微色谱井下束管监测系统技术方案

本发明专利技术公开了微色谱井下束管监测系统，包括井下设备和井上设备，所述井上设备包括通讯控制装置，所述井下设备分为检测分析与束管采样两部分，所述井下设备通过网络与井上通讯控制装置连接，所述检测分析部分包括微型气相色谱仪、标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置，所述束管采样部分包括本安选通组合控制装置。本发明专利技术本发明专利技术实现了直接在井下环境对井下监测点气体含量的在线自动高精度实时监测；实现了色谱仪在井下长期可靠运行的无人值守；实现了监测数据结果的网络共享；采用防爆技术，保证在易燃易爆环境中可靠正常工作，能适应正压或负压样气气体采集方式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于测量领域，尤其是涉及一种直接用于在矿井井下进行气体组份分析的微色谱井下束管监测系统。
技术介绍
当前煤矿井下的气体分析主要采用的方法是井下通过人工或束管系统采样，在井上地面监测分析。采用人工测量或取样，由测量人员直接在测定现场测量，或取样后送至地面进行分析。测定地点灵活，但频度低，且只能测定正常气样，危险环境测点无法测量。采用束管取样，束管取样+色谱分析系统（或者在线式红外分析系统）。布点方便、测定不受环境影响，测定范围、精度不受限制。当前煤矿气体分析存在的不足：a、气样分析时间过长。从进气到出结果需十几分钟，不能适应连续检测的要求。b、气相色谱仪由于有“氢焰检测器”，不适于井下使用。c、气样分析有时需人工参与，通常需要专业人员操作。d、各系统独立运行、数据不能共享。e、缺乏必要的技术分析支持。f、图形化的网络共享支持不足。为能消除当前煤矿井下气体分析存在的问题，本专利技术将系统主体设备布置于井下，通过网络与井上计算机连接。井下设备可分为检测分析与束管采样两部分，束管采样部分支持正压输气或负压抽气的气体运载方式，可同时对八个监测点的样气进行取样。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种可以在煤矿井下环境可靠运行的微色谱井下束管监测系统。本专利技术的技术解决方案是：微色谱井下束管监测系统，包括井下设备和井上设备，所述井上设备包括通讯控制装置，所述井下设备分为检测分析与束管采样两部分，所述井下设备通过网络与井上通讯控制装置连接，所述检测分析部分包括微型气相色谱仪、标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置，所述束管采样部分包括本安选通组合控制装置，所述标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置分别与所述微型气相色谱仪和通讯控制装置相连，所述本安选通组合控制装置通过样气进样干燥控制处理装置与微型气相色谱仪相连，所述微型气相色谱仪与通讯控制装置相连。该系统还包括矿用隔爆兼本质安全型控制箱，所述矿用隔爆兼本质安全型控制箱设置在井下，由防爆箱与防护箱组成，上部为防爆箱，内部装有微型气相色谱仪，下部为防护箱，内部装有标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置。进一步优选的，所述通讯控制装置包括电脑、通讯控制板、电源；所述通讯控制板与电脑电连接，所述通讯控制板上设置电源。进一步优选的，所述标气进样控制处理装置包括标气罐、标气二级压力减压仪、标气压力传感器、标气进气控制阀；所述标气罐内的标气依次通过标气二级压力减压仪、标气压力传感器、标气进气控制阀进入微型气相色谱仪。进一步优选的，所述载气供给控制装置包括载气罐、载气二级压力减压仪、载气进气控制阀、载气压力传感器；所述载气罐内载气经过载气二级压力减压仪、载气进气控制阀、载气压力传感器进入微型气相色谱仪。进一步优选的，所述样气进样干燥控制处理装置包括人工进样口、干燥过滤器、干燥气源罐、干燥气源二级压力减压仪、干燥器、干燥气源压力传感器、干燥气流量控制阀、进样压力指示仪、干燥器压力指示仪、进样稳压阀、干燥气压力控制阀；人工采样气经过人工进样口、进样压力指示仪进入干燥过滤器后通过进样稳压阀进入微型气相色谱仪；所述干燥气源罐内的干燥气源经干燥气源二级压力减压仪、干燥气压力控制阀进入干燥器，干燥器内的干燥气源经干燥气源压力传感器进入干燥过滤器后通过进样稳压阀进入微型气相色谱仪；与所述干燥过滤器连接的去抽管道上设置有干燥器压力指示仪和干燥气流量控制阀。进一步优选的，所述本安选通组合控制装置包括本安选通组合电磁阀和束管输入接口，所述束管输入接口处采集的样气经本安选通组合电磁阀、干燥过滤器、进样稳压阀进入微型气相色谱仪。进一步优选的，所述束管采样部分支持正压输气或负压抽气的气体运载方式。井下设备的运行完全由井上通讯控制装置控制，电源通电以后，根据井下束管的敷设距离，提前进行束管采样，将监测点的样气运载至井下矿用隔爆兼本质安全型控制箱，束管采集样气经干燥过滤器的除尘除水处理后，进入微型气相色谱仪，且微型气相色谱仪在启动前，由通讯控制装置控制通入载气，待运行稳定后，需先用标气对微型气相色谱仪进行标校，随后对样气进行检测分析，通讯控制装置可通过控制本安选通组合电磁阀9-1的开闭状态，选择对应监测点的待检样气进入微型气相色谱仪，由微型气相色谱仪进行检测分析，根据检测数据生成谱图与报表，工作人员利用该谱图和报表对井下煤层自然发火的趋势做出判断。在通讯控制装置控制下，井下微型气相色谱仪可对监测点的气体进行精确分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2气体含量的在线监测，其分析结果用谱图、报表方式提供给有关人员的同时，自动存入数据库中，日后可对某种气体含量的变化趋势进行分析，在计算出采集气体成分以及气体组成成分的含量后，通过气体成分的变化趋势，利用爆炸三角形和四方图，烷烯比等数据规律判定发火趋势和火情，预报煤炭自燃的趋势，预测预报发火点的温度变化。本专利技术与现有技术比较具有以下有益效果：（1）、本专利技术实现了直接在井下环境对井下监测点气体含量的在线自动高精度实时监测；（2）、本专利技术能实现网络远程控制，实现了色谱仪在井下长期可靠运行的无人值守；（3）、本专利技术实现了监测数据结果的网络共享；（4）、本专利技术克服了当前传统煤矿自燃火灾监测系统检测气体传输距离远、监测时间长、检测精度低的缺点；（5）、本专利技术采用防爆技术，保证在易燃易爆环境中可靠正常工作，本专利技术为第一个将色谱仪用于井下复杂环境中的气体在线监测系统；（6）、本专利技术能适应正压或负压样气气体采集方式，可同时对八个监测点的样气进行取样。附图说明图1为本专利技术微色谱井下束管监测系统的整体结构示意图；图中，1、载气罐，2、标气罐，3、干燥气源罐，4、载气二级压力减压仪，4-1、标气二级压力减压仪，4-2、干燥气源二级压力减压仪，5、载气进气控制阀，6、载气压力传感器，6-1、标气压力传感器，6-2、干燥气源压力传感器，7、电脑，8、进样压力控制器，9、束管输入接口，9-1、本安选通组合电磁阀，10、通讯控制板，11、电源，12、微型气相色谱仪，13、稳压阀，14、标气进气控制阀，15、干燥器，16、进样压力指示仪，16-1、干燥器压力指示仪，17、干燥过滤器，18、人工进样口，19、干燥气压力控制阀，20、干燥气流量控制阀。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1，如图1，微色谱井下束管监测系统，包括井下设备和井上设备，所述井上设备包括通讯控制装置，所述井下设备分为检测分析与束管采样两部分，所述井下设备通过网络与井上通讯控制装置连接，所述检测分析部分包括微型气相色谱仪、标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置，所述束管采样部分包括本安选通组合控制装置，所述标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置分别与所述微型气相色谱仪和通讯控制装置相连，所述本安选通组合控制装置通过样气进样干燥控制处理装置与微型气相色谱仪相连，所述微型气相色谱仪与通讯控制装置相连。该系统还包括矿用隔爆兼本质安全型控制箱，所述矿用隔爆兼本质安全型控制箱设置在井下，由防爆箱与防本文档来自技高网...

