專利名稱：煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦井下用的極性氣體定性、定量分析裝置，特別是涉及一 種能夠應(yīng)用到煤礦井下爆炸環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和在線式檢測(cè)的新裝置。
背景技術(shù)：
在煤礦開采過程中隨著煤巖剝離開采工作的進(jìn)行，地面空氣進(jìn)入井下以后，由于 井下有機(jī)物的腐爛、煤炭氧化、爆破作業(yè)以及煤層賦存的有害氣體解吸附等因素的影響，井 下空氣成分發(fā)生了重大變化。尤其是井下發(fā)生災(zāi)變事故以后，產(chǎn)生了大量有毒有害氣體，嚴(yán) 重影響著礦工生命。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求，為了保障工人身心健康和生命安全，應(yīng)該 對(duì)井下氣體成分進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)根據(jù)檢測(cè)出的井下氣體種類和含量，能夠預(yù)測(cè)出煤炭 自燃氧化程度防止煤炭自燃、判別災(zāi)變時(shí)期爆炸危險(xiǎn)程度。因此，必須對(duì)煤礦空氣成分和災(zāi) 變時(shí)期混合氣體進(jìn)行氣體分析和檢測(cè)，能有效遏制礦井火災(zāi)、瓦斯爆炸事故的發(fā)生。對(duì)有毒 有害化學(xué)氣體的定量分析常采用氣相色譜法、電化學(xué)檢測(cè)法和紅外光譜法等。電化學(xué)方法 由于采用液體電解質(zhì)，因此現(xiàn)場(chǎng)使用不方便；氣相色譜法經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，因其靈敏度 高、分離度好、定量分析的精度高，已經(jīng)成為一種廣泛使用的分析方法。但是，色譜分離需要 較長(zhǎng)的時(shí)間，氫火焰柱不能應(yīng)用于爆炸環(huán)境等缺點(diǎn)，不適用于煤礦日常氣體分析和事故時(shí) 期搶險(xiǎn)救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。光譜法是儀器分析領(lǐng)域的一種重要分析方法，隨著儀器生產(chǎn)技術(shù)提 高、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是傅立葉變換紅外光譜儀具有信噪比高、穩(wěn)定性好、分辨 率高、波長(zhǎng)精度高、掃描速度快、非破壞性等諸多優(yōu)點(diǎn)，利用紅外光譜法進(jìn)行定量分析已經(jīng) 成為熱門，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域。但是目前常用的光譜儀對(duì)待測(cè)氣體和工作 環(huán)境要求苛刻，操作復(fù)雜，氣體吸收譜線重疊，定量檢測(cè)濃度范圍窄，檢測(cè)的氣體種類少等 都限制了光譜儀在煤炭領(lǐng)域的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外煤礦現(xiàn)在還沒有應(yīng)用光譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線式 多組分氣體分析。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，該裝置基于傅 立葉變換紅外光譜分析儀器對(duì)煤礦多組分極性氣體進(jìn)行定性、定量分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦常 見的有毒有害氣體和爆炸性氣體C1-C4、CO、CO2, SF6等多種氣體定量檢測(cè)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，由氣路部分，光路部分，電路部分構(gòu)件組成；其 中包括真空泵、采氣室、除塵器、防腐蝕氣體池、干涉儀、光譜分析工作裝置、數(shù)據(jù)采集處理 模塊、定性定量分析模塊、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊、顯示器、防爆箱，其氣 路部分，真空泵和進(jìn)氣口 A經(jīng)不銹鋼管路相連接，真空泵、樣品處理系統(tǒng)、穩(wěn)流裝置、排氣口 B之間經(jīng)不銹鋼管路相連接，其氣體管路部分為獨(dú)立設(shè)置，設(shè)有單獨(dú)艙門；光路部分，光源 經(jīng)干涉儀相連，干涉儀與防腐蝕氣體池相通，并與檢測(cè)器相連通，其光路部分為獨(dú)立設(shè)置， 設(shè)有單獨(dú)艙門；電路部分包括數(shù)據(jù)采集處理模塊、定性定量分析模塊、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊和輸入輸出接口，此部分也為獨(dú)立設(shè)置，設(shè)有單獨(dú)艙門。
所述的煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，其所述的光譜分析工作裝置包括有數(shù)據(jù) 采集處理模塊、定性定量分析模塊、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊。所述的煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，其所述的顯示器為液晶顯示器，輸入輸 出接口設(shè)在儀器的右側(cè)方。所述的煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，其所述的防爆箱外左側(cè)和右側(cè)各設(shè)有防
