本發(fā)明屬于測量領(lǐng)域，尤其是涉及一種直接用于在礦井井下進(jìn)行氣體組份分析的微色譜井下束管監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前煤礦井下的氣體分析主要采用的方法是井下通過人工或束管系統(tǒng)采樣，在井上地面監(jiān)測分析。
采用人工測量或取樣，由測量人員直接在測定現(xiàn)場測量，或取樣后送至地面進(jìn)行分析。測定地點(diǎn)靈活，但頻度低，且只能測定正常氣樣，危險(xiǎn)環(huán)境測點(diǎn)無法測量。
采用束管取樣，束管取樣+色譜分析系統(tǒng)（或者在線式紅外分析系統(tǒng)）。布點(diǎn)方便、測定不受環(huán)境影響，測定范圍、精度不受限制。
當(dāng)前煤礦氣體分析存在的不足：a、氣樣分析時(shí)間過長。從進(jìn)氣到出結(jié)果需十幾分鐘，不能適應(yīng)連續(xù)檢測的要求。b、氣相色譜儀由于有“氫焰檢測器”，不適于井下使用。c、氣樣分析有時(shí)需人工參與，通常需要專業(yè)人員操作。d、各系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、數(shù)據(jù)不能共享。e、缺乏必要的技術(shù)分析支持。f、圖形化的網(wǎng)絡(luò)共享支持不足。
為能消除當(dāng)前煤礦井下氣體分析存在的問題，本發(fā)明將系統(tǒng)主體設(shè)備布置于井下，通過網(wǎng)絡(luò)與井上計(jì)算機(jī)連接。井下設(shè)備可分為檢測分析與束管采樣兩部分，束管采樣部分支持正壓輸氣或負(fù)壓抽氣的氣體運(yùn)載方式，可同時(shí)對八個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的樣氣進(jìn)行取樣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種可以在煤礦井下環(huán)境可靠運(yùn)行的微色譜井下束管監(jiān)測系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
微色譜井下束管監(jiān)測系統(tǒng)，包括井下設(shè)備和井上設(shè)備，所述井上設(shè)備包括通訊控制裝置，所述井下設(shè)備分為檢測分析與束管采樣兩部分，所述井下設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)與井上通訊控制裝置連接，所述檢測分析部分包括微型氣相色譜儀、標(biāo)氣進(jìn)樣控制處理裝置、樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置、載氣供給控制裝置，所述束管采樣部分包括本安選通組合控制裝置，所述標(biāo)氣進(jìn)樣控制處理裝置、樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置、載氣供給控制裝置分別與所述微型氣相色譜儀和通訊控制裝置相連，所述本安選通組合控制裝置通過樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置與微型氣相色譜儀相連，所述微型氣相色譜儀與通訊控制裝置相連。
該系統(tǒng)還包括礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱，所述礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱設(shè)置在井下，由防爆箱與防護(hù)箱組成，上部為防爆箱，內(nèi)部裝有微型氣相色譜儀，下部為防護(hù)箱，內(nèi)部裝有標(biāo)氣進(jìn)樣控制處理裝置、樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置、載氣供給控制裝置。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述通訊控制裝置包括電腦、通訊控制板、電源；所述通訊控制板與電腦電連接，所述通訊控制板上設(shè)置電源。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述標(biāo)氣進(jìn)樣控制處理裝置包括標(biāo)氣罐、標(biāo)氣二級壓力減壓儀、標(biāo)氣壓力傳感器、標(biāo)氣進(jìn)氣控制閥；所述標(biāo)氣罐內(nèi)的標(biāo)氣依次通過標(biāo)氣二級壓力減壓儀、標(biāo)氣壓力傳感器、標(biāo)氣進(jìn)氣控制閥進(jìn)入微型氣相色譜儀。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述載氣供給控制裝置包括載氣罐、載氣二級壓力減壓儀、載氣進(jìn)氣控制閥、載氣壓力傳感器；所述載氣罐內(nèi)載氣經(jīng)過載氣二級壓力減壓儀、載氣進(jìn)氣控制閥、載氣壓力傳感器進(jìn)入微型氣相色譜儀。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置包括人工進(jìn)樣口、干燥過濾器、干燥氣源罐、干燥氣源二級壓力減壓儀、干燥器、干燥氣源壓力傳感器、干燥氣流量控制閥、進(jìn)樣壓力指示儀、干燥器壓力指示儀、進(jìn)樣穩(wěn)壓閥、干燥氣壓力控制閥；人工采樣氣經(jīng)過人工進(jìn)樣口、進(jìn)樣壓力指示儀進(jìn)入干燥過濾器后通過進(jìn)樣穩(wěn)壓閥進(jìn)入微型氣相色譜儀；所述干燥氣源罐內(nèi)的干燥氣源經(jīng)干燥氣源二級壓力減壓儀、干燥氣壓力控制閥進(jìn)入干燥器，干燥器內(nèi)的干燥氣源經(jīng)干燥氣源壓力傳感器進(jìn)入干燥過濾器后通過進(jìn)樣穩(wěn)壓閥進(jìn)入微型氣相色譜儀；與所述干燥過濾器連接的去抽管道上設(shè)置有干燥器壓力指示儀和干燥氣流量控制閥。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述本安選通組合控制裝置包括本安選通組合電磁閥和束管輸入接口，所述束管輸入接口處采集的樣氣經(jīng)本安選通組合電磁閥、干燥過濾器、進(jìn)樣穩(wěn)壓閥進(jìn)入微型氣相色譜儀。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述束管采樣部分支持正壓輸氣或負(fù)壓抽氣的氣體運(yùn)載方式。
