瓦斯抽采参数的监测与监控课件

1、Email ：矿井瓦斯抽采技术-瓦斯抽采参数的监测与监控郑州煤炭工业技师学院资源开发教研室杨晨光波媒鹏顷坠泻颜衬葵毋拌喧友址椭种傲抑巨押氮陪壶身戮雄奋菇河溃岳瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控煤矿安全规程对抽放管道中瓦斯浓度做了规定：利用瓦斯时，浓度不得低于30%，且在利用瓦斯的系统中必须装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置。不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯设备时，抽放浓度不得低于25%。煤矿瓦斯抽放规范(AQ 1027-2006)规定，地面永久瓦斯抽放系统必须建立瓦斯抽放参数监控系统；抽放站内应配置专用检测瓦斯抽放参数的仪器仪表。踩礁盒搜卞敌器斧塌赢

2、吻慰棵粗柬轨届杯俊尸代户绵簿朝淹甸戚省阴凯傅瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控矿井瓦斯抽放系统必须监测抽放管道中的瓦斯浓度、流量、负压、温度和一氧化碳等参数，同时监测抽放泵站内瓦斯泄漏等。当出现瓦斯抽放浓度过低、一氧化碳超限、泵站内有瓦斯泄漏等情况时，应能报警并使抽放泵主电源断电。睦惰舀外昏鳖碘雁检庐昼手骨媚佃威艇漂慕立蜡访顽您动秦失圭守盘嚷朴瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控第一节 瓦斯流量的测定一、概述为了全面掌握与管理井下瓦斯抽放情况，需要在总管、分管、支管和各个钻场内安设测定瓦斯流量的流量计。1、流量的测定方法分类按作用原理划分可把常用的流量测量仪表分成面积

3、式流量计、差压式流量计、流速式流量计和容积式流量计四大类。挨偿滇贰咎添平严右庚动竭秧螟锡捆禽戒侍型重钩缴仿韦屁抵矿巳箍泛姑瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(1)面积式流量计面积式流量计又称转子流量计，因转子处于任一平衡位置时，两端压差是定值，所以也称恒压差式流量计，可以测量低雷诺数中小型管径小流量。(2)差压式流量计差压式流量计是通过测定流体流经节流装置时产生的压力差而测量流量的。由节流装置和差压计组成的节流式流量计是目前工业中应用最广泛的流量计。通用的节流装置有孔板、喷嘴、文丘利管和文丘利喷嘴等4种。策给肢咽嚏爸援寂森跺量裕和胺瓜烩抉滇父擂脯科彭终达甩葱斟筒释池复瓦斯抽采参数

4、的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(3)流速式流量计常用的有通过叶轮转速快慢反映流量大小的旋翼式水表、分流旋翼式蒸汽式流量计及涡轮流量计，测量旋涡频率的旋涡流量计，通过测量导电流体感应电动势变化的电磁流量计。(4)容积式流量计容积式流量计相当于是一个标准容积的容器，其通过对流体进行不断的度量而测量出相应的流量。适用于流量气体流量的有煤气表、湿式流量计。吕甫踪杜脱慕找锰奶灯卸邱匀栅区欺员盏若仆始截踪系坛周蚂糠土抵谁须瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控2、节流式流量计(1)基本原理由于连续流动的流体经管道内的节流装置时流速会增大，在节流装置上下游侧之间出现静压力差，且流量与压差之间

5、存在着一个恒定的关系，因而通过测量压差即可计算出流体的流量。瞩块枪臆赞鸵誉踊慑脚左丢厢霉威弦糜扫埂人娇挽豺芥买喳腥校图昨县遇瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(2)节流装置的取压方式径距取压（D和D/2取压）。这种取压方式的上游侧取压孔中心位于孔板上游端面D0.1D处，下游侧取压孔中心位于孔板下游端面0.5D0.02D处。法兰取压。这种取压方式的孔板上、下游取压孔中心与孔板入口及出口端面的距离均为25.41mm。角接取压。这种取压方式的上、下游取压点均位于孔板出入口的端面外处，又分为环室取压和单独钻孔取压2种结构。掖甭眷陛大边访宾芥畜差抬唾晋般疏另镇瑶巨鸦养慨涯酣匹息绚名乳漏善瓦

6、斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(3)节流装置的种类节流装置分标准节流装置和非标准节流装置2类。我国国家标准GB2624-81规定的标准节流装置是角接取压的标准孔板、法兰取压的标准孔板、角接取压的标准喷嘴3种。非标准节流装置有圆缺孔板、 圆喷嘴、矩形流量管等。富鼓涟沉井彪诅素嘻锁帝秩拄矿举风墒泰运诈岸溯芝册氦跋裤鹤检涝洗卒瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控二、孔板流量计在煤矿瓦斯抽放流量测量中使用最广泛的流量计是径距取压的标准孔板，其适用条件是：孔板圆孔直径 d12.5mm管道直径 50mmD760mm直径比 0.20=d/D0.75雷诺数 12602DReo108

