一种矿井气体束管监测系统的火灾危险识别方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110263108.6

申请日:

2008.07.15

公开号:

CN102425456A

公开日:

2012.04.25

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):E21F 17/00申请公布日:20120425|||实质审查的生效IPC(主分类):E21F 17/00申请日:20080715|||公开

IPC分类号:

E21F17/00; E21F17/18

主分类号:

E21F17/00

申请人:

煤炭科学研究总院抚顺分院

发明人:

王理

地址:

113122 辽宁省抚顺经济开发区滨河路11号

优先权:

专利代理机构:

辽宁沈阳国兴专利代理有限公司 21100

代理人:

李丛

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内容摘要

一种矿井气体束管监测系统,由采样器、气水分离器的单芯束管连接至分管箱,经分管束管缆接至接管箱,主束管管缆接入气水分离器箱后由可编程控制器控制的气路切换电磁阀、抽气泵构成自动采样装置,其特点还包括由自动进样管路顺序连接可编程控制器控制的无油注气泵与转换电磁阀、带有放空端的分流针型阀、干燥器、过滤器、定量管、流量计的单芯束管组成制样装置构成的自动进样装置,自动进样装置连接气相色谱检测装置分析输出数据至计算机,计算机控制可编程控制器并输出检测结果。干燥器、过滤器寿命长,测点数扩展方便并易维护,造价低,进样装置进样稳定,检测气体精度高,还公开了气体爆炸性与火灾危险性识别方法,按分析结果决策明确及时。

权利要求书

1: 一种矿井气体束管监测系统的火灾危险识别方法, 包括格雷厄姆系数的准则、 按照 煤炭种类对指标性气体含量进行判断, 其特征是 : 判断内容及顺序为 当煤种为其它时, C2H4 浓度百分比≥ 0.00001%时, 煤温达 150℃以上, 应当采取预防性措施, 当格雷厄姆系数值 G ≥ 0.7 且 G ≤ 1.0 时, 煤的氧化程度增加, 煤温比原始岩温显著增 加, 煤温达 60℃, 当格雷厄姆系数值 G ≥ 1.0 且 G ≤
2: 0 时, 火灾危险增加, 煤温达 80℃以上, 应该采取 预防措施, 当格雷厄姆系数值 G ≥ 2.0 且 G ≤
3: 0 时, 煤炭发热严重, 煤温达 180℃以上, 必须采取 常规防火措施, 当格雷厄姆系数值 G ≥ 3.0 时, 煤几乎可以肯定存在明火, 煤温在 300℃以上, 必须采取 灭火措施, 当煤种为褐煤 / 长焰煤 / 气煤 / 肥煤时, 当格雷厄姆系数值 G ≥ 0.7 且 G ≤ 1.0 时, 煤的氧化程度增加, 煤温比原始岩温显著增 加, 温度达 60℃, 当格雷厄姆系数值 G ≥ 1.0 且 G ≤ 2.0 时, 火灾危险增加, 煤温达 80℃以上, 应该采取 预防措施, 当格雷厄姆系数值 G ≥ 2.0 且 G ≤ 3.0 时, 煤炭发热严重, 煤温达 180℃以上, 必须采取 常规防火措施, 当格雷厄姆系数值 G ≥ 3.0 时, 煤几乎可以肯定存在明火, 煤温在 300℃以上, 必须采取 灭火措施, C2H4 浓度百分比≥ 0.00001%时, 煤温达 110℃ -180℃, 必须采取措施, C2H2 浓度百分比≥ 0.00001%时, 已有明火, 必须采取灭火措施。

