CN105758969B - 一种矿井下用气相色谱仪及使用方法 - Google Patents
一种矿井下用气相色谱仪及使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种矿井下用气相色谱仪及使用方法，包括：外壳内设置于固定板上为用电器件供电的电源接线座，计算机通过数据传输装置连接通信主板，分析模块管连接色谱分析模块排气接口，进样膜阀分别管连接载气接口、带有注气泵排气接口的注气泵、分析模块，特点在于：带有标准气进样接口的一号三通电磁阀管连接进样膜阀，带有样品气进样接口的二号三通电磁阀分别管连接一号三通电磁阀、带有样品气排气接口的定量管，一号三通电磁阀、二号三通电磁阀分别电连接PLC。实现了自动化，提高了气体检测分析的实时性与分析速度及可靠性，结合公开使用方法，节省了人力及配套设施投入，降低了成本及安全隐患，提高了煤矿安全生产指挥以及事故处理决策速度。
Description
技术领域
本发明涉及矿井气体分析技术及装置，具体涉及一种矿井下用气相色谱仪及使用方法。
背景技术
气相色谱法已有50多年的发展历史,现在已成为一种成熟且应用广泛的分离复杂混合物的分析技术，在石化分析、药物分析、食品分析、环境分析、高聚物分析等领域均得到广泛应用，是工业、农业、国防、建设、科学研究中的重要工具。气相色谱仪是一种对混合气体中各种组分进行分析检测的仪器，它是由载气系统把气体试样带入色谱柱中进行分离并通过检测器进行检测的。气相色谱仪被人们广泛应用于石油化工、医药卫生、食品工业等很多领域，它不仅能用于定量和定性分析，还能测定样品在固定相上的分配系数、活度系数等物理化学常数。
矿井下用气相色谱仪在煤矿主要用于分析井下有害气体的浓度。目前的矿用气相色谱仪主要是在地面使用，由人工取样，然后送至地面监测室进行分析，在送样过程中不仅浪费了大量的人力与物力，而且分析时间长，样品分析的实时性差。煤科集团沈阳研究院有限公司申请的《车载、地面、矿井下用束管应急救援指挥系统》(专利号：ZL 2011 20356352.2)专利中涉及的井下束管监测系统将所有设备组成一个整体，然后对整体的外壳进行了矿用一般型的设计，并未对气相色谱仪本身设计结构做出任何的改动；而且系统只能够应用于低瓦斯矿井的主要进风巷中，使用地点受到限制。
在矿用气相色谱仪的使用中，需要对色谱仪进行校准，校准准确后，才能够对井下气体进行分析。在地面标准气与样品气的交替进样时，需要人工拧动标准气瓶加压阀，将标准气体释放到样品袋中，即使标准气发生漏气现象也不会对矿井安全生产造成影响；但在井下使用的时候，一旦发生漏气现象则会影响到矿井的安全生产工作；另外，由于煤矿井下的特殊性，井下工作人员越少越好，因此，需要提高矿井下用气相色谱仪的自动化水平。矿井下用气相色谱仪的使用，缩短了气体的采样时间，提高了分析实时性，可应用于矿井的日常监测以及紧急事故救援中。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提高矿井用气相色谱仪的自动化水平，而且通过结构、外壳设计，解决气相色谱仪的矿井下使用问题。
本发明采用的技术方案是：一种矿井下用气相色谱仪，包括：外壳内设置于固定板上为用电器件供电的电源接线座，计算机通过数据传输装置连接通信主板，分析模块管连接色谱分析模块排气接口，进样膜阀分别管连接载气接口、带有注气泵排气接口的注气泵、分析模块，特点在于：带有标准气进样接口的一号三通电磁阀管连接进样膜阀，带有样品气进样接口的二号三通电磁阀分别管连接一号三通电磁阀、带有样品气排气接口的定量管，一号三通电磁阀、二号三通电磁阀分别电连接PLC。
其中：计算机可通过井下交换机分别电连接PLC、数据传输装置，电源接线座电连接井下不间断电源。
其中：外壳为防爆外壳，各气体接口由带有固定螺母的软管接头连接口通过接头主体管连接带有铜管接头连接口的活动螺母构成，接头主体管内放置60-80目粉末冶金。