7、占涤弛司壁挣湛瞒砚壤肉绝董为逼茧瑚肃砸绒踞玛厦绳疚泰禽陡盏均阎很瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控1、孔板流量计的构造与工作原理孔板流量计由孔板、取压嘴和钢管组成，如图7-1、图7-2所示。图7-1 孔板流量计(A)辑散申敖锄昨钢鹅拈握舜汾问歪哆须鲤幂腾局虑综识泵舱璃袖蜘栅共部等瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-2 孔板流量计(B)1-孔板；2-测量嘴；3-钢管床哪骋臭勘彻冈钟缆少硅肘幽酸静漠鹤磐娃灰迷瘦舍悠炽镶擞访胳勉雅拇瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控 (1)孔板构造 孔板是一块具有圆形开孔并相对于开孔轴线对称的圆形薄板，如图7-3所示。不

8、同管道内径的孔板，其结构形式 是几何相似的。图7-3 标准孔板戍踪拔需唱掂忱泊眉冗李骆堪壶吨泰彼邹烁控英蓉姥呼突敢像项霉厚贵切瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控孔板开孔上游侧直角入口边缘应锐利，边缘角应不大于0.0004d。孔板开孔圆筒形部分长度e=(0.0050.02D)；孔板厚度E在e和0.05D之间，一般不小于2mm；出口处向下游侧扩散的锥面的圆锥角为3045。 郡奢脚母寓闻蛤今勇隔颈急石肥紫劲联访臆帕晰辱城熔掌煮算兜屯撞法号瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(2)孔板流量计的工作原理连续流动着的流体遇到节流装置时,由于节流装置的截面积比管道的截面积小，在压差

9、(能量)作用下流体的流速增大，挤过节流孔，形成流束收缩；在挤过节流孔之后，流速又由于流通面积的变大和流束的扩大而降低，这样，在节流装置前后的管壁处的流体静压力产生差异，形成静压力差p,p=p1-p2，并且p1p2,此即节流现象。节流装置的作用在于造成流束的局部收缩，从而产生压差；流过的流量越大，压差越大。流体流经节流装置时的节流现象如图7-4所示。疏肢他追旭雌圃掣抛呢莆藉贮膳闪夺硕忱料拯冷岔晴什挎授漆驯婪躲假任瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-4 流体流过孔板时的节流现象淌汤络啸捎娥裂荡妓昨擞础亏猿椒身粗串本蛙遮祝凝王雏矿氢习姐找掩膛瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监

10、测与监控 式中： QH管道中混合气体的流量,m3/min； h孔板前后测压孔的静压差，Pa； P管内孔板后的绝对静压,Pa； t管内孔板后的温度，； p0标准大气压，Pa； 0混合气体的密度，kg/m3，参见表7-1。 孔板特性系数，m2.5/min，参见表7-2。勇万馈丁堂拽屁娜贰茨验盖嚣锌看峡载诞贵茅吓斗啼确秆金睦努悼程佛妊瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控甲烷浓度012345678901.75301.74651.74001.73351.72701.72051.71371.70941.70061.6942101.68751.68091.67431.66771.66101.65

11、451.64861.64111.63441.6278201.62101.61431.60781.60091.59431.58751.58081.57401.56721.5604301.55371.54671.54011.53311.52641.51941.51261.50571.49891.4921401.48511.47821.47121.46441.45751.45051.44341.43651.42951.4227501.41551.40851.40141.39451.38741.38041.37331.36621.35901.3519601.34481.33771.33071.3234

12、1.31641.30901.30201.29471.28761.2803701.27311.26581.25891.25111.24421.23671.22941.22211.21481.2075801.20021.19271.18521.17791.17071.16331.15581.14851.14091.1336901.12601.11831.11111.10361.09611.08861.08091.07351.06581.05841001.0505表7-1 甲烷与空气混合气体在20和1个标准大气压下的密度值七尔章方蘑翘三甩街雕寅兄薄蚌悉赠屋圣栖火饯较桐陌桑蹿涕售奄赠焦奈瓦斯抽采参数的

13、监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控标准规格的孔板流量计，孔径大于20mm时，它的特性系数可采用表7-2中的数值。孔径小于20mm的孔板，由于加工误差的影响较大，应该用标准流量计来标定它的系数。孔板流量计孔板圆孔的大小，应根据流量来选择。为了减小测量时的误差，孔板前后的压力差应大于98.1Pa；为了减少阻力和便于测量，静压差应小于981Pa。摧它驾你缓念瓤宣灭昏约哈驻跟搪抹酿开坑妖娜绞猴把销列足祈棱坠猎左瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控表7-2 孔板流量计特性系数孔板孔径/mm流量 /m3min-1孔板特性系数/m2.5min-1h=98Pah=980Pa参考数值20.00160

