用它检测瓦斯的 27 03 2020 9 到了1817年英国的发明家 戴维发明了矿坑安全灯 它的工作原理是 根据矿井瓦斯浓度的爆炸下限 遇火源即燃烧的道理 是将含有瓦斯混合气体吸入到灯内 在灯芯周围进行燃烧 火焰呈淡蓝色 瓦斯浓度越高 不能超过爆炸下限 蓝色火焰也就越高 矿坑安全灯的火焰高度与瓦斯浓度的关系是呈正比的 它的测量范围是在0 4 之间 用它进行瓦斯浓度测量时 很大程度是取决于操作者的鉴别能力 所以用矿坑安全灯测定瓦斯浓度时 其精确度较低 27 03 2020 10 到1856年德国发明了光学瓦斯检定器 这种仪器是德国的发明家 雅明发明的 取名雅明干涉仪 它的精确度为0 5 不太精确 而到了1927年日本东京理工大学士井先生将雅明干涉仪加以改进 在保持同样精度的基础下 体积减小一半 更适合于携带 在1951年取名为理研 17型的光干涉瓦斯鉴定仪器 在1952年研制的为理研 18型 而后陆续研制出21 28型 27 03 2020 11 在1953年 我们国家与苏联建立了外交关系 当时我们国家称苏联为 老大哥 苏联就把这项技术资料透漏给了我们国家 国务院把这项任务就交给了云南厂制造 厂子在云南建成后 就在同年就制造出了第一批瓦斯鉴定器 取名为AGJ 1型 当时我国的技术力量有点薄弱 在制造上 质量上都不够过关 再加上当时我们国家的小煤矿发展速度慢 所以生产出的产品销路就不太好 在1958年云南瓦斯鉴定器厂就被迫下马了 27 03 2020 12 1953年中国科学院仪器馆仿制10L型光学瓦斯鉴定器 抚顺煤矿安全仪器厂于1966年正式投入生产 由于这种瓦斯鉴定仪器的性能稳定 精确度高 坚固耐用 因而得到了广泛的应用 我国煤矿普遍采用了这种光干涉瓦斯鉴定仪器 27 03 2020 13 但在我们国家随着煤炭事业的大力发展 瓦斯鉴定仪器厂家也是不断的更新 增加 如 西安也建立了仪器厂 生产的光干涉型甲烷测定器 型号为GWJ A型 后来沈阳也建立了仪器厂 但生产的仪器型号与抚顺仪器厂生产的型号是一个样 是相同的 到2004年扶顺厂改名为 扶顺永庆安全防护装备有限公司 型号为 CjG 10型光干涉式甲烷测定器 27 03 2020 14 西安 型光干涉甲烷鉴定仪 27 03 2020 15 扶顺AQG 1型光干涉甲烷鉴定仪 27 03 2020 16 27 03 2020 17 扶顺AQG 1型光干涉甲烷鉴定仪 27 03 2020 18 甲烷检测仪器目前煤矿的检测仪器基本上有光干涉型甲烷测定器 该仪器可分为两种 有AQG 1型甲烷鉴定器和SG 2型甲烷检定器 检测范围是0 10 或0 100 瓦斯安全检定灯 便携式 大体上有 热效式甲烷鉴定器 热导式甲烷鉴定器 还有甲烷报警器 甲烷载波遥测仪等 27 03 2020 19 27 03 2020 20 27 03 2020 21 27 03 2020 22 1 作为整数读数时 1 0 作为小数读数时 0 02 电源 1 5伏照明灯泡 1 35伏 扁球头 外形尺寸 190 90 38cm重量 1 6kg 27 03 2020 23 瓦斯检测仪器种类 1 光干涉式 2 便携式 1 便携式 优点 1 体积 2 重量轻 操作简单 缺点 1 易吸收多种气体 2 元件容易中毒 3 井下使较困难 4 测得瓦斯浓度不够精确 2 