说明书


一种矿井气体束管监测系统的火灾危险识别方法

    所属技术领域
     本发明属于矿井气体成份监测及气体爆炸性与火灾危险性识别方法领域, 包括隧 道、 天然气、 石油开采中气体成份监测及气体爆炸性与火灾危险性识别方法领域, 尤其涉及 煤矿井下气体束管监测系统及矿井可燃气体爆炸性与火灾危险性程度识别方法。 背景技术
     目前, 矿井气体束管监测系统已经开始在煤矿中得到普及和应用。矿井气体束管 监测系统是借助束管将矿井井下各测点气体经抽气泵负压抽取、 汇总到指定地点, 在借助 气相色谱检测装置对束管所采集井下气样进行分析, 实现对 CO、 CO2、 CH4、 C2H2、 C2H4、 C2H6、 O2、 N2、 H2 等气体含量的在线监测, 其监测结果在以实时监测报告、 分析日报等方式提供数据的 同时, 亦可自动存入数据库中, 以便今后对某种气体含量的变化趋势进行分析, 从而实现对 矿井自燃火灾的早期预测, 也可用来进行矿井可燃气体爆炸危险性、 火灾危险程度识别。 在 生产矿井进行常规预测预报, 在矿井救灾时期为救灾服务。
     目前已有的矿井气体束管监测系统主要包括由若干端头固定采样器的中间设有 单路气水分离器的单芯束管连接至分管箱, 再经分管束管缆接至接管箱, 从接管箱由若干 根单芯束管构成的主束管管缆接入气水分离器箱后由集成电路控制的气路切换电磁阀、 抽 气泵构成采样装置, 还包括由自动进样管路连接无油注气泵经过干燥器、 过滤器、 定量管的 单芯束管组成制样装置构成的自动进样装置, 自动进样装置连接气相色谱检测装置分析输 出数据至计算机, 计算机控制集成电路并输出检测结果。
     目前类似以上的矿井气体束管监测系统干燥器、 过滤器使用寿命短, 由于采样装 置、 进样装置由计算机通过集成电路控制, 测点数扩展困难, 接线复杂, 不易维修, 并且造价 高, 进样装置进样不稳定, 检测气体精度低。
     目前, 煤矿井下的可燃气体爆炸性识别方法 —— 以下均称 “气体爆炸性识别方 法” , 在 2007 年 3 月 30 日发布, 2007 年 7 月 1 日实施的 “中华人民共和国安全生产行业标 准 AQ1044-2007 代替 MT/T698-1997《矿井密闭防灭火技术规范》 附录 B( 规范性附录 ) 判 断火区气体爆炸危险性的三角形法” 中进行了规定。主要内容如下 : 判断火区内气体爆炸 危险性的爆炸三角形法, 分为爆炸三角形合成法和爆炸三角形归一法两种。参见图 6。
     爆炸三角形合成法 :
     设火区气体中含有 n 种可爆炸气体, 浓度分别为 Xi(i = 1, 2..., n) ; 含两种超量 惰性气体 (CO2 和 N2), 浓度分别为 标按下列各式计算 :
     上限点 U 的坐标 :
     和含氧气浓度为 Yp, 火区气体爆炸三角形三顶点坐下限点 L 的坐标 :
     临界点 S 的坐标 :
     式中
     (j = 1, 2)
     至此, 可在直角坐标系中绘出火区气体合成爆炸三角形图。
     按下式计算火区气体组成状态点 P 的横坐标 :
     Xp =∑ Xi
     根据 Xp, Yp 在爆炸三角形图中绘出 P 点, 根据危险性的分区即可判断该火区气体的 爆炸危险性。
     爆炸三角形归一法即库 - 马归一法 :
     该法由波兰库库兹卡河马楚拉提出, CH4 爆炸三角形图为归一基准图, 一爆炸气体 总浓度为横坐标, 按下式计算修正后的气体组成状态点 P 的坐标, 根据危险性分区即可判 别该火区气体的爆炸危险性。
     (i = 1, 2...n) 式中 : α-CO2 对爆炸三角形的影响系数 ;β-CO2 对 P 点坐标的影响系数。ai、 bi、 ci、 di、 fi、 ei、 ci’ 、 di’ 、 ei’ 、 fi’ - 换算系数, 由表 B2 查得。 表 B2
     图 6 中 N 点坐标 Xn, Yn 求解如下 :
     Xn = -20.93XS/(Xs-20.93)
     Yn = 0
     P 点位于爆炸三角形图中三角形 LUS 的 “爆炸危险区 ( 即 I 区 )” 时, 随时存在爆 炸危险性, 应当立即停止作业, 撤退人员 ;
     P 点位于三角形 L20.93S 的 “减风危险区 ( 即 II 区 )” 时, 应当适当增加风量 ;
     P 点位于四边形 U100NS“增风危险区 ( 即 III 区 )” 时, 应当适当减少风量 ;
     P 点位于三角形 ON20.93“增减风安全区 ( 即Ⅳ区 )” 时, 增减风量均无危险。
     在实际运用中 P 点靠近三角形 LUS 的 “爆炸危险区 ( 即 I 区 )” 的程度不同决策的 难度不同, 有时造成决策忧郁失去安全处理最好机会, 有造成损失的可能。
     目前矿井火灾危险程度识别方法——以下均称 “火灾危险识别方法” 主要用格雷 厄姆 (Graham) 测点火灾气体的无量纲参数值。即 :
     式中 :N2 = 100-(O2+CO2+CO+CH4+H2+CmHn)
     CO, O2, N2——分别为回风侧采样点气样中的 CO, O2, N2 的体积百分比浓度。
     格雷厄姆系数主要用于煤炭自燃状况的判断。格雷厄姆系数 G 的值在 0.7 ~ 3.0 的范围内对于评价煤的自燃和重新自燃过程是有意义的。 对于与煤自热过程相关的各个阶 段, 适用下列基于格雷厄姆系数的准则 :
     ①当格雷厄姆系数值 G ≥ 0.7 且 G ≤ 1.0 时, 煤的氧化程度增加, 煤温比原始岩温 显著增加, 温度达 60℃ ;
     ②当格雷厄姆系数值 G ≥ 1.0 且 G ≤ 2.0 时, 火灾危险增加, 煤温达 80℃以上, 应 该采取预防措施 ;
     ③当格雷厄姆系数值 G ≥ 2.0 且 G ≤ 3.0 时, 煤炭发热严重, 煤温达 180℃以上, 必须采取常规防火措施 ;
     ④当格雷厄姆系数值 G ≥ 3.0 时, 煤几乎可以肯定存在明火, 煤温在 300℃以上, 必 须采取灭火措施 ;
     对于煤炭自燃点的温度, 同时也是火灾的最小温度 300 ℃, 格雷厄姆系数值 G = 3.0。通常煤矿井下的火灾都是不完全发展的火灾。火灾不完全发展点既是火灾发展阶段 的终点, 又是火灾熄灭阶段的起点。
     另外火灾危险识别方法可以按照煤炭种类对指标性气体含量进行判断。 从气体分 析的角度出发, 各煤种的标志气体指标如下 :
     烯烃气体的代表 C2H4 可以视为煤的氧化已确实进入自热阶段的标志气体, 在有 CO 存在的前提下, 只要出现 C2H4 即可做出煤已自然发火的预报, 即做为预警指标。
     炔烃气体的出现, 意味着煤已进入或即将进入燃烧阶段, 只要检测到 C2H2 就可断 定监测区内存在已经燃烧的明火, 因此可以把它作为煤自然发火的明火报警指标, 同时也 可作为判断煤自然发火熄灭程度的指标。
     参见以下中国煤炭分类的煤的分类总表、 烟煤的分类表。
     煤的分类总表
     烟煤的分类表
     目前以上的火灾危险识别方法一般单独使用, 不能对火灾危险性进行系统判断, 同时实时性差。
     发明内容
     为克服现有矿井气体束管监测系统以上技术缺点和存在的不足。本发明提供一种矿井气体束管监测系统, 它包括由若干端头固定采样器的中间设 有单路气水分离器的单芯束管连接至分管箱, 再经分管束管缆接至接管箱, 从接管箱由若 干根单芯束管构成的主束管管缆接入气水分离器箱后由可编程控制——PLC 通过电气控制 线路控制的气路切换电磁阀、 抽气泵构成自动采样装置, 其特点是还包括由自动进样管路 顺序连接可编程控制器控制的无油注气泵与转换电磁阀、 带有放空端的分流针型阀、 干燥 器、 过滤器、 定量管、 流量计的单芯束管组成制样装置构成的自动进样装置, 自动进样装置 连接气相色谱检测装置分析输出数据至计算机, 计算机控制可编程控制—— PLC 并输出检 测结果。
     其中干燥器、 过滤器可顺序设置在转换电磁阀、 带有放空端的分流针型阀之间。 但 干燥器、 过滤器使用寿命缩短。
     其中可编程控制器—— PLC 可用集成电路替代。但测点数扩展困难, 并且造价高, 不易维修。
     其中可以同时略去带有放空端的分流针型阀、 流量计。但自动进样装置进样不稳 定, 检测气体精度会降低。
     其中在救灾时可以将由自动进样管路顺序连接可编程控制器控制的无油注气泵 与转换电磁阀、 带有放空端的分流针型阀、 干燥器、 过滤器、 定量管、 流量计的单芯束管组成 制样装置构成的自动进样装置, 自动进样装置连接气相色谱检测装置分析输出数据至计算 机, 计算机控制的可编程控制器—— PLC、 气水分离器箱、 气路切换电磁阀、 抽气泵设置在机 动救灾车上。
     为克服目前气体爆炸性识别方法即判断火区内气体爆炸危险性的爆炸三角形法 存在在实际运用中 P 点靠近三角形 LUS 的 “爆炸危险区” 的程度不同决策的难度不同, 有时 造成决策忧郁失去安全处理最好机会, 有造成损失可能的技术缺陷和不足。
     本发明在判断火区内气体爆炸危险性的爆炸三角形法基础上提出了一种气体爆 炸性识别方法, 包括爆炸三角形法中 (X1, Y1) 为 100%下限点 L 坐标, (Xu, Yu) 为 100%上限 点 U 坐标, (XS, YS) 为 100%临界点 S 坐标, 其特点是 (X150, Y150) 为 50%下限点 L50 坐标,(Xu50, Yu50) 为 50%上限点 U50 坐标, (XS50, YS50) 为 50%临界点 S50 坐标, (X175, Y175) 为 75%下限点 L75 坐标, (Xu75, Yu75) 为 75%上限点 U75 坐标, (XS75, YS75) 为 75%临界点 S75 坐 标,
     X150 = X1/2, Y150 = (20.93-Y1)/2+Y1
     Xu50 = (100-Xu)/2+Xu, Yu50 = Yu/2
     XS50 = XS/2, YS50 = YS/2
     X175 = X150+X150/2, Y175 = (20.93-Y150)-Y150/2
     Xu75 = (100-Xu50)/2+Xu, Yu75 = Yu50+Yu50/2
     XS75 = XS50/2×3, YS75 = YS50/2×3