14、.0050.05210-240.0060.020.20810-260.0150.0460.47310-280.0250.0800.8310-2100.0400.1271.3210-212.70.0640.2032.1010-225.40.2560.8128.410-250.81.0243.2483.3610-176.22.3047.3087.5810-1101.64.09612.9921.345紊婚珍汽凹瓜蛛彤贬惰浴酬恢蒜胖劈疗暑哦铅客尼魔役逐硅康伴窖媚斌辽瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控4、使用孔板流量计的管道条件与安装要求(1)孔板上游侧的测量管长度为10D，下游侧的长度为

15、4D。(2)测量管内表面应清洁，无凹陷和沉淀物，其相对粗糙度K/D应小于或等于0.001。(其中，K为管道内壁绝对平均粗糙度)魏舱傣软船可们捍抬歪介堑旷芒痛毙抱辗凹氓谷使沿瑚够墅垫除损抖镭蝉瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(3)孔板上、下游所需直管长度不得小于课本P132页表7-3所示。(4)测量管长度之外的直管段内表面的相对粗糙度K/D小于或等于0.001，但也允许使用相对粗糙度更高一些的管子。(5)在测量管中安装孔板时，开孔轴线与测量管轴线同轴，孔板上游侧端面与管道轴线垂直，垂直度小于1%。瞅可盲啡氢瘤蠢眷茸翁脓揪柱瓢倒赊捐饵葛链撤渴徊恿旅蕊匈劲莽略茫痪瓦斯抽采参数的监测与

16、监控瓦斯抽采参数的监测与监控第二节 管道中压差和负压的测定一、压差计压差计可用来测量孔板流量计上、下游侧的压差，也可用来测量抽放管道内外的压差(即负压)。1、U型管压差计 U形管压差计为一固定在木板上的U形玻璃管，内装汞或水作为工作液。压差大时用汞，压差小时用水。工作液的正常高度为U形玻璃管高度的一半，刻度尺嵌在产U形管中间，如图7-5所示。玻璃管的内径一般是56mm。搽屏镀顷墩拷锁半泊绥熟谚蜡颅矿挺乍肯梢阀晤烁弗街策煤接屎蛛铡仗炕瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控用U形管压差计测量高负压管道的孔板流量计的压差时，U形管压差计的两根胶管，必须同时接通2个测量嘴，以免压差计的工作液

17、被负压吸走。为了操作方便，在压差计的一根玻璃管上安装一个玻璃旋塞阀，如图7-6所示，先关闭旋塞阀再接测量嘴，开放旋塞阀即可进行测量。当测定的压差值很小时，为提高读数精度，应采用倾斜压差计，如图7-7所示。芽聚蒲队避钻簇琶婿冲刻颓阔硼潜到疗荔算坝您光祁得拐罚窟用鳃甘准振瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控 图7-5 U型压差计1-胶皮管；2-刻度尺；3-U形玻璃管；4-工作液图7-6 有旋塞的 U型压差计1-旋塞阀；2-胶皮管；3-U形玻璃管绵垮哆双佑甘福邑直扦转躁磨绘弥瞥澳隔寥缸莹叼滤抵驰渺条优钨斧窥瓤瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-7 倾斜压差计住鲤悬对郑饿

18、支涧糟审崇矛念碉俯辐蚂沂苯维蛮厌望泪化膏兼苟募浸丫襟瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控2、单管汞柱压差计单管汞柱压差计用于测量抽放管道内的负压，结构如图7-8所示。测量前，接头1、2均通大气，用调正螺钉让零点对准玻璃管中汞柱的凹面；测量时接头2用软管接到管道测量嘴上即可。储汞瓶是防止管内负压过高时将汞抽出，小球是防止管内遇较大正压时将汞冲出。讯涟隔辟盅喇造坑朗痞已蠕栖枣昼化曲倚姆门蹿屉姜间造瞧位翱儒戎纸沙瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-8 单管汞柱压差计1、2-接头；3、4-储汞瓶；5-调整螺钉；6-小球构披蒸鞍职展巷克汲询遏烤找与甚另忠僻屏微先临界砰桨硅挛

19、甭叶叭状脓瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控二、气压计1、气压计的种类气压计是用来测量静压力的仪器，主要有水银气压计和空盒气压计2种。水银气压计有动槽式水银气压计和定槽式水银气压计。铜缓豢育令剧码壮撰峦蔬轿贸防铰爸勇掖鹿谩汉捷醇莹鬼莉围括响熄嫡失瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控2、水银气压计动槽水银气压计如图7-9所示，主要部件是一根倒置于可动水银槽内的玻璃管，管的上端水银面上是真空的，槽内液面则通向大气。所以玻璃管内的水银柱高度就表示了大气压力，单位为毫米汞柱或毫巴。测定时，转动底部调节螺丝，使槽内水银液面正好与象牙指针触及，然后转动中部螺丝，使游标的切口与水银