其中：数据传输装置传输接口为RS485或/和RJ45，活动螺母在外壳内侧，固定螺母在外壳外侧，并密封紧贴于防爆外壳体。
一种矿井下用气相色谱仪使用方法，包括标准气进样接口接通始终开启的标准气钢瓶，样品气进样接口始终接通样品气气源，特点在于：矿井下用气相色谱仪校准时，计算机选择校准选项，通过PLC控制一号三通电磁阀使其A、P端导通，由注气泵将标准气抽入进样膜阀，载气经过载气接口进入到进样膜阀，将进样膜阀中的标准气带入分析模块进行检测分析，由通信主板通过数据传输装置将标准气检测分析结果输送至计算机，分析确定矿井下用气相色谱仪校准结果，校准未达标，重复以上校准过程，校准达标后，可对从样品气进样接口接入的井下被分析气体进行检测；检测井下被分析气体时，计算机选择检测选项，通过PLC(可编程控制器)控制二号三通电磁阀R、A端导通将被分析气体注入到定量管后，将二号三通电磁阀P、A端导通，将一号三通电磁阀R、A端导通，由注气泵将定量管中的被分析气体抽入进样膜阀，载气经过载气接口进入到进样膜阀，将进样膜阀中的被分析气体带入分析模块进行检测分析，由通信主板通过数据传输装置将被分析气体检测分析结果输送至计算机。
其中：由通信主板通过数据传输装置将标准气检测分析结果可通过井下交换机输送至计算机，由通信主板通过数据传输装置将被分析气体检测分析结果可通过井下交换机输送至计算机。
本发明的有益效果在于：一种矿井下用气相色谱仪实现了自动化运行，在井下现场实地分析井下气体，提高了气体检测分析的实时性与分析速度及可靠性，结合使用方法，消除了标准气意外泄露造成危害可能，节省了人力及配套设施投入，降低了成本及安全隐患，提高了煤矿安全生产指挥以及事故处理决策速度。
附图说明
图1本发明结构原理示意图；
图2本发明各气体接口示意图。
图中1.井下不间断电源，2.防爆外壳，3.PLC，4.井下交换机，5.计算机，20.固定板，21.电源接线座，22.一号三通电磁阀，23.二号三通电磁阀，24.样品气进样接口，25.定量管，26.样品气排气接口，27.标准气进样接口，28.注气泵排气接口，29.载气接口，211.分析模块，212.色谱分析模块排气接口，213.通信主板，214.数据传输装置，215.进样膜阀，216.注气泵，241.铜管接头连接口，242.活动螺母，243.接头主体，244.粉末冶金，245.固定螺母，246.软管接头连接口。
具体实施方式
第一实施例
参见图1、图2，一种矿井下用气相色谱仪，包括：外壳内设置于固定板20上为用电器件供电的电源接线座21，计算机5通过数据传输装置214连接通信主板213，分析模块211管连接色谱分析模块排气接口212，进样膜阀215分别管连接载气接口29、带有注气泵排气接口28的注气泵217、分析模块211，特点在于：带有标准气进样接口27的一号三通电磁阀22管连接进样膜阀215，带有样品气进样接口24的二号三通电磁阀23分别管连接一号三通电磁阀22、带有样品气排气接口26的定量管25，一号三通电磁阀22、二号三通电磁阀23分别电连接PLC(可编程控制器)。
第二实施例
参见图1、图2，一种矿井下用气相色谱仪，包括：外壳内设置于固定板20上为用电器件供电的电源接线座21，计算机5通过数据传输装置214连接通信主板213，分析模块211管连接色谱分析模块排气接口212，进样膜阀215分别管连接载气接口29、带有注气泵排气接口28的注气泵217、分析模块211，特点在于：带有标准气进样接口27的一号三通电磁阀22管连接进样膜阀215，带有样品气进样接口24的二号三通电磁阀23分别管连接一号三通电磁阀22、带有样品气排气接口26的定量管25，一号三通电磁阀22、二号三通电磁阀23分别电连接PLC(可编程控制器)。
其中：计算机5可通过井下交换机4分别电连接PLC(可编程控制器)、数据传输装置214，电源接线座21电连接井下不间断电源1。
第三实施例