     P 点位于爆炸三角形图中三角形 LUS 的 “爆炸危险区” 时, 随时存在爆炸危险性, 为 一级决策区。应当立即停止作业, 撤退人员。
     P 点位于多边形 UU75S75L75LS 区, 为二级决策区。由矿务局总工同救护大队长决策 人员是否进入该测点区域。
     P 点位于多边形 U75U50S50L50L75S75 区, 为三级决策区。 由矿总工同救护大队长决策人 员是否进入该测点区域。 其中 (X125, Y125) 为 25 %下限点 L25 坐标, (Xu25, Yu25) 为 25 %上限点 U25 坐标, (XS25, YS25) 为 25%临界点 S25 坐标,
     X125 = X1/4 ; Y125 = (20.93-Y1)/4×3+Y1
     Xu25 = (100-Xu)/4×3+Xu ; Yu25 = Yu/4 ;
     XS25 = XS/4 ; YS25 = YS/4
     P 点位于多边形 U50U25S25L25L50S50 区, 为四级决策区。 由救护大队长决策人员是否进 入该测点区域。
     其中 (X175, Y175) 为 75 %下限点 L75 坐标, (Xu75, Yu75) 为 75 %上限点 U75 坐标, (XS75, YS75) 为 75%临界点 S75 坐标可按其它比例划分。
     以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机中编程实现。
     为克服目前火灾危险识别方法一般单独使用, 不能对火灾危险性进行系统判断, 同时实时性差的技术缺陷和不足。
     本发明基于格雷厄姆系数的准则及按照煤炭种类对指标性气体含量进行判断的 基础上, 提出了一种火灾危险识别方法, 包括格雷厄姆系数的准则、 按照煤炭种类对指标性 气体含量进行判断, 其特点是 : 判断内容及顺序为
     当煤种为其它时,
     C2H4 浓度百分比≥ 0.00001%时, 煤温达 150℃以上, 应当采取预防性措施,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 0.7 且 G ≤ 1.0 时, 煤的氧化程度增加, 煤温比原始岩温显 著增加,
     煤温达 60℃,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 1.0 且 G ≤ 2.0 时, 火灾危险增加, 煤温达 80℃以上, 应该 采取预
     防措施,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 2.0 且 G ≤ 3.0 时, 煤炭发热严重, 煤温达 180℃以上, 必须
     采取 常规防火措施
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 3.0 时, 煤几乎可以肯定存在明火, 煤温在 300℃以上, 必须 采取灭火措施,
     当煤种为褐煤 / 长焰煤 / 气煤 / 肥煤时,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 0.7 且 G ≤ 1.0 时, 煤的氧化程度增加, 煤温比原始岩温显 著增加, 温度达 60℃,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 1.0 且 G ≤ 2.0 时, 火灾危险增加, 煤温达 80℃以上, 应该 采取预防措施,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 2.0 且 G ≤ 3.0 时, 煤炭发热严重, 煤温达 180℃以上, 必须 采取常规防火措施,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 3.0 时, 煤几乎可以肯定存在明火, 煤温在 300℃以上, 必须 采取灭火措施。
     C2H4 浓度百分比≥ 0.00001%时, 煤温达 110℃ -180℃, 必须采取措施,
     C2H2 浓度百分比≥ 0.00001%时, 已有明火, 必须采取灭火措施,
     以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机中编程实现。
     综合上述判断内容及顺序的判断方法可获得七种火灾危险程度结果。
     本发明的一种矿井气体束管监测系统, 特别是第一实施例的有益效果是, 干燥器、 过滤器使用寿命长, 测点数扩展方便, 造价低, 进样装置进样稳定, 检测气体精度高。
     本发明的一种气体爆炸性识别方法, 在实际运用中根据 P 点靠近三角形 LUS 的 “爆 炸危险区” 的程度不同决策明确, 提供了决策安全处理分级并确保了生产及救灾的及时。
     本发明的一种火灾危险识别方法, 对火灾危险性进行系统判断, 达到时实判断, 为 决策提供及时技术保障。
     本发明的矿井气体束管监测系统及气体爆炸性与火灾危险识别方法, 方法部分在 一种矿井气体束管监测系统中的计算机中编程实现, 可实时对矿井气体检测, 同时得出气 体爆炸性与火灾危险识别报表及图形结果, 为决策提供及时技术保障。
     附图说明 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
     图 1 本发明的结构原理示意图。
     图 2 本发明第一实施例自动进样装置原理示意图。
     图 3 本发明可编程控制器—— PLC 控制原理图。
     图 4 本发明可编程控制器—— PLC 控制的气路切换原理图。
     图 5 本发明第二实施例使用的可编程控制器—— PLC 扩展模块原理图。
     图 6 本发明第三实施例原理示意图。
     图 7 本发明第四实施例原理示意图。
     图 8 本发明第三实施例结果图。
     图中 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7 为可编程控制器 —— PLC 扩展模块控制端, 10. 自动进样 管路, 11. 电气控制线路, 12. 无油注气泵, 13. 转换电磁阀, 14. 指示灯, 15. 分流针型阀,
     16. 分流针型阀放空端, 17. 干燥器, 18. 过滤器, 19. 定量管, 20. 固态继电器, 21. 气相色谱 检测装置, 22. 计算机, 23. 流量计, 30. 采样器, 31. 单路气水分离器, 32. 单芯束管, 33. 接 管箱, 34. 主束管管缆, 35. 气水分离器箱, 36. 分管箱, 37. 分管束管缆, 38. 可编程控制 器—— PLC, 39. 抽气泵, 40. 可编程控制器—— PLC 接线端子, 42. 气路切换电磁阀, 45. 控 制回路电源, 46. 可编程控制器—— PLC 电源, 111. 制样装置, 114. 可编程控制器—— PLC 控制的气路切换电磁阀指示灯, 121. 注气装置, 131 气路转换装置, 421. 气路切换装置。 具体实施方式
     第一实施例, 参见图 1、 图 2、 图 3、 图 4, 一种矿井气体束管监测系统, 它包括由若干 端头固定采样器 30 的中间设有单路气水分离器 31 的单芯束管 32 连接至分管箱 36, 再经 分管束管缆 37 接至接管箱 33, 从接管箱 33 由若干根单芯束管构成的主束管管缆 34 接入 气水分离器箱 35 后由可编程控制器—— PLC38 通过电气控制线路 11 控制的气路切换电磁 阀 42、 抽气泵 39 构成自动采样装置, 其特点是还包括由自动进样管路 10 顺序连接可编程控 制器控制的无油注气泵 12 与转换电磁阀 13、 带有放空端 16 的分流针型阀 15、 干燥器 17、 过滤器 18、 定量管 19、 流量计 23 的单芯束管组成制样装置 111 构成的自动进样装置, 自动 进样装置连接气相色谱检测装置 21 分析输出数据至计算机, 计算机控制可编程控制器—— PLC38 并输出检测结果。 其中气相色谱检测装置 21 为气相色谱仪 GC6820, 可编程控制器 —— PLC38 为 S7-200PLC, 由控制回路电源 45 为控制回路供电, 由可编程控制器—— PLC 电源 46 为可编 程控制器——PLC 供电, 可编程控制器——PLC38 控制的气路切换装置 421 主要由气路切换 电磁阀 42、 固态继电器 20、 可编程控制器—— PLC 控制的气路切换电磁阀指示灯 114 构成, 气路转换装置 131 主要由转换电磁阀 13、 固态继电器、 指示灯构成, 注气装置 121 主要由固 态继电器 20、 无油注气泵 12、 指示灯 14 构成。
     第二实施例, 参见图 1、 图 2、 图 3、 图 4, 一种矿井气体束管监测系统, 它包括由若干 端头固定采样器 30 的中间设有单路气水分离器 31 的单芯束管 32 连接至分管箱 36, 再经 分管束管缆 37 接至接管箱 33, 从接管箱 33 由若干根单芯束管构成的主束管管缆 34 接入 气水分离器箱 35 后由可编程控制器—— PLC38 通过电气控制线路 11 控制的气路切换电磁 阀 42、 抽气泵 39 构成自动采样装置, 其特点是还包括由自动进样管路 10 顺序连接可编程控 制器控制的无油注气泵 12 与转换电磁阀 13、 带有放空端 16 的分流针型阀 15、 干燥器 17、 过滤器 18、 定量管 19、 流量计 23 的单芯束管组成制样装置 111 构成的自动进样装置, 自动 进样装置连接气相色谱检测装置 21 分析输出数据至计算机, 计算机控制可编程控制器—— PLC38 并输出检测结果。
     其中气相色谱检测装置 21 为气相色谱仪 GC3000A, 可编程控制器 —— PLC38 为 S7-200PLC, 由控制回路电源 45 为控制回路供电, 由可编程控制器—— PLC 电源 46 为可编 程控制器——PLC 供电, 可编程控制器——PLC38 控制的气路切换装置 421 主要由气路切换 电磁阀 42、 固态继电器 20、 可编程控制器—— PLC 控制的气路切换电磁阀指示灯 114 构成, 气路转换装置 131 主要由转换电磁阀 13、 固态继电器、 指示灯构成, 注气装置 121 主要由固 态继电器 20、 无油注气泵 12、 指示灯 14 构成。