井下設(shè)備的運(yùn)行完全由井上通訊控制裝置控制，電源通電以后，根據(jù)井下束管的敷設(shè)距離，提前進(jìn)行束管采樣，將監(jiān)測點(diǎn)的樣氣運(yùn)載至井下礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱，束管采集樣氣經(jīng)干燥過濾器的除塵除水處理后，進(jìn)入微型氣相色譜儀，且微型氣相色譜儀在啟動(dòng)前，由通訊控制裝置控制通入載氣，待運(yùn)行穩(wěn)定后，需先用標(biāo)氣對微型氣相色譜儀進(jìn)行標(biāo)校，隨后對樣氣進(jìn)行檢測分析，通訊控制裝置可通過控制本安選通組合電磁閥9-1的開閉狀態(tài)，選擇對應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)的待檢樣氣進(jìn)入微型氣相色譜儀，由微型氣相色譜儀進(jìn)行檢測分析，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)生成譜圖與報(bào)表，工作人員利用該譜圖和報(bào)表對井下煤層自然發(fā)火的趨勢做出判斷。
在通訊控制裝置控制下，井下微型氣相色譜儀可對監(jiān)測點(diǎn)的氣體進(jìn)行精確分析，實(shí)現(xiàn)對CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2氣體含量的在線監(jiān)測，其分析結(jié)果用譜圖、報(bào)表方式提供給有關(guān)人員的同時(shí)，自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫中，日后可對某種氣體含量的變化趨勢進(jìn)行分析，在計(jì)算出采集氣體成分以及氣體組成成分的含量后，通過氣體成分的變化趨勢，利用爆炸三角形和四方圖，烷烯比等數(shù)據(jù)規(guī)律判定發(fā)火趨勢和火情，預(yù)報(bào)煤炭自燃的趨勢，預(yù)測預(yù)報(bào)發(fā)火點(diǎn)的溫度變化。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下有益效果：
（1）、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了直接在井下環(huán)境對井下監(jiān)測點(diǎn)氣體含量的在線自動(dòng)高精度實(shí)時(shí)監(jiān)測；
（2）、本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了色譜儀在井下長期可靠運(yùn)行的無人值守；
（3）、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)共享；
（4）、本發(fā)明克服了當(dāng)前傳統(tǒng)煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)檢測氣體傳輸距離遠(yuǎn)、監(jiān)測時(shí)間長、檢測精度低的缺點(diǎn)；
（5）、本發(fā)明采用防爆技術(shù)，保證在易燃易爆環(huán)境中可靠正常工作，本發(fā)明為第一個(gè)將色譜儀用于井下復(fù)雜環(huán)境中的氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)；
（6）、本發(fā)明能適應(yīng)正壓或負(fù)壓樣氣氣體采集方式，可同時(shí)對八個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的樣氣進(jìn)行取樣。
附圖說明
圖1為本發(fā)明微色譜井下束管監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1、載氣罐，2、標(biāo)氣罐，3、干燥氣源罐，4、載氣二級壓力減壓儀，4-1、標(biāo)氣二級壓力減壓儀，4-2、干燥氣源二級壓力減壓儀，5、載氣進(jìn)氣控制閥，6、載氣壓力傳感器，6-1、標(biāo)氣壓力傳感器，6-2、干燥氣源壓力傳感器，7、電腦，8、進(jìn)樣壓力控制器，9、束管輸入接口，9-1、本安選通組合電磁閥，10、通訊控制板，11、電源，12、微型氣相色譜儀，13、穩(wěn)壓閥，14、標(biāo)氣進(jìn)氣控制閥，15、干燥器，16、進(jìn)樣壓力指示儀，16-1、干燥器壓力指示儀，17、干燥過濾器，18、人工進(jìn)樣口，19、干燥氣壓力控制閥，20、干燥氣流量控制閥。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
實(shí)施例1，如圖1，微色譜井下束管監(jiān)測系統(tǒng)，包括井下設(shè)備和井上設(shè)備，所述井上設(shè)備包括通訊控制裝置，所述井下設(shè)備分為檢測分析與束管采樣兩部分，所述井下設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)與井上通訊控制裝置連接，所述檢測分析部分包括微型氣相色譜儀、標(biāo)氣進(jìn)樣控制處理裝置、樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置、載氣供給控制裝置，所述束管采樣部分包括本安選通組合控制裝置，所述標(biāo)氣進(jìn)樣控制處理裝置、樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置、載氣供給控制裝置分別與所述微型氣相色譜儀和通訊控制裝置相連，所述本安選通組合控制裝置通過樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置與微型氣相色譜儀相連，所述微型氣相色譜儀與通訊控制裝置相連。