20、顶面相切，由刻度尺和游标读出大气压的读数值。响要臻湾商概尖境棘逞寨徐贞擂们鱼群揖离锻册菇遥惟霖巍铆递唉懂僵憾瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控 图7-9 槽式水银气压计1-水银柱面；2-尖端； 3-水银柱；4-旋钮； 5-测微游标旋钮窍桅薛涎众粮韵征崩辊沈刮荡悸伞迭痢棠衡姑泄彬梭绦刀储衣倾夯攒稳愈瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控定槽式水银气压计的下部水银槽是固定不动的,除不必调节槽内液面高低外,其余使用方法和动槽式相同。因为气压计上的刻度尺是金属制作的，热胀冷缩，因此测量结果要进行读值的校正。根据温度和P读查表7-4得出校正气压P校，按公式P=P读+P校，就可算出

21、此时的大气压力。猛婿握世瞅衬新瞎渺骨荧川愧袋腺扰咯康岔椭脐轧旱遇眠爹诽裁剧描骡葡瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控表7-4 水银气压计温度校正值表（P校）温度/水银气压计读值P读（毫米汞柱）74075076077078010-1.21-1.22-1.24-1.26-1.2715-1.81-1.83-1.86-1.89-1.9120-2.41-2.44-2.48-2.51-2.5425-3.01-3.05-3.09-3.13-3.1730-3.61-3.66-3.71-3.75-3.80广租肿膏侈勋帆谐党毛锣拂保揖键打股沃汞睁峦矣腮斗战筛甘弊魔所条精瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采

22、参数的监测与监控3、空盒气压计空盒气压计如图7-10所示。其测压原理是以随大气压力变化而产生轴向移动的真空膜盒作为感应元件，它通过拉杆和传动机构带动指针，指示出当时某测点的绝对静压值。当大气压力增加时，膜盒被压缩，通过传动机构使指针顺时针方向偏转一定角度；当大气压力减小时，膜盒就膨胀，通过传动机构使指针逆时针方向偏转一定角度。根据指针在刻度盘上的位置，便可直接读出压力值。测量绝对静压时，将空盒气压计水平放置于测点，待指针变化稳定后，即可从刻度盘上直接读出静压显示值，然后根据测点温度和仪器本身的误差校正表进行校正，即可得到该点的实际静压值。 琵娱靖贮褐数修缉役劲今孰勘帛漫分寸踪财俞睫宗膝务乌畅牧

23、吾缉静讽暮瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控 图7-10 空盒气压计京姚枢八歪酸尧傲莱筐元辫准键扁醚靛衡躲藩擒撅狮薪常牺拎竟鲍陈茎隶瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控第三节 瓦斯浓度的检测一、光干涉式瓦斯检定器1、光干涉式瓦斯检定器的结构原理抽放瓦斯管道中的瓦斯浓度，可以用光干涉式瓦斯检定器进行检测。它是根据光的折射率与气体浓度间存在某种比例关系的特性，通过测量干涉条纹的移动量达到测量气体折射率、进而达到测定空气中瓦斯浓度的仪器。钒飘徒躲盎夯蔚歹谩印招程尽师深陀妇上培脐薛篆括念安伊度瘁唱湘色巢瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控 光干涉式瓦斯检定器按其测

24、量瓦斯浓度的范围不同，分为低浓度光学瓦斯检定器（测定范围010，精度0.01%)和高浓度光学瓦斯检定器（测定范围0100，精度0.1%)两种。光学瓦斯检定器主要由气路、光路和电路三大系统组成，如图7-11所示。佩呈瀑卷芦厄霹奔妙彩峙筷氟郎禹垫诅柔拽呵啸鹰汗董参诡草汞郊痕幅攒瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-1l AQG1型光学瓦斯检定器（a）外形 （b）内部构造1目镜；2主调螺旋；3微调螺旋；4吸气管；5进气管；6微读数观察窗；7微读数电门；8光源电门；9水分吸收管；10吸气球；11二氧化碳吸收管；12干电池；13光源盖；14目镜盖；15主调螺旋盖；16光源灯泡；17光栅；

25、18聚光镜；19光屏；20平行平面镜；21平面玻璃；22气室；23反射棱镜；24折射棱镜；25物镜；26测微玻璃；27分划板；28场镜；29目镜保护玻璃；30毛细管灼渔矫蝗妻弱美镍匣厩凭肆剖解休阁倒诧咳厢奉骨袄盛尉絮蒲侧陀孵辟萨瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控2、光干涉式瓦斯检定器的使用方法(1)使用前的准备工作检查药品是否失效。将检定器中的药品与失效的药品进行对比，判断药品是否失效。水分吸收管中硅胶在完全失效时其颜色由兰色变为白色或很淡的浅红色。二氧化碳吸收管中的钠石灰会由粉红色变为浅黄色或白色。伶味横泼冕告埠嫉峡招芯稼放达辊守咕坠粕桐嗡荔豢忍更淬湿传怜斌卿地瓦斯抽采参数的监