     在可编程控制器—— PLC38 控制测点数不够时, 可进行扩展, 见图 5, 参见图 4, 可
     编程控制器——PLC38 控制的气路切换装置 421 主要由气路切换电磁阀 42、 固态继电器 20、 可编程控制器——PLC 控制的气路切换电磁阀指示灯 114 构成。主要由气路切换装置 421、 控制回路电源 45、 可编程控制器—— PLC 接线端子构成可编程控制器—— PLC 扩展控制模 块, 每增加一个模块就增加八路即八个测点。
     为了方便理解下面介绍第一实施例的工作原理 :
     将采样器 30 吊挂在测点位置, 在单芯束管 32 的中间设有单路气水分离器 31 进行 气水分离后连接至分管箱 36, 再经分管束管缆 37 接至接管箱 33, 从接管箱 33 由若干根单 芯束管构成的主束管管缆 34 接入气水分离器箱 35 进行气水分离后, 由可编程控制器—— PLC38 通过电气控制线路 11 控制的气路切换电磁阀 42、 抽气泵 39 构成自动采样装置进行 测点气体采集, 抽气泵 39 在系统工作时间始终工作, 其作用是将所有待测点气体抽出, 当 其中一个测点的束管连接的气路切换电磁阀 42 由计算机发出指令通过可编程控制器—— PLC38 切换到工作状态时, 气路切换电磁阀 42 的 F → i 导通, 可编程控制器——PLC 控制的 气路切换电磁阀指示灯 114 亮, 可编程控制器—— PLC38 控制的注气泵 12、 转换电磁阀 13 工作 C → B 导通, 指示灯亮, 首次气体含量检测或系统停运后重新起动时, 由注气泵 12 注入 被测气体, 通过分流针型阀 15 的分流针型阀放空端 16 分流部分被测气体放空, 一部分被测 气体通过干燥器 17 干燥后经过滤器 18 过滤进入定量管 19, 通过流量计 23 测流量, 流量计 23 流量通过分流针型阀 15 调节, 达到 0.1 ~ 50 毫升 / 秒流量范围时, 转换电磁阀 13C → A 导通将被测气体放空, 气相色谱检测装置 21 即气相色谱仪内的选通阀打开取定量管 19 中 的气体进行含量检测。 将检测结果通过数据转换后输送于计算机 22 中, 由计算机 22 输出各 气体含量检测报告。同时进行气体爆炸危险性及可燃危险性分析, 实时输出分析结果。为 生产或救灾活动提供决策分析结果。
     继续检测某路气体含量时, 不再进行流量调节。由计算机 22 编程通过可编程控制 器—— PLC38 控制气路切换电磁阀 42、 注气泵 12、 转换电磁阀 13 等器件工作。实现实时检 测。同样, 将检测结果通过数据转换后输送于计算机 22 中, 由计算机 22 输出各气体含量检 测报告。同时进行气体爆炸危险性及可燃危险性分析, 实时输出分析结果。为生产或救灾 活动提供决策分析结果。
     第三实施例, 参见图 6、 图 8, 图 1, 一种气体爆炸性识别方法, 包括爆炸三角形法中 (X1, Y1) 为 100%下限点 L 坐标, (Xu, Yu) 为 100%上限点 U 坐标, (XS, YS) 为 100%临界点 S 坐标, 其特点是 (X150, Y150) 为 50%下限点 L50 坐标, (Xu50, Yu50) 为 50%上限点 U50 坐标, (XS50, YS50) 为 50%临界点 S50 坐标, (X175, Y175) 为 75%下限点 L75 坐标, (Xu75, Yu75) 为 75%上限点 U75 坐标, (XS75, YS75) 为 75%临界点 S75 坐标,
     X150 = X1/2, Y150 = (20.93-Y1)/2+Y1
     Xu50 = (100-Xu)/2+Xu, Yu50 = Yu/2
     XS50 = XS/2, YS50 = YS/2
     X175 = X150+X150/2, Y175 = (20.93-Y150)-Y150/2
     Xu75 = (100-Xu50)/2+Xu, Yu75 = Yu50+Yu50/2
     XS75 = XS50/2×3, YS75 = YS50/2×3
     P 点位于爆炸三角形图中三角形 LUS 的 “爆炸危险区” 时, 随时存在爆炸危险性, 为 一级决策区。应当立即停止作业, 撤退人员。P 点位于多边形 UU75S75L75LS 区, 为二级决策区。由矿务局总工同救护大队长决策 人员是否进入该测点区域。
     P 点位于多边形 U75U50S50L50L75S75 区, 为三级决策区。 由矿总工同救护大队长决策人 员是否进入该测点区域。
     以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机 22 中编程实现。
     图 8 中的 P 点 “黑点” 位于无分级决策区。人员可以进入该测点区域, 同时处在 “增 风危险区” 即 III 区, 被测点位置应当适当减少风量。
     第四实施例, 参见图 7、 图 8, 图 1, 一种气体爆炸性识别方法, 包括爆炸三角形法中 (X1, Y1) 为 100%下限点 L 坐标, (Xu, Yu) 为 100%上限点 U 坐标, (XS, YS) 为 100%临界点 S 坐标, 其特点是 (X150, Y150) 为 50%下限点 L50 坐标, (Xu50, Yu50) 为 50%上限点 U50 坐标, (XS50, YS50) 为 50%临界点 S50 坐标, (X175, Y175) 为 75%下限点 L75 坐标, (Xu75, Yu75) 为 75%上限点 U75 坐标, (XS75, YS75) 为 75%临界点 S75 坐标,
     X150 = X1/2, Y150 = (20.93-Y1)/2+Y1
     Xu50 = (100-Xu)/2+Xu, Yu50 = Yu/2
     XS50 = XS/2, YS50 = YS/2 X175 = X150+X150/2, Y175 = (20.93-Y150)-Y150/2
     Xu75 = (100-Xu50)/2+Xu, Yu75 = Yu50+Yu50/2
     XS75 = XS50/2×3, YS75 = YS50/2×3
     (X125, Y125) 为 25%下限点 L25 坐标, (Xu25, Yu25) 为 25%上限点 U25 坐标, (XS25, YS25) 为 25%临界点 S25 坐标,
     X125 = X1/4 ; Y125 = (20.93-Y1)/4×3+Y1
     Xu25 = (100-Xu)/4×3+Xu ; Yu25 = Yu/4 ;
     XS25 = XS/4 ; YS25 = YS/4
     P 点位于爆炸三角形图中三角形 LUS 的 “爆炸危险区” 时, 随时存在爆炸危险性, 为 一级决策区。应当立即停止作业, 撤退人员。
     P 点位于多边形 UU75S75L75LS 区, 为二级决策区。由矿务局总工同救护大队长决策 人员是否进入该测点区域。
     P 点位于多边形 U75U50S50L50L75S75 区, 为三级决策区。 由矿总工同救护大队长决策人 员是否进入该测点区域。
     P 点位于多边形 U50U25S25L25L50S50 区, 为四级决策区。 救护大队长决策人员是否进入 该测点区域。
     以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机 22 中编程实现。
     图 8 中的 P 点 “黑点” 位于无分级决策区。救灾人员可以进入该测点区域, 同时处 在 “增风危险区” 即 III 区, 被测点位置应当适当减少风量。
     第五实施例, 参见 “数据报表” , 一种火灾危险识别方法, 包括爆炸格雷厄姆系数的 准则、 按照煤炭种类对指标性气体含量进行判断, 其特点是 : 判断内容及顺序为
     当煤种为其它时,
     C2H4 浓度百分比≥ 0.00001%时, 煤温达 150℃以上, 应当采取预防性措施,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 0.7 且 G ≤ 1.0 时, 煤的氧化程度增加, 煤温比原始岩温显
     著增加, 煤温达 60℃,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 1.0 且 G ≤ 2.0 时, 火灾危险增加, 煤温达 80℃以上, 应该 采取预防措施,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 2.0 且 G ≤ 3.0 时, 煤炭发热严重, 煤温达 180℃以上, 必须 采取常规防火措施
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 3.0 时, 煤几乎可以肯定存在明火, 煤温在 300℃以上, 必须 采取灭火措施,
     当煤种为褐煤 / 长焰煤 / 气煤 / 肥煤时,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 0.7 且 G ≤ 1.0 时, 煤的氧化程度增加, 煤温比原始岩温显 著增加, 温度达 60℃,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 1.0 且 G ≤ 2.0 时, 火灾危险增加, 煤温达 80℃以上, 应该 采取预防措施,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 2.0 且 G ≤ 3.0 时, 煤炭发热严重, 煤温达 180℃以上, 必须 采取常规防火措施,
     当格雷厄姆系数值 G ≥ 3.0 时, 煤几乎可以肯定存在明火, 煤温在 300℃以上, 必须 采取灭火措施。
     C2H4 浓度百分比≥ 0.00001%时, 煤温达 110℃ -180℃, 必须采取措施,
     C2H2 浓度百分比≥ 0.00001% m 时, 已有明火, 必须采取灭火措施。
     以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机 22 中编程实现。 参见下页 “数 据报表” , 输出的 “数据报表” 中的 “火灾危险” 项中有六个通道已有明火, 必须采取灭火措 施。
    

