CN203881678U - 一种煤矿井下便携式sf6检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，它包括空气采样器经气路顺序管连接防爆外壳内检测装置的气体池、真空泵至气体排空端，防爆外壳内中央处理器分别电连接检测装置的光源、检测装置的检测器、检测装置的真空泵、电源转换模块、显示及报警模块、数据通讯模块，特点在于空气采样器由顺序管连接的采样头、稳流器、除尘除湿装置构成。结合分析方法，实现了风量的精确测定和漏风状态分析，具有检测精度高、存储数据量大、自动采样、连续检测、操作简便、自动报表等优点，此外，一种煤矿井下便携式SF₆检测装置能在煤矿井下使用、不受井下大型机电设备干扰、现场测试就地分析。

Description

一种煤矿井下便携式SF6检测装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿井下用SF₆气体定量检测分析装置，特别涉及煤矿井下风量、漏风量分析的煤矿井下便携式SF₆检测装置。 

背景技术

矿井的漏风使工作面和用风地点的风量减少，气候和卫生条件恶化，增加额外的电能消耗。同时，漏风使工作面采空区浮煤加速氧化，是造成矿井内因火灾的最为主要的原因。目前，国内矿井普遍采用六氟化硫(SF₆)示踪技术，利用风流或漏风作载气，在能位较高的漏风源释放六氟化硫(SF₆)，在其可能出现的漏风出口采集气样、分析气体，确定示踪气体的流动轨迹，判断漏风通道，并根据示踪气体浓度变化计算漏风量。在煤矿现场实际应用中一般采用人工采气送至地面色谱分析仪器分析的方式进行SF₆定量分析。由于采样取气时间点不确定，只能人工估算取样时间，易造成漏取或误取气样，漏查漏风通道，同时影响漏风量测试结果；采样气袋中SF₆气体会受到吸附、泄露和气体混入等影响，造成分析数据的失真；对SF₆气体进行定量分析，采用的配有电子捕获器的色谱仪需要定期标校、分析结果易受操作人员影响等，分析结果不能真实反应出井下漏风状态，同时漏风分析检测周期长，极大影响了煤矿采取措施的有效时间。其具体的分析方法参见中华人民共和国煤炭行业标准MT/T845-1999《煤矿巷道用SF₆示踪气体检测漏风技术规范》，确定SF₆示踪气体连续定量释放量q值m³/min；示踪气体释放点和取样点与漏风点，或释放点与取样点的间距L值m， 

具体确定q值： 

q＝KCQ 

式中q——SF₆示踪气体连续定量释放量，m³/min； 

K——系数，取值4～5； 

C——预定风流中的SF₆示踪气体最小浓度，取值10^-8； 

Q——通过被测巷道的风量，m³/min。 

Q＝V·S 

式中V——风速，m³/min； 

S——巷道断面积，m³。 

计算L值： 

L≥32S/U 

式中L——示踪气体释放点和取样点与漏风点，或释放点与取样点的间距，m； 

S——巷道断面积，m²； 

U——井巷周界长度，m。 

局部正压漏风或局部负压漏风时，计算ΔQ值： 

$\mathrm{\ΔQ}=\frac{q(c_2-c_1)}{c_1\·c_2}$

式中ΔQ——局部正压漏风时，为被检测井巷中第R₁至R₂段漏风量，m³/min，局部负压漏风时，为被检测井巷中第S₁至S₂段漏风量，m³/min； 

q——SF₆示踪气体释放量，m³/min； 

c₁，c₂——分别为测点1、2的SF₆示踪气体浓度。 

计算α值： 

$\mathrm{\α}=\frac{c_2-c_1}{c_2}100\%$

式中α——被检测巷道漏风率，％； 

c₁，c₂——分别为测点1、2的SF₆示踪气体浓度，α为正表示正压漏风；α为负表示负压漏风。 

连续正压漏风或连续负压漏风时，ΔQ_i及α_i值获取为局部正压漏风或局部负压漏风时的扩展不再描述，参见中华人民共和国煤炭行业标准MT/T845-1999《煤矿巷道用SE₆示踪气体检测漏风技术规范》第3～4页，同时参见“6检测结果的处理”。 