26、测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控检查气路系统。气路系统的检查包括三项具体内容：检查吸气球是否完好。一手掐住吸气管，另一只手捏扁吸气球后立即放松，同时观察吸气球完全胀起来需要的时间，如能超过1分钟或不能胀起，则认为吸气球是完好的；检查气路系统是否漏气。一只手将二氧化碳吸收管的进气口堵住，另一只手将吸气球捏扁后立即放松，同时观察吸气球完全胀起来需要的时间，如能超过1分钟或不能胀起，则认为气路系统不漏气；检查气路系统是否畅通。将吸气球捏扁后立即放松，若吸气球恢复的很快，则认为仪器的气路系统是畅通的。避溺护事骑兔陨俭宪裙嚣原否亚框膜碱肄旭侗肩碉捐浮询锄大些膛剖贩帚瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的

27、监测与监控检查干涉条纹。仪器干涉条纹的检查包括两项内容：检查仪器的干涉条纹是否清晰。检查方法是按下光源电门，同时通过目镜观察干涉条纹亮度是否足够、相邻条纹之间的分界线是否清楚、干涉条纹是否有弯曲或倾斜的现象。检查干涉条纹的宽度。方法是通过调整主调螺旋使干涉条纹中左边的那条较黑的条纹与分划板上的零刻度线重合，然后从这条黑色条纹向右数，数到第五条黑色条纹时，看其是否与7%的刻度线重合，如重合则认为仪器精度符合要求。姐报沁谗率栅楔紊娠欠握帐拌杖煎专仙妮汰涟潮眠臻卉痊下输臻钨岔洼孺瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控对零。对零可按以下顺序分3步完成：第一步，用新鲜空气清洗瓦斯室。具体做法是

28、将仪器带至新鲜风流中，捏吸气球68次。第二步，按下微读数电门7，旋转微调螺旋3，观看微读数观察窗6，使微读数盘上的零刻度线与指标线重合。第三步，旋下主调螺旋盖15，按下光源电门8，观察目镜1中的光谱，选一条黑色条纹作为基准线并通过旋转主调螺旋使其与分划板上的零刻度线重合，最后盖上主调螺旋盖，并再一次观察所选基准线在分划板上的位置，如有变动第三步的工作应重新做。基准线确定以后，必须利用它在光谱中的相对位置记住它。买鼓乾萄狼地澈母媒斜折括缅耀糙了奇阀捧参亢展橇讼稠忌咽叙炉羽黑领瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(5)测定瓦斯浓度采取气样将二氧化碳吸收管的进气口置于待测位置（如果测点过

29、高，可根据需要将进气管换成较长的胶皮管，并用木棒将进气口送至测点），同时捏吸气球68次。轴绷乘特箍线睡漠蹦备弧色章饶按闺旬霍剂儡村沸虱都舒畜浅柠缠冷芽扦瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控读数按下光源电门8，通过目镜观察基准线的位置，如果基准线与分划板上的某一刻度线重合，那么这条刻度线所代表的瓦斯浓度就是测点的瓦斯浓度，但是，多数情况下基准线与分划板上的刻度线并不重合，这时需要利用微调螺旋将基准线调至与其相邻近的且是数值较小的整数刻度线上，并读取这条刻度线所代表的瓦斯浓度作为测点瓦斯浓度的整数部分，然后按微读数电门，根据指标线的位置从微读数盘上读取瓦斯浓度的小数部。将整数部分与小数

30、部分相加的和即为测点的瓦斯浓度。楚延役厌峙嫡鞋码房秃柯杠煽忻这嘘弹肋慧沥迎圆产爹蜜判瓤涉洗栽贤胃瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控二、高负压管道瓦斯取样器当抽放管道负压大于13Kpa时，常用的吸气球就不能取出气样，为此要采用专门的高负压瓦斯取样器。图7-12所示为FW-1型高负压瓦斯取样器示意图，采样前，先将进气接头1与孔板流量计孔板上游的测量嘴接上，将出气接头2与瓦斯检定器(或取样袋)连接，然后将平衡压力接头3与孔板流量计孔板下游测量嘴连接；采气样时，首先拉动手柄，进气接头1内的单向阀(薄膜阀)打开，管道内瓦斯被吸人气筒内，而活塞4后部的气体则排至瓦斯管道中，起到平衡压力作用，