【技术保护点】
微色谱井下束管监测系统，包括井下设备和井上设备，所述井上设备包括通讯控制装置，所述井下设备分为检测分析与束管采样两部分，所述井下设备通过网络与井上通讯控制装置连接，其特征在于，所述检测分析部分包括微型气相色谱仪、标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置，所述束管采样部分包括本安选通组合控制装置，所述标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置分别与所述微型气相色谱仪和通讯控制装置相连，所述本安选通组合控制装置通过样气进样干燥控制处理装置与微型气相色谱仪相连，所述微型气相色谱仪与通讯控制装置相连。

【技术特征摘要】
1.微色谱井下束管监测系统，包括井下设备和井上设备，所述井上设备包括通讯控制装置，所述井下设备分为检测分析与束管采样两部分，所述井下设备通过网络与井上通讯控制装置连接，其特征在于，所述检测分析部分包括微型气相色谱仪、标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置，所述束管采样部分包括本安选通组合控制装置，所述标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置分别与所述微型气相色谱仪和通讯控制装置相连，所述本安选通组合控制装置通过样气进样干燥控制处理装置与微型气相色谱仪相连，所述微型气相色谱仪与通讯控制装置相连。2.根据权利要求1所述的微色谱井下束管监测系统，其特征在于，该系统还包括矿用隔爆兼本质安全型控制箱，所述矿用隔爆兼本质安全型控制箱设置在井下，由防爆箱与防护箱组成，上部为防爆箱，内部装有微型气相色谱仪，下部为防护箱，内部装有标气进样控制处理装置、样气进样干燥控制处理装置、载气供给控制装置。3.根据权利要求2所述的微色谱井下束管监测系统，其特征在于，所述通讯控制装置包括电脑（7）、通讯控制板（10）、电源（11）；所述通讯控制板（10）与电脑（7）电连接，所述通讯控制板（10）上设置电源（11）。4.根据权利要求2所述的微色谱井下束管监测系统，其特征在于，所述标气进样控制处理装置包括标气罐（2）、标气二级压力减压仪（4-1）、标气压力传感器（6-1）、标气进气控制阀（14）；所述标气罐（2）内的标气依次通过标气二级压力减压仪（4-1）、标气压力传感器（6-1）、标气进气控制阀(14)进入微型气相色谱仪(12)。5.根据权利要求2所述的微色谱井下束管监测系统，其特征在于，所述载气...

【专利技术属性】
技术研发人员：白光星，白念祥，
申请(专利权)人：淄博祥龙测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37