红外光谱技术的特点是灵敏度高，检测具有连续性，不受环境的影响和干扰，对环境的温度和湿度的变化所带来的检测误差很小。目前，将光谱技术应用于煤矿井下SF₆浓度检测仪器在国内外还未有涉及。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便携式、本质安全兼隔爆型、煤矿井下现场查找漏风通道，实现漏风定量分析的煤矿井下便携式SF₆检测装置，该装置结合分析方法基于光谱分析技术对风量和漏风进行快速定量检测，并实现自动检测报警、连续监测、井下原位测试就地分析结果、自动实现数据传输等功能，尤其适用于煤矿井下复杂通风环境。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，它包括空气采样器经气路顺序管连接防爆外壳内检测装置的气体池、真空泵至气体排空端，防爆外壳内中央处理器分别电连接检测装置的光源、检测装置的检测器、检测装置的真空泵、电源转换模块、显示及报警模块、数据通讯模块，特点在于空气采样器由顺序管连接的采样头、稳流器、除尘除湿装置构成。 

其中：数据通讯模块包括有线传输模块有线连接另一台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，无线传输模块无线连接另一台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，显示及报警模块包括触控显示器、声光报警器，防爆外壳上设置电源指示灯、开关、有线传输模块接口、控制键、充电接口。 

其中：电源转换模块主要包括可充电锂电池，分别为光源、真空泵、显示报警模块、数据通讯模块供电。 

为了便于理解介绍一下本实用新型涉及的分析方法，参见图4、图5、图6、图7、图8、图9，包括根据中华人民共和国煤炭行业标准MT/T845-1999《煤矿巷道用SE₆示踪气体检测漏风技术规范》，确定SF₆示踪气体连续定量释放量q值m³/min；示踪气体释放点和取样点与漏风点，或释放点与取样点的间距L值m，首先试运行一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，确定空气采样器没有堵塞，真空泵运行正常，电量充足后，选定一种煤矿井下便携式SF₆检测装置置放点 后，触控显示器输入风速V值、巷道断面积S值、井巷周界长度U值后，触控显示器显示q值、L值，触控显示器输入检测SF₆示踪气体浓度采样间隔时间Δt、采样次数n。 

其中：局部正压漏风检测时，根据q值、L值确定SF₆示踪气体连续定量释放位置R1和选定释放量值，SF₆示踪气体释放装置按选定释放量值释放同时，一种煤矿井下便携式SF₆检测装置开始检测，记录风量Q的Q_j与采样次数n或时间t关系曲线，当检测到SF₆示踪气体浓度C1＞10^-10时，报警并从1点开始记录C1_j值形成采样次数n与SF₆示踪气体浓度C1的C1_j关系曲线后关机，将SF₆示踪气体连续定量释放位置移动到R2位置，按选定释放量值释放同时，一种煤矿井下便携式SF₆检测装置开始检测，当检测到SF₆示踪气体浓度C2＞10^-10时，报警并从1点开始记录C2_j值形成采样次数n与SF₆示踪气体浓度C2的C2_j关系曲线后停止检测，根据以下原则自动计算C2和C1值： 

$\stackrel{\‾}{C}1=\frac{\underset{j=N}{\overset{N+n_0-1}{\mathrm{\Σ}}}{C1}_j}{N+n_0-1}(N=\mathrm{1,2},......,n_1,...n_2,...n+n_0-1)$

$\stackrel{\‾}{C}2=\frac{\underset{j=N}{\overset{N+n_0-1}{\mathrm{\Σ}}}{C2}_j}{N+n_0-1}(N=\mathrm{1,2},......,n_1,...n_2,...n+n_0-1)$