該系統(tǒng)還包括礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱，所述礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱設(shè)置在井下，由防爆箱與防護(hù)箱組成，上部為防爆箱，內(nèi)部裝有微型氣相色譜儀，下部為防護(hù)箱，內(nèi)部裝有標(biāo)氣進(jìn)樣控制處理裝置、樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置、載氣供給控制裝置。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述通訊控制裝置包括電腦7、通訊控制板10、電源11；所述通訊控制板10與電腦7電連接，所述通訊控制板10上設(shè)置電源11。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述標(biāo)氣進(jìn)樣控制處理裝置包括標(biāo)氣罐2、標(biāo)氣二級壓力減壓儀4-1、標(biāo)氣壓力傳感器6-1、標(biāo)氣進(jìn)氣控制閥14；所述標(biāo)氣罐2內(nèi)的標(biāo)氣依次通過標(biāo)氣二級壓力減壓儀4-1、標(biāo)氣壓力傳感器6-1、標(biāo)氣進(jìn)氣控制閥14進(jìn)入微型氣相色譜儀12。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述載氣供給控制裝置包括載氣罐1、載氣二級壓力減壓儀4、載氣進(jìn)氣控制閥5、載氣壓力傳感器6；所述載氣罐1內(nèi)載氣經(jīng)過載氣二級壓力減壓儀4、載氣進(jìn)氣控制閥5、載氣壓力傳感器6進(jìn)入微型氣相色譜儀12。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述樣氣進(jìn)樣干燥控制處理裝置包括人工進(jìn)樣口18、干燥過濾器17、干燥氣源罐3、干燥氣源二級壓力減壓儀4-2、干燥器15、干燥氣源壓力傳感器6-2、干燥氣流量控制閥20、進(jìn)樣壓力指示儀16、干燥器壓力指示儀16-1、進(jìn)樣穩(wěn)壓閥13、干燥氣壓力控制閥19；人工采樣氣經(jīng)過人工進(jìn)樣口18、進(jìn)樣壓力指示儀16進(jìn)入干燥過濾器17后通過進(jìn)樣穩(wěn)壓閥13進(jìn)入微型氣相色譜儀12；所述干燥氣源罐3內(nèi)的干燥氣源經(jīng)干燥氣源二級壓力減壓儀4-2、干燥氣壓力控制閥19進(jìn)入干燥器15，干燥器15內(nèi)的干燥氣源經(jīng)干燥氣源壓力傳感器6-2進(jìn)入干燥過濾器17后通過進(jìn)樣穩(wěn)壓閥13進(jìn)入微型氣相色譜儀12；與所述干燥過濾器17連接的去抽管道上設(shè)置有干燥器壓力指示儀16-1和干燥氣流量控制閥20。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述本安選通組合控制裝置包括本安選通組合電磁閥9-1和束管輸入接口9，所述束管輸入接口9處采集的樣氣經(jīng)本安選通組合電磁閥9-1、干燥過濾器17、進(jìn)樣穩(wěn)壓閥13進(jìn)入微型氣相色譜儀12。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述束管采樣部分支持正壓輸氣或負(fù)壓抽氣的氣體運(yùn)載方式。
井下設(shè)備的運(yùn)行完全由井上通訊控制裝置控制，電源11通電以后，根據(jù)井下束管的敷設(shè)距離，提前進(jìn)行束管采樣，將監(jiān)測點(diǎn)的樣氣運(yùn)載至井下礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱，束管采集樣氣經(jīng)干燥過濾器17的除塵除水處理后，進(jìn)入微型氣相色譜儀12，且微型氣相色譜儀12在啟動(dòng)前，由通訊控制裝置控制通入載氣，待運(yùn)行穩(wěn)定后，需先用標(biāo)氣對微型氣相色譜儀12進(jìn)行標(biāo)校，隨后對樣氣進(jìn)行檢測分析，通訊控制裝置可通過控制本安選通組合電磁閥9-1的開閉狀態(tài)，選擇對應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)的待檢樣氣進(jìn)入微型氣相色譜儀12，由微型氣相色譜儀12進(jìn)行檢測分析，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)生成譜圖與報(bào)表，工作人員利用該譜圖和報(bào)表對井下煤層自然發(fā)火的趨勢做出判斷。
在通訊控制裝置控制下，井下微型氣相色譜儀可對監(jiān)測點(diǎn)的氣體進(jìn)行精確分析，實(shí)現(xiàn)對CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2氣體含量的在線監(jiān)測，其分析結(jié)果用譜圖、報(bào)表方式提供給有關(guān)人員的同時(shí)，自動(dòng)存入數(shù)據(jù)庫中，日后可對某種氣體含量的變化趨勢進(jìn)行分析，在計(jì)算出采集氣體成分以及氣體組成成分的含量后，通過氣體成分的變化趨勢，利用爆炸三角形和四方圖，烷烯比等數(shù)據(jù)規(guī)律判定發(fā)火趨勢和火情，預(yù)報(bào)煤炭自燃的趨勢，預(yù)測預(yù)報(bào)發(fā)火點(diǎn)的溫度變化。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。