光干涉式瓦斯鉴定仪 优点 1 精确度高 2 安全可靠 3 操作简单 4 测量范围广 缺点 1 读数受气压 2 高低差 3 以及温度的影响 4 难予实现自动化检测 27 03 2020 24 仪器的结构 1 照明装置组 是仪器产生干涉条纹的光源部分 灯泡额定电压为1 35伏 具有白色反光面的灯泡效果较好 2 聚光镜组 该镜用来会集由光源发出的光 增强其亮度 27 03 2020 25 3 平面镜组 产生光干涉的重要部件 光线经过此镜面后分为两束光线 由于镜座的作用 该镜向后倾斜约55 分 以得到所需的干涉条纹的宽度 通过聚光镜的光线以450交角 射向平面镜 27 03 2020 26 4 折光棱镜组 该镜也是产生光干涉的重要部件 将光线经两次900反射后折回到平面镜 还可导致干涉条纹的宽度 5 反射棱镜组 将光线作900转向 并且当转动粗动螺杆作上下调节时 能移动干涉条纹 棱镜与底座之接触面间用虫胶粘牢 并用压板固紧 当棱镜变位的会使干涉条纹不明或消失 在携带或使用过程中为防止粗动螺杆变位而引起条纹移动 应用护盖盖上 27 03 2020 27 6 物镜组 该镜上的光屏用来改善干涉条纹清晰度 调节物镜前后距离可使干涉条纹在分划板上成象清晰 7 测微组 转动测微手轮时 因齿轮带动刻度盘转动 使刻度盘转动一格相当于沼气浓度含量的确良0 02 刻度盘可估读为0 01 CH4 当刻度盘转动50格时 干涉条纹在分划板上移动量为1 CH4 否则应移动连接座进行调整 27 03 2020 28 分划板 其表面光洁度要求为一级 有效范围为1 6 0 4mm的长方框 在0 10 的范围内 共有21道刻线 干涉条纹经物镜成像在分划板上显示出来 27 03 2020 29 甲烷检测器的用途该仪器主要用于煤矿来测量甲烷浓度 氢气浓度 氨气浓度 在巷道风流的上部进行检测 二氧化碳浓度 硫化氢浓度 二氧化氮浓度 二氧化硫浓度等 在巷道风流的下部进行检测 用法及注意事项待后 27 03 2020 30 27 03 2020 31 光干涉型甲烷测器使用药品要求仪器的外部吸收药管装的苏打石灰 用来吸收空气中的二氧化碳的 其内部吸收药管装的是变色硅胶 用来吸收空气中的水份的 对药物更换是每七天换一次 要根据矿井的实际情况 如 水大的很可能不到七天就得换 如果井下水又不大 二氧化碳浓度又低的矿要延长一些时间换 药品的颗粒不宜太大 也不宜太小 以直径在3 5mm的颗粒 27 03 2020 32 为宜 颗粒太大 吸进的气体与药物接触不够充分 颗粒过小 气体通过时阻力太大 而药物的粉末容易进入气室 而影响仪器清晰度 所以药品的颗粒要求是3 5mm最为合适 27 03 2020 33 光干涉甲烷测定器使用前准备1 检查药品性能 检查变色硅胶 新药是蓝绿色的 一旦失效变成粉红色或白色 再检查钠石灰是否变色 钠石灰新药是粉红色的 一旦失效变成白色或成粉末状 新药的颗粒直径要在2 5mm之间 不可过大或过小 因为颗粒直径过大不能充分吸收通过气体中的水份或二氧化碳 颗粒过小又容易堵塞甚至其粉末被吸入气室内 所以颗粒直径不合格会影响测定的精度 27 03 2020 34 2 检查气路系统 首先检查吸气球是否漏气 用手捏扁吸气球 另一手捏住胶管 然后放松气球 若气球在1mm之内不胀起 说明气球不漏气 