参见图1、图2，一种矿井下用气相色谱仪，包括：外壳内设置于固定板20上为用电器件供电的电源接线座21，计算机5通过数据传输装置214连接通信主板213，分析模块211管连接色谱分析模块排气接口212，进样膜阀215分别管连接载气接口29、带有注气泵排气接口28的注气泵217、分析模块211，特点在于：带有标准气进样接口27的一号三通电磁阀22管连接进样膜阀215，带有样品气进样接口24的二号三通电磁阀23分别管连接一号三通电磁阀22、带有样品气排气接口26的定量管25，一号三通电磁阀22、二号三通电磁阀23分别电连接PLC(可编程控制器)。
其中：计算机5可通过井下交换机4分别电连接PLC(可编程控制器)、数据传输装置214，电源接线座21电连接井下不间断电源1。
其中：外壳为防爆外壳2，各气体接口由带有固定螺母245的软管接头连接口246通过接头主体243管连接带有铜管接头连接口241的活动螺母242构成，接头主体243管内放置60-80目粉末冶金244。
第四实施例
参见图1、图2，一种矿井下用气相色谱仪，包括：外壳内设置于固定板20上为用电器件供电的电源接线座21，计算机5通过数据传输装置214连接通信主板213，分析模块211管连接色谱分析模块排气接口212，进样膜阀215分别管连接载气接口29、带有注气泵排气接口28的注气泵217、分析模块211，特点在于：带有标准气进样接口27的一号三通电磁阀22管连接进样膜阀215，带有样品气进样接口24的二号三通电磁阀23分别管连接一号三通电磁阀22、带有样品气排气接口26的定量管25，一号三通电磁阀22、二号三通电磁阀23分别电连接PLC(可编程控制器)。
其中：计算机5可通过井下交换机4分别电连接PLC(可编程控制器)、数据传输装置214，电源接线座21电连接井下不间断电源1。
其中：外壳为防爆外壳2，各气体接口由带有固定螺母245的软管接头连接口246通过接头主体243管连接带有铜管接头连接口241的活动螺母242构成，接头主体243管内放置60-80目粉末冶金244。
其中：数据传输装置214传输接口为RS485或/和RJ45，活动螺母242在外壳内侧，固定螺母245在外壳外侧，并密封紧贴于防爆外壳2体。
第五实施例
参见图1、图2，一种矿井下用气相色谱仪使用方法，包括标准气进样接口27接通始终开启的标准气钢瓶，样品气进样接口24始终接通样品气气源，特点在于：矿井下用气相色谱仪校准时，计算机5选择校准选项，通过PLC(可编程控制器)控制一号三通电磁阀22使其A、P端导通，由注气泵216将标准气抽入进样膜阀215，载气经过载气接口29进入到进样膜阀215，将进样膜阀215中的标准气带入分析模块211进行检测分析，由通信主板213通过数据传输装置214将标准气检测分析结果输送至计算机5，分析确定矿井下用气相色谱仪校准结果，校准未达标，重复以上校准过程，校准达标后，可对从样品气进样接口24接入的井下被分析气体进行检测；检测井下被分析气体时，计算机5选择检测选项，通过PLC(可编程控制器)控制二号三通电磁阀23R、A端导通将被分析气体注入到定量管25后，将二号三通电磁阀23P、A端导通，将一号三通电磁阀22R、A端导通，由注气泵216将定量管25中的被分析气体抽入进样膜阀215，载气经过载气接口29进入到进样膜阀215，将进样膜阀215中的被分析气体带入分析模块211进行检测分析，由通信主板213通过数据传输装置214将被分析气体检测分析结果输送至计算机5。
第六实施例