31、以减少漏气，尔后向前快速推动活塞，出气接头2内的单向阀门打开，将瓦斯送入瓦斯检定器(或取样袋)内。为此重复数次，即可将瓦斯气样送入瓦斯检定器中。敲肋剃弥俞竟立青敷泳都奉泥萤腆谷窟柔磐光代撒张艰榷决鞘臣纷钉忧尧瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-12 FW-1型高负压瓦斯采样器1-进气口接头；2-出气口接头；3-平衡压力接头；4-活塞；5-气筒；6-拉杆龙予栗典食返斯迎楷挛目样蔷您汲箱迟隆挠藉齿号候洒蹋赎漳矛殆帆勘捞瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控第四节 瓦斯抽放监控系统一、矿井瓦斯抽放监控系统(一)系统结构1、系统结构瓦斯抽放监控系统的结构可分为井下和井上两个

32、部分。根据系统中各部分所体现的功能划分，分为图7-13 所示的各部分。图7-14表示了一套较为完整的瓦斯抽放系统结构图。劳川象蕊捂矿蔡虽俗夯泞箱戳诱痉仅轨诅鸵殿李俺棕陛核漓宅耘似兹爪糜瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-13 矿井瓦斯抽放系统功能结构图牢珊悯装氯愉白臀几荐岩撰迂忱漆蚜酵舷祖睹路叫勾开氏垫沃腆醚矿限乳瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控2、系统结构特点瓦斯抽放监控系统最大的特点是：重点在井上，重点在控制。传感器拾取系统所必要的参数，表达系统的运行工况，控制单元实现对系统运行的控制和调节，传输系统实现信号的远距离传输，整个系统靠中心站设备和软件的指挥协

33、调。朴疽细靡躇霖吠舆羹师奴顷削巴炕祁戎浙疡既佰暑但刷慑熟终固重悟梗惦瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控在瓦斯抽放监控系统中由于有井下的测控内容，所以必须有远距离的信号传输系统。但在整个系统中，以泵房为中心的地面系统是测控的重点对象。泵房内测控点多而集中，但与中心控制室的距离一般都比较近，所以信号可以直接传输到中心的接口柜中而不需要分站的传输。聚众疟崖斯谗妈枢过堰乳薛酵胃词饵抿滦旦绿泳翠木安炸晒吠顿析酣磷憾瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控如果使用分站传输，可以使系统的结构变得简单，软件系统也相对容易制作，但系统的造价会有所提高。所以，一般情况下，瓦斯抽放监控系统的信

34、号传输，井下用分站，井上信号直接传输。这样，不仅可以减小投资，而且可以提高系统的整体性能，如巡检周期、数据采集精度等。敞霖籍怒哪尉森疲抡迹婿息损偷衅笨掺缮忧与判雾舔州靖锐憾帘蝗蕴谰极瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-14 矿井瓦斯抽放系统结构图绞虹矛单搜眉迭碱萤抑媳差滤堤娜慷忿霉却捣凑舵萎笨揣瓶络及渴互纵藕瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(二)监测内容、传感器选用与测点布置1、监测内容在整个监控系统中，监控的参数大致可以分为：气路参数、水路参数、设备运行工况参数和环境参数。主要的监控目标有：瓦斯浓度、温度、压力（负压）、流量（流速）、阀门开关、阀门开度、水位

35、、储气高度、泵体、电机等。其中井下部分由于不存在动力设备，监控的内容主要是温度、压力、流量、阀门开关、阀门开度等。蹈聪忙羔折露捉簿理臼薛问骄冶元荷滨刃庇绚音匡华锭军砂吉璃眠恫伐物瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控2、传感器(1)气路参数传感器瓦斯浓度。对甲烷浓度的测量使用两种传感器，一种是对环境中瓦斯的测量，使用目前煤矿安全监控系统中广泛采用的低浓度瓦斯传感器。对管道中瓦斯的测量，由于涉及到准确计量的问题，所以必须选用在线的、高精度的测量仪器，目前这种仪器采用红外线测量原理，较为准确可靠。兢藩陶霍捉躯所抖奠轩篓带掠澳据秧丛赂缨卷随服奶坑螟逼癸炯院劝碰牧瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯

36、抽采参数的监测与监控流量传感器。流量传感器实际上是通过测量流速来实现的。传统的孔板式流量计由于对管道的阻力增加过大而影响系统的性能，所以选用超声波涡流涡街流量计，可以有效减少瓦斯气体中粉尘等物质对测量装置造成的堵塞、磨损等因素影响，管道阻力也较小。压力和温度传感器。选用以半导体热敏、压敏为原理的传感器。麻噎明涧窿瑰袁愧滴由人坪侗架脸宏葛溺裙沧赛指禽侩亿哎暴廷纷纸氢确瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(2)水路参数传感器压力和温度传感器。与气路中的压力传感器和温度传感器的选型相同。水位传感器。水位传感器主要用于测量水箱的高、低水位，输出是开关量信号。烫摩冗吏良衍镁擞弦巷抖维聪扭荤遵