一种矿井气体束管监测系统的火灾危险识别方法.pdf_第1页
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一种矿井气体束管监测系统的火灾危险识别方法.pdf_第2页
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一种矿井气体束管监测系统的火灾危险识别方法.pdf_第3页
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1、10申请公布号CN102425456A43申请公布日20120425CN102425456ACN102425456A21申请号201110263108622申请日20080715200810012304420080715E21F17/00200601E21F17/1820060171申请人煤炭科学研究总院抚顺分院地址113122辽宁省抚顺经济开发区滨河路11号72发明人王理74专利代理机构辽宁沈阳国兴专利代理有限公司21100代理人李丛54发明名称一种矿井气体束管监测系统的火灾危险识别方法57摘要一种矿井气体束管监测系统,由采样器、气水分离器的单芯束管连接至分管箱,经分管束管缆接至接管箱,主束。

2、管管缆接入气水分离器箱后由可编程控制器控制的气路切换电磁阀、抽气泵构成自动采样装置,其特点还包括由自动进样管路顺序连接可编程控制器控制的无油注气泵与转换电磁阀、带有放空端的分流针型阀、干燥器、过滤器、定量管、流量计的单芯束管组成制样装置构成的自动进样装置,自动进样装置连接气相色谱检测装置分析输出数据至计算机,计算机控制可编程控制器并输出检测结果。干燥器、过滤器寿命长,测点数扩展方便并易维护,造价低,进样装置进样稳定,检测气体精度高,还公开了气体爆炸性与火灾危险性识别方法,按分析结果决策明确及时。62分案原申请数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书。

3、12页附图8页CN102425463A1/1页21一种矿井气体束管监测系统的火灾危险识别方法,包括格雷厄姆系数的准则、按照煤炭种类对指标性气体含量进行判断,其特征是判断内容及顺序为当煤种为其它时,C2H4浓度百分比000001时,煤温达150以上,应当采取预防性措施,当格雷厄姆系数值G07且G10时,煤的氧化程度增加,煤温比原始岩温显著增加,煤温达60,当格雷厄姆系数值G10且G20时,火灾危险增加,煤温达80以上,应该采取预防措施,当格雷厄姆系数值G20且G30时,煤炭发热严重,煤温达180以上,必须采取常规防火措施,当格雷厄姆系数值G30时,煤几乎可以肯定存在明火,煤温在300以上,必须采。

4、取灭火措施,当煤种为褐煤/长焰煤/气煤/肥煤时,当格雷厄姆系数值G07且G10时,煤的氧化程度增加,煤温比原始岩温显著增加,温度达60,当格雷厄姆系数值G10且G20时,火灾危险增加,煤温达80以上,应该采取预防措施,当格雷厄姆系数值G20且G30时,煤炭发热严重,煤温达180以上,必须采取常规防火措施,当格雷厄姆系数值G30时,煤几乎可以肯定存在明火,煤温在300以上,必须采取灭火措施,C2H4浓度百分比000001时,煤温达110180,必须采取措施,C2H2浓度百分比000001时,已有明火,必须采取灭火措施。权利要求书CN102425456ACN102425463A1/12页3一种矿井。

5、气体束管监测系统的火灾危险识别方法所属技术领域0001本发明属于矿井气体成份监测及气体爆炸性与火灾危险性识别方法领域,包括隧道、天然气、石油开采中气体成份监测及气体爆炸性与火灾危险性识别方法领域,尤其涉及煤矿井下气体束管监测系统及矿井可燃气体爆炸性与火灾危险性程度识别方法。背景技术0002目前,矿井气体束管监测系统已经开始在煤矿中得到普及和应用。矿井气体束管监测系统是借助束管将矿井井下各测点气体经抽气泵负压抽取、汇总到指定地点,在借助气相色谱检测装置对束管所采集井下气样进行分析,实现对CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、O2、N2、H2等气体含量的在线监测,其监测结果在以实时监。

6、测报告、分析日报等方式提供数据的同时,亦可自动存入数据库中,以便今后对某种气体含量的变化趋势进行分析,从而实现对矿井自燃火灾的早期预测,也可用来进行矿井可燃气体爆炸危险性、火灾危险程度识别。在生产矿井进行常规预测预报,在矿井救灾时期为救灾服务。0003目前已有的矿井气体束管监测系统主要包括由若干端头固定采样器的中间设有单路气水分离器的单芯束管连接至分管箱,再经分管束管缆接至接管箱,从接管箱由若干根单芯束管构成的主束管管缆接入气水分离器箱后由集成电路控制的气路切换电磁阀、抽气泵构成采样装置,还包括由自动进样管路连接无油注气泵经过干燥器、过滤器、定量管的单芯束管组成制样装置构成的自动进样装置,自动。

7、进样装置连接气相色谱检测装置分析输出数据至计算机,计算机控制集成电路并输出检测结果。0004目前类似以上的矿井气体束管监测系统干燥器、过滤器使用寿命短,由于采样装置、进样装置由计算机通过集成电路控制,测点数扩展困难,接线复杂,不易维修,并且造价高,进样装置进样不稳定,检测气体精度低。0005目前,煤矿井下的可燃气体爆炸性识别方法以下均称“气体爆炸性识别方法”,在2007年3月30日发布,2007年7月1日实施的“中华人民共和国安全生产行业标准AQ10442007代替MT/T6981997矿井密闭防灭火技术规范附录B规范性附录判断火区气体爆炸危险性的三角形法”中进行了规定。主要内容如下判断火区内。