参见图1、图2，一种矿井下用气相色谱仪使用方法，包括标准气进样接口27接通始终开启的标准气钢瓶，样品气进样接口24始终接通样品气气源，特点在于：矿井下用气相色谱仪校准时，计算机5选择校准选项，通过PLC(可编程控制器)控制一号三通电磁阀22使其A、P端导通，由注气泵216将标准气抽入进样膜阀215，载气经过载气接口29进入到进样膜阀215，将进样膜阀215中的标准气带入分析模块211进行检测分析，由通信主板213通过数据传输装置214将标准气检测分析结果输送至计算机5，分析确定矿井下用气相色谱仪校准结果，校准未达标，重复以上校准过程，校准达标后，可对从样品气进样接口24接入的井下被分析气体进行检测；检测井下被分析气体时，计算机5选择检测选项，通过PLC(可编程控制器)控制二号三通电磁阀23R、A端导通将被分析气体注入到定量管25后，将二号三通电磁阀23P、A端导通，将一号三通电磁阀22R、A端导通，由注气泵216将定量管25中的被分析气体抽入进样膜阀215，载气经过载气接口29进入到进样膜阀215，将进样膜阀215中的被分析气体带入分析模块211进行检测分析，由通信主板213通过数据传输装置214将被分析气体检测分析结果输送至计算机5。
其中：由通信主板213通过数据传输装置214将标准气检测分析结果可通过井下交换机4输送至计算机5，由通信主板213通过数据传输装置214将被分析气体检测分析结果可通过井下交换机4输送至计算机5。
Claims (7)
1.一种矿井下用气相色谱仪，包括：外壳内设置于固定板上为用电器件供电的电源接线座，计算机通过数据传输装置连接通信主板，分析模块管连接色谱分析模块排气接口，进样膜阀分别管连接载气接口、带有注气泵排气接口的注气泵、分析模块，特征在于：带有标准气进样接口的一号三通电磁阀管连接进样膜阀，带有样品气进样接口的二号三通电磁阀分别管连接一号三通电磁阀、带有样品气排气接口的定量管，一号三通电磁阀、二号三通电磁阀分别电连接PLC。
2.根据权利要求1所述的一种矿井下用气相色谱仪，其特征在于：计算机可通过井下交换机分别电连接PLC、数据传输装置，电源接线座电连接井下不间断电源。
3.根据权利要求1所述的一种矿井下用气相色谱仪，其特征在于：外壳为防爆外壳，各气体接口由带有固定螺母的软管接头连接口通过接头主体管连接带有铜管接头连接口的活动螺母构成，接头主体管内放置60-80目粉末冶金。
4.根据权利要求2所述的一种矿井下用气相色谱仪，其特征在于：外壳为防爆外壳，各气体接口由带有固定螺母的软管接头连接口通过接头主体管连接带有铜管接头连接口的活动螺母构成，接头主体管内放置60-80目粉末冶金。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种矿井下用气相色谱仪，其特征在于：数据传输装置传输接口为RS485或/和RJ45，活动螺母在外壳内侧，固定螺母在外壳外侧，并密封紧贴于防爆外壳体。
6.一种矿井下用气相色谱仪使用方法，包括标准气进样接口接通始终开启的标准气钢瓶，样品气进样接口始终接通样品气气源，特征在于：矿井下用气相色谱仪校准时，计算机选择校准选项，通过PLC控制一号三通电磁阀使其A、P端导通，由注气泵将标准气抽入进样膜阀，载气经过载气接口进入到进样膜阀，将进样膜阀中的标准气带入分析模块进行检测分析，由通信主板通过数据传输装置将标准气检测分析结果输送至计算机，分析确定矿井下用气相色谱仪校准结果，校准未达标，重复以上校准过程，校准达标后，可对从样品气进样接口接入的井下被分析气体进行检测；检测井下被分析气体时，计算机选择检测选项，通过PLC(可编程控制器)控制二号三通电磁阀R、A端导通将被分析气体注入到定量管后，将二号三通电磁阀P、A端导通，将一号三通电磁阀R、A端导通，由注气泵将定量管中的被分析气体抽入进样膜阀，载气经过载气接口进入到进样膜阀，将进样膜阀中的被分析气体带入分析模块进行检测分析，由通信主板通过数据传输装置将被分析气体检测分析结果输送至计算机。
7.根据权利要求6所述的一种矿井下用气相色谱仪使用方法，其特征在于：由通信主板通过数据传输装置将标准气检测分析结果可通过井下交换机输送至计算机，由通信主板通过数据传输装置将被分析气体检测分析结果可通过井下交换机输送至计算机。
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