当 

$\frac{|\stackrel{\‾}{C}1-{C1}_j|}{\stackrel{\‾}{C}}\≤5\%(j=N......N+n_0-1)$ ，同时 

$\frac{|\stackrel{\‾}{C}2-{C2}_j|}{\stackrel{\‾}{C}}\≤5\%(j=N......N+n_0-1)$ 时 

$C1=\stackrel{\‾}{C}1(n_1=N,n_2=N+n_0-1)$

$C2=\stackrel{\‾}{C}2(n_1=N,n_2=N+n_0-1)$

其中n₀为每测点取样次数，次，从触控显示器输入，n₀＝3。 

触控显示器显示ΔQ、α值，并输出采样次数与漏风量关系曲线、采样次数或时间与风量关系曲线，输出漏风量检测结果表。 

其中：局部负压漏风检测时，根据q值、L值确定SF₆示踪气体连续定量释放位置R和选定释放量值，SF₆示踪气体释放装置按选定释放量值释放同时，S1、S2点两台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置开始检测，S2点一种煤矿井下便携式SF₆检测装置记录风量Q的Q_j与采样次数n或时间t关系曲线，当检测到SF₆示踪气体浓度C2＞10^-10时，报警并从1点开始记录C2_j值形成采样次数n与SF₆示踪气体浓度C2的C2_j关系曲线，同时S1点一种煤矿井下便携式SF₆检测装置当检测到SF₆示踪气体浓度C1＞10^-10时，报警并从1点开始记录C1_j值形成采样次数n与SF₆示踪气体浓度C1的C1_j关系曲线后停止检测，通过有线传输模块有线连接另一台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，或通过无线传输模块无线连接另一台一种煤矿井下 便携式SF₆检测装置，实现两台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置之间测试数据的互传， 

根据以下原则自动计算C2和C1值： 

$\stackrel{\‾}{C}1=\frac{\underset{j=N}{\overset{N+n_0-1}{\mathrm{\Σ}}}{C1}_j}{N+n_0-1}(N=\mathrm{1,2},......,n_1,...n_2,...n+n_0-1)$

$\stackrel{\‾}{C}2=\frac{\underset{j=N}{\overset{N+n_0-1}{\mathrm{\Σ}}}{C2}_j}{N+n_0-1}(N=\mathrm{1,2},......,n_1,...n_2,...n+n_0-1)$

当 

$\frac{|\stackrel{\‾}{C}1-{C1}_j|}{\stackrel{\‾}{C}}\≤5\%(j=N......N+n_0-1)$ ，同时 

$\frac{|\stackrel{\‾}{C}2-{C2}_j|}{\stackrel{\‾}{C}}\≤5\%(j=N......N+n_0-1)$ 时 

$C1=\stackrel{\‾}{C}1(n_1=N,n_2=N+n_0-1)$

$C2=\stackrel{\‾}{C}2(n_1=N,n_2=N+n_0-1)$

其中n₀为每测点取样次数，次，从触控显示器输入，n₀＝3。 

触控显示器显示ΔQ、α值，并输出采样次数与漏风量关系曲线、采样次数或时间与风量关系曲线，输出漏风量检测结果表。 

本实用新型的有益效果是提供了一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，结合分析方法，实现了风量的精确测定和漏风状态分析，具有检测精度高、存储数据量大、自动采样、连续检测、操作简便、自动报表等优点。此外，一种煤矿井下便携式SF₆检测装置能在煤矿井下使用、不受井下大型机电设备干扰、现场测试就地分析。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1本实用新型外观结构示意图； 

图2本实用新型工作原理示意图； 

图3本实用新型声光报警器电路原理图； 

图4本实用新型局部正压漏风检测示意图； 

图5本实用新型局部负压漏风检测示意图； 

图6本实用新型采样次数与漏风量关系曲线示意图； 

图7本实用新型采样次数(或时间)与风量关系曲线示意图； 

图8本实用新型负压漏风采样次数与SF6浓度曲线示意图； 

图9本实用新型正压漏风采样次数与SF6浓度曲线示意图。 

图中1.防爆外壳，2.空气采样器，3.采样头，4.稳流器，5.除尘除湿装置，9.电源指示 灯，10.开关，16.中央处理器，20.电源转换模块，30.检测装置，31.光源，32.气体池，33.光路，34.检测器，35.真空泵，39.气体排空端，40.数据通讯模块，41.无线传输模块，42.有线传输模块，50.触控显示器，51.显示及报警模块，52.声光报警器。 