8、气体爆炸危险性的爆炸三角形法,分为爆炸三角形合成法和爆炸三角形归一法两种。参见图6。0006爆炸三角形合成法0007设火区气体中含有N种可爆炸气体,浓度分别为XII1,2,N;含两种超量惰性气体CO2和N2,浓度分别为和含氧气浓度为YP,火区气体爆炸三角形三顶点坐标按下列各式计算0008上限点U的坐标0009说明书CN102425456ACN102425463A2/12页400100011下限点L的坐标001200130014临界点S的坐标001500160017式中001800190020J1,20021至此,可在直角坐标系中绘出火区气体合成爆炸三角形图。0022按下式计算火区气体组成状态点。

9、P的横坐标0023XPXI0024根据XP,YP在爆炸三角形图中绘出P点,根据危险性的分区即可判断该火区气体的爆炸危险性。0025爆炸三角形归一法即库马归一法0026该法由波兰库库兹卡河马楚拉提出,CH4爆炸三角形图为归一基准图,一爆炸气体总浓度为横坐标,按下式计算修正后的气体组成状态点P的坐标,根据危险性分区即可判别该火区气体的爆炸危险性。002700280029I1,2N0030式中CO2对爆炸三角形的影响系数;00310032CO2对P点坐标的影响系数。说明书CN102425456ACN102425463A3/12页500330034AI、BI、CI、DI、FI、EI、CI、DI、EI、。

10、FI换算系数,由表B2查得。0035表B200360037图6中N点坐标XN,YN求解如下0038XN2093XS/XS20930039YN00040P点位于爆炸三角形图中三角形LUS的“爆炸危险区即I区”时,随时存在爆炸危险性,应当立即停止作业,撤退人员;0041P点位于三角形L2093S的“减风危险区即II区”时,应当适当增加风量;0042P点位于四边形U100NS“增风危险区即III区”时,应当适当减少风量;0043P点位于三角形ON2093“增减风安全区即区”时,增减风量均无危险。0044在实际运用中P点靠近三角形LUS的“爆炸危险区即I区”的程度不同决策的难度不同,有时造成决策忧郁失。

11、去安全处理最好机会,有造成损失的可能。0045目前矿井火灾危险程度识别方法以下均称“火灾危险识别方法”主要用格雷厄姆GRAHAM测点火灾气体的无量纲参数值。即00460047式中0048N2100O2CO2COCH4H2CMHN0049CO,O2,N2分别为回风侧采样点气样中的CO,O2,N2的体积百分比浓度。0050格雷厄姆系数主要用于煤炭自燃状况的判断。格雷厄姆系数G的值在0730的范围内对于评价煤的自燃和重新自燃过程是有意义的。对于与煤自热过程相关的各个阶段,适用下列基于格雷厄姆系数的准则0051当格雷厄姆系数值G07且G10时,煤的氧化程度增加,煤温比原始岩温显著增加,温度达60;00。

12、52当格雷厄姆系数值G10且G20时,火灾危险增加,煤温达80以上,应该采取预防措施;0053当格雷厄姆系数值G20且G30时,煤炭发热严重,煤温达180以上,必说明书CN102425456ACN102425463A4/12页6须采取常规防火措施;0054当格雷厄姆系数值G30时,煤几乎可以肯定存在明火,煤温在300以上,必须采取灭火措施;0055对于煤炭自燃点的温度,同时也是火灾的最小温度300,格雷厄姆系数值G30。通常煤矿井下的火灾都是不完全发展的火灾。火灾不完全发展点既是火灾发展阶段的终点,又是火灾熄灭阶段的起点。0056另外火灾危险识别方法可以按照煤炭种类对指标性气体含量进行判断。从。

13、气体分析的角度出发,各煤种的标志气体指标如下0057烯烃气体的代表C2H4可以视为煤的氧化已确实进入自热阶段的标志气体,在有CO存在的前提下,只要出现C2H4即可做出煤已自然发火的预报,即做为预警指标。0058炔烃气体的出现,意味着煤已进入或即将进入燃烧阶段,只要检测到C2H2就可断定监测区内存在已经燃烧的明火,因此可以把它作为煤自然发火的明火报警指标,同时也可作为判断煤自然发火熄灭程度的指标。0059参见以下中国煤炭分类的煤的分类总表、烟煤的分类表。0060煤的分类总表00610062烟煤的分类表00630064说明书CN102425456ACN102425463A5/12页70065目前以。

14、上的火灾危险识别方法一般单独使用,不能对火灾危险性进行系统判断,同时实时性差。发明内容0066为克服现有矿井气体束管监测系统以上技术缺点和存在的不足。0067本发明提供一种矿井气体束管监测系统,它包括由若干端头固定采样器的中间设有单路气水分离器的单芯束管连接至分管箱,再经分管束管缆接至接管箱,从接管箱由若干根单芯束管构成的主束管管缆接入气水分离器箱后由可编程控制PLC通过电气控制线路控制的气路切换电磁阀、抽气泵构成自动采样装置,其特点是还包括由自动进样管路顺序连接可编程控制器控制的无油注气泵与转换电磁阀、带有放空端的分流针型阀、干燥器、过滤器、定量管、流量计的单芯束管组成制样装置构成的自动进样。

15、装置,自动进样装置连接气相色谱检测装置分析输出数据至计算机,计算机控制可编程控制PLC并输出检测结果。0068其中干燥器、过滤器可顺序设置在转换电磁阀、带有放空端的分流针型阀之间。但干燥器、过滤器使用寿命缩短。0069其中可编程控制器PLC可用集成电路替代。但测点数扩展困难,并且造价高,不易维修。0070其中可以同时略去带有放空端的分流针型阀、流量计。但自动进样装置进样不稳定,检测气体精度会降低。0071其中在救灾时可以将由自动进样管路顺序连接可编程控制器控制的无油注气泵与转换电磁阀、带有放空端的分流针型阀、干燥器、过滤器、定量管、流量计的单芯束管组成制样装置构成的自动进样装置,自动进样装置连。

16、接气相色谱检测装置分析输出数据至计算机,计算机控制的可编程控制器PLC、气水分离器箱、气路切换电磁阀、抽气泵设置在机动救灾车上。0072为克服目前气体爆炸性识别方法即判断火区内气体爆炸危险性的爆炸三角形法存在在实际运用中P点靠近三角形LUS的“爆炸危险区”的程度不同决策的难度不同,有时造成决策忧郁失去安全处理最好机会,有造成损失可能的技术缺陷和不足。0073本发明在判断火区内气体爆炸危险性的爆炸三角形法基础上提出了一种气体爆炸性识别方法,包括爆炸三角形法中X1,Y1为100下限点L坐标,XU,YU为100上限点U坐标,XS,YS为100临界点S坐标,其特点是X150,Y150为50下限点L50。

17、坐标,说明书CN102425456ACN102425463A6/12页8XU50,YU50为50上限点U50坐标,XS50,YS50为50临界点S50坐标,X175,Y175为75下限点L75坐标,XU75,YU75为75上限点U75坐标,XS75,YS75为75临界点S75坐标,0074X150X1/2,Y1502093Y1/2Y10075XU50100XU/2XU,YU50YU/20076XS50XS/2,YS50YS/20077X175X150X150/2,Y1752093Y150Y150/20078XU75100XU50/2XU,YU75YU50YU50/20079XS75XS50/2。

18、3,YS75YS50/230080P点位于爆炸三角形图中三角形LUS的“爆炸危险区”时,随时存在爆炸危险性,为一级决策区。应当立即停止作业,撤退人员。0081P点位于多边形UU75S75L75LS区,为二级决策区。由矿务局总工同救护大队长决策人员是否进入该测点区域。0082P点位于多边形U75U50S50L50L75S75区,为三级决策区。由矿总工同救护大队长决策人员是否进入该测点区域。0083其中X125,Y125为25下限点L25坐标,XU25,YU25为25上限点U25坐标,XS25,YS25为25临界点S25坐标,0084X125X1/4;Y1252093Y1/43Y10085XU25。

