瓦斯抽放管路高效集气与浓度测试装置的制作方法

本技术涉及矿用管道瓦斯检测，特别涉及瓦斯抽放管路高效集气与浓度测试装置。

背景技术：

1、矿井瓦斯是煤矿发生重大安全事故的主要根源之一，同时瓦斯又是一种优质资源,其主要成分和天然气相同,都是甲烷(ch4)，但是瓦斯的易燃、易爆的特性，当瓦斯浓度在5％～16％之间遇火容易产生爆炸。而在瓦斯的抽采过程中容易混入空气，约80％以上属于采空区或采动卸压区抽出的瓦斯，而其中又有70％以上的瓦斯抽采量,其瓦斯浓度低于30％，属于低浓度瓦斯,甚至有相当一部分抽采瓦斯浓度低于20％，对于这部分瓦斯的浓度在爆炸界限内,遇到火源的情况下，会发生回火现象，以致产生瓦斯爆炸，威胁抽放系统的安全。此外，由于瓦斯抽采的管道一般都比较长,且所处的环境比较复杂,在抽采过程中很容易出现管道泄漏的情况,而甲烷在浓度5％～16％的范围内就容易爆炸，因此，瓦斯输送管道用安全检测对有效保障瓦斯输送管路的安全十分重要，在煤矿开采过程中,对于一些高瓦斯矿实行先抽后采是防范瓦斯事故的治本之策。

2、目前,市场上测量煤矿井下瓦斯抽放管道中瓦斯浓度一般都是采用光学仪器,即利用人工抽取管道内的气体,再把所取气体送入光学仪器通过化学方法来测量甲烷的浓度；而压力测量则是利用压力表,即人工把压力表固定在管道上来测量管道内的压力，上述瓦斯浓度和压力的测量不但需要分别进行，而且现场操作也十分不便。

3、基于这一认识，对管道瓦斯检测，采用实时自动采集管道区段的气体，并对该区段的瓦斯浓度和压力进行检测，通过数据处理，实时显示该区前段内的瓦斯流量和浓度，节约人工成本，效果显著。

技术实现思路

1、为了克服以上技术问题，本实用新型的目的在于提供瓦斯抽放管路高效集气与浓度测试装置，能够实时自动采集管道区段的气体，并对该区段的瓦斯浓度和压力进行检测，通过数据处理，实时显示该区前段内的瓦斯流量和浓度。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

3、瓦斯抽放管路高效集气与浓度测试装置，包括气体采集系统、气体检测系统、信息处理系统；

4、所述气体采集系统用于采集管内的气体，迎合管道内气体流动方向，采用内置抽采泵收集待测试气体；

5、所述气体检测系统用于通过传感器检测气体采集系统收集待测试气体，实时测试该区段的瓦斯流量和浓度；

6、所述信息处理系统用于将气体检测系统检测的该区段的瓦斯流量和浓度转化为电信号，通过电信号传输到信息处理的中枢系统，将结果显示在显示屏。

7、所述气体采集系统包括硬质橡胶管a、内嵌式球形转轴、梨形橡胶气囊、硬质橡胶管b、膜片式气泵、干燥剂；

8、其中内嵌式球形转轴通过机械锁扣连接硬质橡胶管a一端和硬质橡胶管b一端，实现硬质橡胶管a360度自由转动；硬质橡胶管b上设置有梨形橡胶气囊，硬质橡胶管b另一段连接膜片式气泵；干燥剂内嵌在膜片式气泵和压力传感器接收器之间，防止管道内的气体水分进入传感器接收器内，损坏内部电子元件。

9、所述膜片式气泵型号采用上海福驰膜片式气泵adp20gdc，电压为6v，电流为80ma，流量为600ml/h，真空度为601mbar；

10、所述干燥剂为变色硅胶干燥剂，型号：ly-b01，原料：硅胶、氯化钴。

11、所述气体检测系统包括压力传感器、压力传感器接收器、电线、甲烷传感器、传感器电源；

12、所述压力传感器分别位于硬质橡胶管a的两端，分别测定两个位置的压力值；

13、压力传感器通过电线与压力传感器接收器相连，将电信号传输到压力传感器接收器，传感器电源通过电线为传感器接收器提供电源，甲烷传感器和压力传感器接收器将参数电信号值通过电线输送到数据处理器。

14、所述压力传感器采用鹏宸电气pc-100g，精度为0.5％，响应时间为0.1s，量程为0—1.6mpa，采用电流变送器；

15、传感器电源采用senseair传感器电源电压为5.5v，电流为125ma；电线采用铜芯软护套电源线，型号为rvv，导体材质为无氧纯铜芯，护套材质为聚氯乙烯(pvc)；甲烷传感器采用sjh系列，实时测量气体浓度变化的工业级气体传感器,其采用非分光红外检测技术(ndir)对比热催化和半导体原理，响应时间小于25s，量程为0-5％，精度为0.06％；