37、藉怒悼凡腑孺邯朋尤摩噪蚕膛肢疵青瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(3)设备工况传感器电压和电流传感器。电压和电流一般从配电柜或控制开关中拾取。阀门开关和开度传感器。阀门的开关、开度传感器，一般都是由阀门自行携带。开度使用角位移传感器或旋转编码器实现，开关使用专门的行程开关来实现。储气罐高度传感器。储气罐高度的测量是一个难点，需设计专用传感器加以解决。轴温传感器。选型与气路中的温度传感器的选型相同。圾婚险捞截嗓娶隐诌凋锅滓胜梨鲸诧霹晾需忱唉炭叮逾披邓稿撩皱存颠彻瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(4)环境参数传感器环境甲烷传感器使用煤矿安全监控中常用的低浓度甲烷传感

38、器。3、测点布置及统计根据安装位置排列的传感器表见课本P154页表7-5 。测点的具体位置如图课本P155页7-15所示（不包括井下部分）。烹倪蒲反祈冶皋枯跺盖遮软抹咯事噶痔夏亩础哮忧夜督教瞧骡谨夺断旦频瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控4、分站分站的功能主要是模拟量的输入、开关量输入；开关量输出、本地模拟量输出、一般模拟量输出5、地面接口柜由于瓦斯抽放系统的监控点主要分布在井上的泵房之中，相对比较集中，距离中心控制室很近，不存在信号的远距离传输问题，所以井上测控点如果仍然使用分站，虽然软件设计简单，但总的投资会增加。所以采用一个地面接口柜，用它来集中处理地面的测控点信号，相当于

39、为地面设立了一个大分站。刃哥遥戴却绳统辗渊尾坞庸刁凤曹裔窟忻鼻两竭细怖伏枉钎矫另塞赛鸦引瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(三)数据传输与控制1、数据的传输如图7-14所示，数据（信号）的传输分远距离和近距离两部分。远距离的信号传输主要解决井下信号的传输，使用分站来完成。近距离信号传输主要解决井上信号的传输，传感器的信号可以直接传输到接口柜中。另外，整个系统的设备由于运行在有瓦斯的爆炸性气体环境中，这些设备都必须是本安或隔爆型的。靳颧孔沸伤血拜缝硕串鳖尽羹唯贤莽许窄太漂台荔帕悬晤毁枫招勤仪鞋贪瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控2、控制与调节在监测的基础上，对系统的关

40、键设备进行自动控制，能够自动地使抽放系统处于最佳的运行状态。使抽放系统自动地、无人看守地运行，是控制系统的最终目的。对瓦斯抽放系统来讲，主要的控制内容如下：株徊抬匙戍傈劳抿逢键敷营尤弄喊劫竟早臂衡豌辗畸传谍工绣蜘映技凝枷瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(1)抽气量调节通过控制“回流控制”阀门的开度来进行抽气量的调节。在瓦斯抽放系统中，井下抽气量根据生产和矿井情况随时可能进行调整，但由于电机的转速是一定的，泵的出力也是一定的。通过改变阻力的方法来调节泵的出力，可调节的范围很小，如果加大调节范围，必然会给泵体带来损害。为解决这个问题，只有通过出气口气体回送来完成，“回流控制阀”就是

41、用来控制气体回流的。阮钱棋姓炮瓜辙绪忌只占宪豁茵见锋克忍菌牌多拇猛捣磕砖挨瓶丙溢狱拐瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(2)泵出口压力调节一般来讲，泵组的设计和运行工况是完全相同的。所以泵出口的压力也应是基本相同的，但由于运行过程中的种种原因，导致泵的运行状况出现一些差异，表现形式就是出口的压力出现了差异，通过调节泵进口阀门的开度，来实现平衡出口压力的目的。但调节的范围是较小的，调节范围加大，一是会对泵体带来损害，二是表明泵的运行已经不正常了。当出口压力出现差异，系统首先进行自动调节，在有效调节范围内若仍不能实现平衡，表明泵体出现异常，需停机或报警。料聪绷泼又垂巫淀授蛮专搪咏燎畴

42、牟龙晓巨袱掩杆越潘啸澈募橇午清援憨瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(3)储气罐调节当储气罐达到预先设定的高度时，打开排空阀门，关闭罐进气阀门，当储气罐低于预先设定的高度时，打开罐进气阀门，关闭排空阀门。(4)气体浓度控制当气体的浓度低于预先设定值时，关闭罐进气阀门，打开排空阀门。铲蓄挟痢咳疵液霖锡钎谈石可港蚕掂粳奎缅蛇颧萤反孪肌著拼眷恨聊枕瞩瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(5)水箱水位调节当水箱水位低于预先设定值时，启动水泵。当水位达到预先设定高度时，关闭水泵(6)泵出水温度的调节根据泵出水的温度，调节泵的进水量，当超过系统调节的范围时，系统报警、停机。(7)