19、100XU/43XU;YU25YU/4;0086XS25XS/4;YS25YS/40087P点位于多边形U50U25S25L25L50S50区,为四级决策区。由救护大队长决策人员是否进入该测点区域。0088其中X175,Y175为75下限点L75坐标,XU75,YU75为75上限点U75坐标,XS75,YS75为75临界点S75坐标可按其它比例划分。0089以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机中编程实现。0090为克服目前火灾危险识别方法一般单独使用,不能对火灾危险性进行系统判断,同时实时性差的技术缺陷和不足。0091本发明基于格雷厄姆系数的准则及按照煤炭种类对指标性气体含量进行判断的。

20、基础上,提出了一种火灾危险识别方法,包括格雷厄姆系数的准则、按照煤炭种类对指标性气体含量进行判断,其特点是判断内容及顺序为0092当煤种为其它时,0093C2H4浓度百分比000001时,煤温达150以上,应当采取预防性措施,0094当格雷厄姆系数值G07且G10时,煤的氧化程度增加,煤温比原始岩温显著增加,0095煤温达60,0096当格雷厄姆系数值G10且G20时,火灾危险增加,煤温达80以上,应该采取预0097防措施,0098当格雷厄姆系数值G20且G30时,煤炭发热严重,煤温达180以上,必须说明书CN102425456ACN102425463A7/12页9采取0099常规防火措施01。

21、00当格雷厄姆系数值G30时,煤几乎可以肯定存在明火,煤温在300以上,必须采取灭火措施,0101当煤种为褐煤/长焰煤/气煤/肥煤时,0102当格雷厄姆系数值G07且G10时,煤的氧化程度增加,煤温比原始岩温显著增加,温度达60,0103当格雷厄姆系数值G10且G20时,火灾危险增加,煤温达80以上,应该采取预防措施,0104当格雷厄姆系数值G20且G30时,煤炭发热严重,煤温达180以上,必须采取常规防火措施,0105当格雷厄姆系数值G30时,煤几乎可以肯定存在明火,煤温在300以上,必须采取灭火措施。0106C2H4浓度百分比000001时,煤温达110180,必须采取措施,0107C2H。

22、2浓度百分比000001时,已有明火,必须采取灭火措施,0108以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机中编程实现。0109综合上述判断内容及顺序的判断方法可获得七种火灾危险程度结果。0110本发明的一种矿井气体束管监测系统,特别是第一实施例的有益效果是,干燥器、过滤器使用寿命长,测点数扩展方便,造价低,进样装置进样稳定,检测气体精度高。0111本发明的一种气体爆炸性识别方法,在实际运用中根据P点靠近三角形LUS的“爆炸危险区”的程度不同决策明确,提供了决策安全处理分级并确保了生产及救灾的及时。0112本发明的一种火灾危险识别方法,对火灾危险性进行系统判断,达到时实判断,为决策提供及时技术。

23、保障。0113本发明的矿井气体束管监测系统及气体爆炸性与火灾危险识别方法,方法部分在一种矿井气体束管监测系统中的计算机中编程实现,可实时对矿井气体检测,同时得出气体爆炸性与火灾危险识别报表及图形结果,为决策提供及时技术保障。附图说明0114下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。0115图1本发明的结构原理示意图。0116图2本发明第一实施例自动进样装置原理示意图。0117图3本发明可编程控制器PLC控制原理图。0118图4本发明可编程控制器PLC控制的气路切换原理图。0119图5本发明第二实施例使用的可编程控制器PLC扩展模块原理图。0120图6本发明第三实施例原理示意图。0121图7本发明。

24、第四实施例原理示意图。0122图8本发明第三实施例结果图。0123图中0、1、2、3、4、5、6、7为可编程控制器PLC扩展模块控制端,10自动进样管路,11电气控制线路,12无油注气泵,13转换电磁阀,14指示灯,15分流针型阀,说明书CN102425456ACN102425463A8/12页1016分流针型阀放空端,17干燥器,18过滤器,19定量管,20固态继电器,21气相色谱检测装置,22计算机,23流量计,30采样器,31单路气水分离器,32单芯束管,33接管箱,34主束管管缆,35气水分离器箱,36分管箱,37分管束管缆,38可编程控制器PLC,39抽气泵,40可编程控制器PLC接。

25、线端子,42气路切换电磁阀,45控制回路电源,46可编程控制器PLC电源,111制样装置,114可编程控制器PLC控制的气路切换电磁阀指示灯,121注气装置,131气路转换装置,421气路切换装置。具体实施方式0124第一实施例,参见图1、图2、图3、图4,一种矿井气体束管监测系统,它包括由若干端头固定采样器30的中间设有单路气水分离器31的单芯束管32连接至分管箱36,再经分管束管缆37接至接管箱33,从接管箱33由若干根单芯束管构成的主束管管缆34接入气水分离器箱35后由可编程控制器PLC38通过电气控制线路11控制的气路切换电磁阀42、抽气泵39构成自动采样装置,其特点是还包括由自动进样。

26、管路10顺序连接可编程控制器控制的无油注气泵12与转换电磁阀13、带有放空端16的分流针型阀15、干燥器17、过滤器18、定量管19、流量计23的单芯束管组成制样装置111构成的自动进样装置,自动进样装置连接气相色谱检测装置21分析输出数据至计算机,计算机控制可编程控制器PLC38并输出检测结果。0125其中气相色谱检测装置21为气相色谱仪GC6820,可编程控制器PLC38为S7200PLC,由控制回路电源45为控制回路供电,由可编程控制器PLC电源46为可编程控制器PLC供电,可编程控制器PLC38控制的气路切换装置421主要由气路切换电磁阀42、固态继电器20、可编程控制器PLC控制的气。

27、路切换电磁阀指示灯114构成,气路转换装置131主要由转换电磁阀13、固态继电器、指示灯构成,注气装置121主要由固态继电器20、无油注气泵12、指示灯14构成。0126第二实施例,参见图1、图2、图3、图4,一种矿井气体束管监测系统,它包括由若干端头固定采样器30的中间设有单路气水分离器31的单芯束管32连接至分管箱36,再经分管束管缆37接至接管箱33,从接管箱33由若干根单芯束管构成的主束管管缆34接入气水分离器箱35后由可编程控制器PLC38通过电气控制线路11控制的气路切换电磁阀42、抽气泵39构成自动采样装置,其特点是还包括由自动进样管路10顺序连接可编程控制器控制的无油注气泵12。

28、与转换电磁阀13、带有放空端16的分流针型阀15、干燥器17、过滤器18、定量管19、流量计23的单芯束管组成制样装置111构成的自动进样装置,自动进样装置连接气相色谱检测装置21分析输出数据至计算机,计算机控制可编程控制器PLC38并输出检测结果。0127其中气相色谱检测装置21为气相色谱仪GC3000A,可编程控制器PLC38为S7200PLC,由控制回路电源45为控制回路供电,由可编程控制器PLC电源46为可编程控制器PLC供电,可编程控制器PLC38控制的气路切换装置421主要由气路切换电磁阀42、固态继电器20、可编程控制器PLC控制的气路切换电磁阀指示灯114构成,气路转换装置13。

29、1主要由转换电磁阀13、固态继电器、指示灯构成,注气装置121主要由固态继电器20、无油注气泵12、指示灯14构成。0128在可编程控制器PLC38控制测点数不够时,可进行扩展,见图5,参见图4,可说明书CN102425456ACN102425463A9/12页11编程控制器PLC38控制的气路切换装置421主要由气路切换电磁阀42、固态继电器20、可编程控制器PLC控制的气路切换电磁阀指示灯114构成。主要由气路切换装置421、控制回路电源45、可编程控制器PLC接线端子构成可编程控制器PLC扩展控制模块,每增加一个模块就增加八路即八个测点。0129为了方便理解下面介绍第一实施例的工作原理0。