其次检查整机是否漏气最后检查气路是否畅通 3 检查光路系统 按下光源电门 由目镜观察 并旋转目镜筒 调整到分划板清晰为止 再看干涉条纹是否清晰 如不清晰 可取下光源盖 拧松灯泡后盖 调整灯泡后端小柄同时观察目镜内的条纹 直到条纹清晰为止 然后拧紧灯泡后盖 装好仪器 27 03 2020 35 4 清洗瓦斯室 在入风井的井下车场 手捏气球5 6次 用新鲜空气把原来气室的气体清洗出去 使气室成为新鲜空气 为什么清洗气室必须在入风井的井下车场呢 因为光干涉仪器受温度 压力及高低差的影响 换气地点的温度与测定地点的温度相差不得超过10 所以用新鲜空气冲洗气室必须在入风井的井底车场进行 5 零位调整 按下光原电门使微读数盘的零位刻度与指标线重合 旋下主调螺旋盖 再按下粗读数光源按钮 调整主调螺旋 同时观看目镜 在干涉条纹中选定一条黑基线与分划板的零位相重合 并记住这条黑基线 然后 一边观看目镜一边盖好主调螺旋盖 27 03 2020 36 观看短片 27 03 2020 37 瓦斯测量 将进气胶管伸入到待测地点 捏动吸气球5 6次 使待测气样进入气室 按下粗读数光源开关 由目镜读出基线在风化板上所处的位置 若黑基线处于刻度板两个整数之间 如1 2之间 则顺时针转动微读数盘 使基线退到较低的整数数值1上 然后按下微读数开关 读出微读数盘上的读数为0 4 则测定气样的粗读数瓦斯浓度再加上微读数盘上的读数为0 4 则1 0 4 1 4 记录后将微读数盘退回零位 27 03 2020 38 二氧化碳浓度的测量用光干涉瓦斯检定器测定二氧化碳浓度时 用测瓦斯的方法 先测出底部瓦斯的浓度 然后去掉二氧化碳吸收管 再测底部瓦斯浓度的同位置 同地点 测出瓦斯与二氧化碳的混合气体浓度 拿瓦斯与二氧化碳的混合气体浓度减去底部瓦斯浓度的差 再乘以换算系数0 955 即为要测定的二氧化碳浓度 27 03 2020 39 例题 用光干涉瓦斯检定器在矿井总回风巷内进行测定工作 在未去掉二氧化碳吸收管时 测得巷道断面下 上 1 5处的读数分别为0 45 和0 68 去掉二氧化碳吸收管后测得巷道断面下1 5处的读数为1 19 试计算并判定该回风巷中风流的瓦斯和二氧化碳浓度是否符合 规程 规定 解 1 风流瓦斯浓度为0 68 2 风流中二氧化碳浓度 1 19 0 45 0 955 0 71 3 风流中的瓦斯和二氧化碳浓度都不超过0 75 因此符合 规程 规定 27 03 2020 40 注意事项1 测定时空气中湿度过大 会使气室玻璃上有雾气产生 灰尘容易附在上面 致使干涉条纹不清晰 因此必须用氯化钙来吸收水蒸气 必要时可在仪器外再安装一支氯化钙吸收管 此外光源各部分接触不良 灯泡走动都会影响干涉条纹的清晰度 2 所测甲烷读数比实际含量偏高 其原因可能是 纳石灰失效或吸收能力降低 把甲烷和二氧化碳的混合浓度误认为甲烷浓度 虽然药品吸收能力很好 但是由于颗粒过大也会引起二氧化碳的不完全吸收 或者由于盘型管被堵塞 如从含量高转到含量低的地点进行测定而读数偏高 其原因可能是吸气球或吸气球到气室之间漏气 进气管路堵塞或被压 也就是前一地区进入仪器中的气体不能被第二地区气体完全置换 所以每班应检查仪器的进出气系统 27 03 2020 41 3 所测甲烷读数比实际浓度偏低 原因可能以下几点 第一 气室上所装盘型管和橡皮堵头以及与空气连接的各个接头有漏气情况 