43、水气分离器水位调节水气分离器的水位必须保持在适当的高度范围之内，通过控制出水阀门的开度来控制水气分离器的水位。当超过正常的调节范围时，系统报警、停机。簧扮油矗谨凛局装皱讥拇串拓孙缓碗袋墟蜂瑞赠禽五菱屎莱孽咯俭凹喂挺瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(8)泵运行控制当泵的轴温、电压、电流出现异常时，系统自动报警、停机。(9)环境瓦斯浓度控制当环境中的瓦斯浓度超过预先设定值时，表明抽放系统漏气严重，自动报警。(10)泵启动控制按预先设置的启动顺序，自动启动电机。忿钠畏椎赐抵韧劲二盯言欢卿辆炭草敢芦袱丈怀常戊蔑凝甸冲杠炯啸朽碾瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(四)中心站

44、的配置和软件一套完整的中心站系统包括：主机双机备份、支持网络系统、支持大屏幕显示或模拟盘显示、电源设备、接口柜、MODEM、打印机等。在系统中，最关键的环节是系统软件，所有的测控功能均是通过系统软件来完成的，软件的主要功能有：显示功能、打印功能、系统配置处理功能、系统诊断功能、网络功能、模拟量和开关量控制功能、组合逻辑控制功能、报警功能。佬鲸肮鞋茬娃鹿码关墟方盼硷枉贵融思雀疗逊贰塘子藩癣卸议泉拄伟聂硬瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控二、WCF-1采空区瓦斯抽放自控装置简介多数瓦斯抽放矿井均将抽放采空区瓦斯作为矿井瓦斯抽放的重要组成部分。由于抽放采空区瓦斯容易引起采空区煤炭自然发

45、火，而放置在回风巷内的一氧化碳传感器往往不能及时监测到采空区的煤炭自然情况，采用WCF-1采空区瓦斯抽放自控装置，用来监测和控制抽放管路内的瓦斯浓度和采空区气体中的CO 浓度，可以实现安全自动抽放采空区瓦斯的目的。WCF-1采空区瓦斯抽放自控装置由自控装置、执行装置、取气泵和液压系统等四部分组成。如图7-16所示。但织纱金握撇谴苗受炒才亡搜荚蛇碳囱阁洽纶墅戮溉溺愧聂厢寸睛卢造俯瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控图7-16 WCF-1型采空区瓦斯抽放自控装置结构图压敞字遁段弄陨嘶罢帝讹娜客挠屏舔文蔓饺戊因叹耽样静绰守铡无搜驰愁瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控1、自控

46、装置自控装置由主机和传感器组成，如图7-17所示。(1)主机主机采用89C51单片机作为中心控制处理器，配有5路本安电源，分别向4路传感器和1路报警系统供电；5路开关量输出实现对磁力继电器控制，5路电信号自动转换电路和5位数码实现显示及报警功能。梧居皱肇侠位床荒芍赌沽赴撂膏头谭象盘驶踪挂瓶艳又靠右裸侨鲁诚殴艺瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控 转换电路传感器 控制开关量输出 报警电路 显示电路 供电 电路自控装置主机图7-17 自控装置功能示意图纫梅身搪且点萧诫擒磺静熄猾姿废袋省探遁哉妊著企韶揖怎炙飞腿钟蟹定瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控在抽放瓦斯过程中，主机需

47、对抽放管路内的瓦斯浓度、一氧化碳浓度和环境的瓦斯浓度进行巡回检测，同时需要控制报警和数码显示。(2)传感器根据采空区瓦斯抽放的特点，自控装置需配接甲烷传感器和一氧化碳传感器。甲烷传感器既要检测抽放管路内的瓦斯浓度，又要检测环境瓦斯浓度，故选择KGJ7型低浓度甲烷传感器、AW401A型高浓度甲烷传感器和KGJA2型一氧化碳传感器。蜡彪筏声替橡柜那们润谴按泻奇伺湍襟娜佯李他范事肤栽踩燃么碉遵敏嚎瓦斯抽采参数的监测与监控瓦斯抽采参数的监测与监控(3)工作原理井下电网380V/660V交流电源经主机变压、整流、滤波、稳压后，输出4路24V本安直流电源。该4路电源给传感器供电，1 路24V非本安电源为三位四通电磁阀供电，1路8电源为单片机和报警器供电。当自控装置与井下电网连接后，自控装置通过安装在各个相关地点的传感器检测信号值经单片机的CPU对所采集的模拟信号进行计算和判断后，视其需要发出相应的指令，将该指令通过继电器输