具体实施方式

第一实施例 

参见图1、图2、图3，一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，它包括空气采样器2经气路顺序管连接防爆外壳1内检测装置30的气体池32、真空泵35至气体排空端39，防爆外壳1内中央处理器16为ARM2440型分别电连接检测装置30的光源31、检测装置30的检测器34、检测装置30的真空泵35、电源转换模块20主要包括可充电锂电池、显示及报警模块51、数据通讯模块40，特点在于空气采样器2由顺序管连接的采样头3、稳流器4、除尘除湿装置5构成。检测器34检测由光源31发出的光路33通过气体池32的光谱。 

第二实施例 

参见图1、图2、图3，一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，它包括空气采样器2经气路顺序管连接防爆外壳1内检测装置30的气体池32、真空泵35至气体排空端39，防爆外壳1内中央处理器16为ARM2440分别电连接检测装置30的光源31、检测装置30的检测器34、检测装置30的真空泵35、电源转换模块20主要包括可充电锂电池、显示及报警模块51、数据通讯模块40，特点在于空气采样器2由顺序管连接的采样头3、稳流器4、除尘除湿装置5构成。检测器34检测由光源31发出的光路33通过气体池32的光谱。 

其中：数据通讯模块40包括有线传输模块42有线连接另一台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，无线传输模块41无线连接另一台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，显示及报警模块51包括触控显示器50、声光报警器52电路参见图3为通用电路，防爆外壳1上设置电源指示灯9、开关10、有线传输模块接口42接口、控制键6、充电接口21。 

第三实施例 

参见图1、图2、图3，一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，它包括空气采样器2经气路顺序管连接防爆外壳1内检测装置30的气体池32、真空泵35至气体排空端39，防爆外壳1内中央处理器16为ARM2440分别电连接检测装置30的光源31、检测装置30的检测器34、检测装置30的真空泵35、电源转换模块20主要包括可充电锂电池、显示及报警模块51、数据通讯模块40，特点在于空气采样器2由顺序管连接的采样头3、稳流器4、除尘除湿装置5构成。检测器34检测由光源31发出的光路33通过气体池32的光谱。 

其中：数据通讯模块40包括有线传输模块42有线连接另一台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，无线传输模块41无线连接另一台一种煤矿井下便携式SE₆检测装置，显示及报警模块51包括触控显示器50、声光报警器52电路参见图3为通用电路，防爆外壳1上设置电源指示灯9、开关10、有线传输模块接口42接口、控制键6、充电接口21。 

其中：电源转换模块20主要包括可充电锂电池，分别为光源31、真空泵35、显示报警模块51、数据通讯模块40供电。 

Claims (4)

1.一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，它包括空气采样器经气路顺序管连接防爆外壳内检测装置的气体池、真空泵至气体排空端，防爆外壳内中央处理器分别电连接检测装置的光源、检测装置的检测器、检测装置的真空泵、电源转换模块、显示及报警模块、数据通讯模块，特征在于：空气采样器由顺序管连接的采样头、稳流器、除尘除湿装置构成。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，特征在于：数据通讯模块包括有线传输模块有线连接另一台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，无线传输模块无线连接另一台一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，显示及报警模块包括触控显示器、声光报警器，防爆外壳上设置电源指示灯、开关、有线传输模块接口、控制键、充电接口。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，特征在于：电源转换模块主要包括可充电锂电池，分别为光源、真空泵、显示报警模块、数据通讯模块供电。

4.根据权利要求2所述的一种煤矿井下便携式SF₆检测装置，特征在于：电源转换模块主要包括可充电锂电池，分别为光源、真空泵、显示报警模块、数据通讯模块供电。