震膠圈。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與效果是1、本實(shí)用新型利用傅立葉變換紅外光譜方法對(duì)井下氣體測(cè)試具有傳統(tǒng)測(cè)試無法 比擬的優(yōu)勢(shì)，響應(yīng)快、測(cè)試時(shí)間短，能為礦井救災(zāi)爭(zhēng)取寶貴時(shí)間；2、本實(shí)用新型測(cè)試災(zāi)變環(huán)境下混合氣體時(shí)，整機(jī)防爆的傅立葉紅外光譜儀能實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試；3、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)連續(xù)采樣、在線式測(cè)試，不破壞待測(cè)氣體成分；4、本實(shí)用新型具有井下常規(guī)氣體監(jiān)測(cè)和災(zāi)變時(shí)期多種混合氣體共存下的爆炸性 危險(xiǎn)性判定功能；5、本實(shí)用新型防腐蝕的氣體池，多項(xiàng)抗震功能設(shè)置，延長(zhǎng)了儀器使用壽命，能實(shí)現(xiàn) 便攜式操作。

本實(shí)用新型的圖1為煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置的主視圖；本實(shí)用新型的圖2為煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置的左視圖；本實(shí)用新型的圖3為煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置的俯視圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，圖中1為整機(jī)的防震膠圈，2為廠牌型號(hào)標(biāo)識(shí)，輸入電源為10，整機(jī)為防 爆處理。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成如下氣路部分，真空泵14和進(jìn)氣口 A用不銹鋼管路連接， 真空泵14、樣品處理系統(tǒng)15、穩(wěn)流裝置16、排氣口 B之間用不銹鋼管路連接，并且該氣體管 路部分為獨(dú)立系統(tǒng)，與其它系統(tǒng)隔離設(shè)計(jì)，有單獨(dú)艙門；光路部分，光源11發(fā)出的紅外光經(jīng) 干涉儀12變成干涉光，干涉光照射防腐蝕氣體池13內(nèi)的待測(cè)氣體，檢測(cè)器17獲得干涉圖， 光路部分為獨(dú)立系統(tǒng)，有單獨(dú)艙門，艙門的開啟不影響其它系統(tǒng)，可進(jìn)行更換光源、氣體池 和檢測(cè)器等；電路部分包括數(shù)據(jù)采集處理模塊18、定性定量分析模塊19、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià) 模塊20、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊21和輸入輸出接口，此部分為獨(dú)立系統(tǒng)，有單獨(dú)艙門。光譜分析 工作裝置(站)包括數(shù)據(jù)采集處理模塊、定性定量分析模塊、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊、數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)顯示模塊。顯示器為液晶顯示器，輸入輸出接口位于儀器的右側(cè)方。儀器整機(jī)防爆處理， 防爆箱外左側(cè)和右側(cè)各有一個(gè)防震膠圈。操作時(shí)，打開主機(jī)電源開關(guān)3，電源指示燈4點(diǎn)亮，系統(tǒng)啟動(dòng)，顯示器5為主頁面，按 動(dòng)不同功能按鈕選擇本次操作目的，氣體成分測(cè)定按鈕6、自然發(fā)火標(biāo)志氣體按鈕7、混合 氣體爆炸危險(xiǎn)性判別按鈕8，每項(xiàng)具體操作過程中通過設(shè)定按鈕9進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)定。真空泵14將煤礦開采過程中或?yàn)?zāi)變后氣體經(jīng)由A 口抽入，經(jīng)過樣品處理系統(tǒng)15除塵干燥處理，引入穩(wěn)流裝置16，穩(wěn)定流量的氣體經(jīng)過傅立葉變換紅外氣體光譜儀的防腐 蝕氣體池13，然后由B 口排出，光源11發(fā)出的紅外光經(jīng)干涉儀12變成干涉光，干涉光照射 氣體池13內(nèi)的待測(cè)氣體，檢測(cè)器17獲得干涉圖，數(shù)據(jù)采集處理模塊18控制儀器采集氣體 光譜數(shù)據(jù)，然后對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，減少各干擾因素對(duì)光譜信息提取的影響。定性 定量分析模塊19對(duì)被測(cè)氣體進(jìn)行定性定量分析，并給出分析結(jié)果。危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊20 根據(jù)定性定量分析結(jié)果，對(duì)待測(cè)混合氣體的危險(xiǎn)性進(jìn)行識(shí)別評(píng)價(jià)，對(duì)超過《煤礦安全規(guī)程》 規(guī)定有毒有害氣體最高允許濃度的，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；對(duì)不同種類煤炭的自然發(fā)火標(biāo)志 性氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可在儀器中選定所要監(jiān)測(cè)的煤炭種類，根據(jù)不同煤質(zhì)調(diào)用不同辨別公式 和指標(biāo)；對(duì)爆炸性混合氣體監(jiān)測(cè)時(shí)，首先判別各爆炸性氣體的單一爆炸危險(xiǎn)性，然后再計(jì)算 混合爆炸氣體爆炸界限。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊21主要用來顯示上訴定性定量分析結(jié)果及各 種評(píng)價(jià)結(jié)論，以及打印和存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)。
煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，真空泵將礦井掘進(jìn)、開采過程中或是災(zāi)變后混 合氣體抽入到采氣室，經(jīng)過除塵干燥處理，穩(wěn)定流量后通入儀器防腐蝕氣體池，并不斷排 空，光源發(fā)出的紅外光經(jīng)干涉儀調(diào)制得到干涉光，干涉光通過樣品達(dá)到檢測(cè)器變成電信號(hào)， 繪出干涉圖，由光譜分析工作站進(jìn)行傅立葉變換得到樣品的紅外光譜圖。煤礦井下極性混 合氣體測(cè)定裝置，光譜分析工作站包括數(shù)據(jù)采集處理模塊、定性定量分析模塊、危險(xiǎn)性識(shí)別 評(píng)價(jià)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊。煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，數(shù)據(jù)采集處理模塊控制儀 器采集氣體光譜數(shù)據(jù)，然后對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，減少各干擾因素對(duì)光譜信息提取 的影響。煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，定性定量分析模塊對(duì)被測(cè)氣體進(jìn)行定性定量分 析，并給出分析結(jié)果。煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊根據(jù)定性定量 分析結(jié)果，對(duì)待測(cè)混合氣體的危險(xiǎn)性進(jìn)行識(shí)別評(píng)價(jià)，對(duì)超過《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定有毒有害 氣體最高允許濃度的，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；對(duì)不同種類煤炭的自然發(fā)火標(biāo)志性氣體進(jìn)行監(jiān) 測(cè)，可在儀器中選定所要監(jiān)測(cè)的煤炭種類，根據(jù)不同煤質(zhì)調(diào)用不同辨別公式和指標(biāo)；對(duì)爆炸 性混合氣體監(jiān)測(cè)時(shí)，首先判別各爆炸性氣體的單一爆炸危險(xiǎn)性，然后再計(jì)算混合爆炸氣體 爆炸界限。煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊主要用來顯示上訴定性定 量分析結(jié)果及各種評(píng)價(jià)結(jié)論，以及打印和存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，由氣路部分，光路部分，電路部分構(gòu)件組成；其中包括真空泵、采氣室、除塵器、防腐蝕氣體池、干涉儀、光譜分析工作裝置、數(shù)據(jù)采集處理模塊、定性定量分析模塊、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊、顯示器、防爆箱，其特征在于氣路部分，真空泵(14)和進(jìn)氣口A經(jīng)不銹鋼管路相連接，真空泵(14)、樣品處理系統(tǒng)(15)、穩(wěn)流裝置(16)、排氣口B之間經(jīng)不銹鋼管路相連接，其氣體管路部分為獨(dú)立設(shè)置，設(shè)有單獨(dú)艙門；光路部分，光源(11)經(jīng)干涉儀(12)相連，干涉儀(12)與防腐蝕氣體池(13)相通，并與檢測(cè)器(17)相連通，其光路部分為獨(dú)立設(shè)置，設(shè)有單獨(dú)艙門；電路部分包括數(shù)據(jù)采集處理模塊(18)、定性定量分析模塊(19)、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊(20)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊(21)和輸入輸出接口，此部分也為獨(dú)立設(shè)置，設(shè)有單獨(dú)艙門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，其特征在于，所述的光譜 分析工作裝置包括有數(shù)據(jù)采集處理模塊、定性定量分析模塊、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊、數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)顯示模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，其特征在于，所述的顯示 器為液晶顯示器，輸入輸出接口設(shè)在儀器的右側(cè)方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，其特征在于，所述的防爆 箱外左側(cè)和右側(cè)各設(shè)有防震膠圈。
專利摘要煤礦井下極性混合氣體測(cè)定裝置，涉及一種煤礦井下用的極性氣體定性、定量分析裝置，其氣路部分，真空泵和進(jìn)氣口A經(jīng)不銹鋼管路相連接，真空泵、樣品處理系統(tǒng)、穩(wěn)流裝置、排氣口B之間經(jīng)不銹鋼管路相連接，其氣體管路部分為獨(dú)立設(shè)置，設(shè)有單獨(dú)艙門；光路部分，光源經(jīng)干涉儀相連，干涉儀與防腐蝕氣體池相通，并與檢測(cè)器相連通，其光路部分為獨(dú)立設(shè)置，設(shè)有單獨(dú)艙門；電路部分包括數(shù)據(jù)采集處理模塊、定性定量分析模塊、危險(xiǎn)性識(shí)別評(píng)價(jià)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)顯示模塊和輸入輸出接口，此部分也為獨(dú)立設(shè)置，設(shè)有單獨(dú)艙門。該裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦常見的有毒有害氣體和爆炸性氣體C1-C4、CO、CO2、SF6等多種氣體定量檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/35GK201707293SQ20102012379
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者孫勇, 梁運(yùn)濤, 王剛, 王連聰, 羅海珠 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院