30、130将采样器30吊挂在测点位置,在单芯束管32的中间设有单路气水分离器31进行气水分离后连接至分管箱36,再经分管束管缆37接至接管箱33,从接管箱33由若干根单芯束管构成的主束管管缆34接入气水分离器箱35进行气水分离后,由可编程控制器PLC38通过电气控制线路11控制的气路切换电磁阀42、抽气泵39构成自动采样装置进行测点气体采集,抽气泵39在系统工作时间始终工作,其作用是将所有待测点气体抽出,当其中一个测点的束管连接的气路切换电磁阀42由计算机发出指令通过可编程控制器PLC38切换到工作状态时,气路切换电磁阀42的FI导通,可编程控制器PLC控制的气路切换电磁阀指示灯114亮,可编程控。

31、制器PLC38控制的注气泵12、转换电磁阀13工作CB导通,指示灯亮,首次气体含量检测或系统停运后重新起动时,由注气泵12注入被测气体,通过分流针型阀15的分流针型阀放空端16分流部分被测气体放空,一部分被测气体通过干燥器17干燥后经过滤器18过滤进入定量管19,通过流量计23测流量,流量计23流量通过分流针型阀15调节,达到0150毫升/秒流量范围时,转换电磁阀13CA导通将被测气体放空,气相色谱检测装置21即气相色谱仪内的选通阀打开取定量管19中的气体进行含量检测。将检测结果通过数据转换后输送于计算机22中,由计算机22输出各气体含量检测报告。同时进行气体爆炸危险性及可燃危险性分析,实时输。

32、出分析结果。为生产或救灾活动提供决策分析结果。0131继续检测某路气体含量时,不再进行流量调节。由计算机22编程通过可编程控制器PLC38控制气路切换电磁阀42、注气泵12、转换电磁阀13等器件工作。实现实时检测。同样,将检测结果通过数据转换后输送于计算机22中,由计算机22输出各气体含量检测报告。同时进行气体爆炸危险性及可燃危险性分析,实时输出分析结果。为生产或救灾活动提供决策分析结果。0132第三实施例,参见图6、图8,图1,一种气体爆炸性识别方法,包括爆炸三角形法中X1,Y1为100下限点L坐标,XU,YU为100上限点U坐标,XS,YS为100临界点S坐标,其特点是X150,Y150为。

33、50下限点L50坐标,XU50,YU50为50上限点U50坐标,XS50,YS50为50临界点S50坐标,X175,Y175为75下限点L75坐标,XU75,YU75为75上限点U75坐标,XS75,YS75为75临界点S75坐标,0133X150X1/2,Y1502093Y1/2Y10134XU50100XU/2XU,YU50YU/20135XS50XS/2,YS50YS/20136X175X150X150/2,Y1752093Y150Y150/20137XU75100XU50/2XU,YU75YU50YU50/20138XS75XS50/23,YS75YS50/230139P点位于爆炸三角。

34、形图中三角形LUS的“爆炸危险区”时,随时存在爆炸危险性,为一级决策区。应当立即停止作业,撤退人员。说明书CN102425456ACN102425463A10/12页120140P点位于多边形UU75S75L75LS区,为二级决策区。由矿务局总工同救护大队长决策人员是否进入该测点区域。0141P点位于多边形U75U50S50L50L75S75区,为三级决策区。由矿总工同救护大队长决策人员是否进入该测点区域。0142以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机22中编程实现。0143图8中的P点“黑点”位于无分级决策区。人员可以进入该测点区域,同时处在“增风危险区”即III区,被测点位置应当适当。

35、减少风量。0144第四实施例,参见图7、图8,图1,一种气体爆炸性识别方法,包括爆炸三角形法中X1,Y1为100下限点L坐标,XU,YU为100上限点U坐标,XS,YS为100临界点S坐标,其特点是X150,Y150为50下限点L50坐标,XU50,YU50为50上限点U50坐标,XS50,YS50为50临界点S50坐标,X175,Y175为75下限点L75坐标,XU75,YU75为75上限点U75坐标,XS75,YS75为75临界点S75坐标,0145X150X1/2,Y1502093Y1/2Y10146XU50100XU/2XU,YU50YU/20147XS50XS/2,YS50YS/20。

36、148X175X150X150/2,Y1752093Y150Y150/20149XU75100XU50/2XU,YU75YU50YU50/20150XS75XS50/23,YS75YS50/230151X125,Y125为25下限点L25坐标,XU25,YU25为25上限点U25坐标,XS25,YS25为25临界点S25坐标,0152X125X1/4;Y1252093Y1/43Y10153XU25100XU/43XU;YU25YU/4;0154XS25XS/4;YS25YS/40155P点位于爆炸三角形图中三角形LUS的“爆炸危险区”时,随时存在爆炸危险性,为一级决策区。应当立即停止作业,撤退。

37、人员。0156P点位于多边形UU75S75L75LS区,为二级决策区。由矿务局总工同救护大队长决策人员是否进入该测点区域。0157P点位于多边形U75U50S50L50L75S75区,为三级决策区。由矿总工同救护大队长决策人员是否进入该测点区域。0158P点位于多边形U50U25S25L25L50S50区,为四级决策区。救护大队长决策人员是否进入该测点区域。0159以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机22中编程实现。0160图8中的P点“黑点”位于无分级决策区。救灾人员可以进入该测点区域,同时处在“增风危险区”即III区,被测点位置应当适当减少风量。0161第五实施例,参见“数据报表”。

38、,一种火灾危险识别方法,包括爆炸格雷厄姆系数的准则、按照煤炭种类对指标性气体含量进行判断,其特点是判断内容及顺序为0162当煤种为其它时,0163C2H4浓度百分比000001时,煤温达150以上,应当采取预防性措施,0164当格雷厄姆系数值G07且G10时,煤的氧化程度增加,煤温比原始岩温显说明书CN102425456ACN102425463A11/12页13著增加,煤温达60,0165当格雷厄姆系数值G10且G20时,火灾危险增加,煤温达80以上,应该采取预防措施,0166当格雷厄姆系数值G20且G30时,煤炭发热严重,煤温达180以上,必须采取常规防火措施0167当格雷厄姆系数值G30时。

39、,煤几乎可以肯定存在明火,煤温在300以上,必须采取灭火措施,0168当煤种为褐煤/长焰煤/气煤/肥煤时,0169当格雷厄姆系数值G07且G10时,煤的氧化程度增加,煤温比原始岩温显著增加,温度达60,0170当格雷厄姆系数值G10且G20时,火灾危险增加,煤温达80以上,应该采取预防措施,0171当格雷厄姆系数值G20且G30时,煤炭发热严重,煤温达180以上,必须采取常规防火措施,0172当格雷厄姆系数值G30时,煤几乎可以肯定存在明火,煤温在300以上,必须采取灭火措施。0173C2H4浓度百分比000001时,煤温达110180,必须采取措施,0174C2H2浓度百分比000001M时。

40、,已有明火,必须采取灭火措施。0175以上技术在一种矿井气体束管监测系统中的计算机22中编程实现。参见下页“数据报表”,输出的“数据报表”中的“火灾危险”项中有六个通道已有明火,必须采取灭火措施。0176说明书CN102425456ACN102425463A12/12页14说明书CN102425456ACN102425463A1/8页15图1说明书附图CN102425456ACN102425463A2/8页16图2说明书附图CN102425456ACN102425463A3/8页17图3说明书附图CN102425456ACN102425463A4/8页18图4说明书附图CN102425456ACN102425463A5/8页19图5说明书附图CN102425456ACN102425463A6/8页20图6说明书附图CN102425456ACN102425463A7/8页21图7说明书附图CN102425456ACN102425463A8/8页22图8说明书附图CN102425456A。

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