使空气室中气体折射率的差降低 第二 气样入口 气样出口和吸气球漏气 接头不紧 使吸气能力降低 并在吸气时附近的气体渗入气样室冲淡了测定的气体 结果读数偏低 第三 在准备工作地点校正零位时空气不新鲜 或空气室与气样室之间相互串气 27 03 2020 42 仪器在使用中的零位漂移原因及预防光干涉型甲烷测定仪发生零位漂移 俗称跑正或跑负 会造成测定结果不准或错误 发生零位漂移的原因 一是仪器空气室的空气不新鲜 毛细管失去作用 二是 对零 时的地点与待测地点的温度和压力相差较大 三是瓦斯室的气路不畅通 四是气室串气 27 03 2020 43 防止零位漂移的方法 1 经常用新鲜空气清洗空气室 不要连班使用一个检定器 以免毛细管内空气不新鲜 2 仪器对零时 应尽量在与待测地点温度相接近 标高相同的附近进风巷内进行以免因温差 压差过大引起零位漂移 3 经常检查检定器的气路 发现不畅通或堵塞要及时修理 4 仪器不得强力震动 以免出现气室玻璃胶的开胶形成串气造成的零位漂移 27 03 2020 44 读数不准的故障及排除方法可能有这三种原因 第一 压测微玻璃的弹簧片失灵 使测微玻璃转动时与刻度盘的转动不一致 使读数不真实 处理方法是 把弹簧片手略向外歪曲 增加弹力 或更换弹簧片来解决 第二 测微玻璃座底面上和测微螺杆接触处因磨损而出现凹坑 影响条纹移动时的均匀性 使读数不准 第三 平面镜和折光棱镜的倾角变化 使读数不准 27 03 2020 45 灯泡不亮或忽暗忽明应对整个电路进行检查 线接头的焊接部位不牢固 灯泡的旋接部分松动或尾部接触点太短 活动接触 电池 开关 部分进入污染物或生成氧化膜 仪器壳体的接触部分受腐蚀等都和会引起导电不良 在检查时 不得擅自更换电池和灯泡的型号 规格 参数等 如果需要更换 必须与原来的型号 规格 参数及结构保持一致 27 03 2020 46 光干涉型甲烷测定器常见故障与排除 1 检查药品时 如药品失效会发生药品的颗粒变小成粉或胶结一起应及时更换 否则可能使测定甲烷数值偏高 有时甚至可阻塞进气管路 2 气路检查如果发现漏气应想法找出漏气的部位 及时更换吸管或吸气球 如漏气 在接头处应将漏气管头切下 27 03 2020 47 3 检查光路如发现无光 应打开光源盖检查灯泡 及时更换 如灯泡正常则应更换电池 当发现灯光暗红时也是电池用得太久 应及时更换 4 当发现干涉条纹无法归零时 或干涉条纹和分划板的刻线不平行 不要摔打 应找专职校对人员调校 5 当目镜内出现雾气也应找专职人员修理 27 03 2020 48 使用和保养光干涉型甲烷测定器注意事项 1 携带和使用时 防止其他硬物碰撞 以免损坏仪器内部零件和光学镜片 2 光干涉条纹不清晰 往往是由于空气湿度大 光学玻璃上有雾粒或灰尘附在上面以至光学系统有毛病造成的 如果调整光源灯泡后不能达到目的 就要由修理人员拆开进行擦拭或调整学路系统 27 03 2020 49 3 测定时 如果空气中含有一氧化碳 硫化氢等其他气体时 因为没有这些气体的吸收剂 将使瓦斯测定结果偏高 为消除这一影响 应再加一个辅助吸收管 管内装有颗粒活性碳可消除硫化氢影响 装有40 氧化铜和60 的二氧化锰的混合物 也可消除一氧化碳的影响 27 03 2020 50 4 在火区 密闭区等严重缺氧地点 由于气体成