16、所述信息处理系统包括数据处理器、信号传出口信号接收口和显示屏；

17、传感器电信号通过电线输送到信号接收口内，信号接收口将电信号通过电线将电信号传送到数据处理器，数据处理器将处理过后的电信号通过信号传出口，显示在显示屏上，中间用电线连接。

18、信号接收口通过电线连接数据处理器，数据处理器连接信号传出口，信号传出口与显示在显示屏用电线连接。

19、所述梨形橡胶气囊通过气体管路与氮气充气装置连接，辅助控制箱通过电线与氮气充气装置连接，辅助控制箱通过电线和梨形橡胶气囊相连接，氮气充气装置通过气管连接氮气和梨形橡胶气囊。

20、所述数据处理器的型号是ms320f206pza dsp数字信号处理器。

21、所述硬质橡胶管b端口设计为半球装中空容器，直径不超过孔口的直径；

22、所述硬质橡胶管b端口设计为矩形中空容器，形状为多孔正方形；

23、所述硬质橡胶管b端口设计为球型容器，形状为多孔圆形。

24、所述梨形橡胶气囊通过气体管路与氮气充气装置连接，辅助控制箱通过电线与氮气充气装置连接，负责控制氮气充气装置的开启和关闭；辅助控制箱通过电线和梨形橡胶气囊相连接，负责接收梨形橡胶气囊的内部压力信号和控制梨形橡胶气囊的前进和后退；氮气充气装置通过气管连接氮气和梨形橡胶气囊，负责通过控制氮气瓶开关向梨形橡胶气囊充气，目的是将梨形橡胶气囊通过内部氮气压力作用，固定在瓦斯抽采管口，起到隔绝管内外气体作用，避免瓦斯抽采装置抽采到管外气体。

25、瓦斯抽放管路高效集气与浓度测试装置使用方法，包括以下步骤：

26、步骤一：通过预先将装置放到对应管道内，硬质橡胶管朝任意方向，如果显示屏上有流量的，管内的气体流量和硬质橡胶管方向相对，如果显示屏没有数值，则管内的气体流量和硬质橡胶管方向一致，了解管道气体流动方向。

27、步骤二：将矿用瓦斯抽放管道中促进气体采集及浓度测试的装置的气体采气伸入管道上预留的探测孔，通过橡胶管机械装置调整连接硬质橡胶管a和硬质橡胶管b的内嵌式球形转轴，实现硬质橡胶管a360度自由转动，使硬质橡胶管a端口“迎合”管道气体的流动方向。

28、步骤三：将梨形橡胶气囊与辅助控制箱连接。辅助控制箱的氮气充气装置，使梨形橡胶气囊固定在瓦斯预抽管道探测孔处，直到辅助控制箱的压力值不再变化，关闭辅助充气装置。

29、步骤四：开启矿用瓦斯抽放管道中促进气体采集及浓度测试的装置的气体检测系统，依次打开总电源开关和传感器电源，等待10分钟，待显示屏(12)上的甲烷浓度和流量数据稳定后，记录数据。

30、本实用新型的有益效果。

31、1、本实用新型的矿用瓦斯抽放管道中促进气体采集及浓度测试的装置外壳应用耐火铝制材料，内测应用高强度高密度隔爆板，能够有效提高装置的抗压隔爆能力。

32、2、本实用新型将装置的采气系统设计成闭合式可伸缩的硬质制橡胶管，抗压能力强，便于使用时通过检测孔将橡胶管a、b送入指定的区域。

33、3、本实用新型将梨形橡胶气囊塞入管道指定的检测孔口，通过辅助装置给气囊膨胀充气，通过压力装置，预设气囊的压力极限，气囊停留在检测孔口的区域，高效封堵孔口，节约成本，密封性强。

34、4、本实用新型能够解决将伸入橡胶管“迎向”管道气体流动的方向问题，利用内嵌式球形转轴通过机械锁扣连接硬质橡胶管a和硬质橡胶管b，实现硬质橡胶管a360度自由转动，实用性好，便于推广使用。

35、综上所述，本实用新型矿用瓦斯抽放管道中促进气体采集及浓度测试的装置的结构简单，设计合理，实现方便，提出更高效的管道气体采集方式，实现管道瓦斯浓度和流量的实时检测，节约人力物力，实用性强，使用效果好，便于推广使用。