专利名称：甲烷报警矿灯稳定性试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种便携式照明装置的矿灯，特别是一种甲烷报警矿灯的试验装置。
技术背景 甲烷报警矿灯广泛应用于煤矿井下，具有携带照明和甲烷超限报警功能，使用该 设备可随时监测煤矿井下各作业场所的甲烷含量，当甲烷含量达到或超过设定的报警点 时，能发出声音或光闪烁等报警信号，告示作业人员采取必要的防控措施。甲烷报警矿灯的 报警功能主要由载体催化元件和控制电路来实现，由于载体催化元件是热催化元件，其工 作的稳定性和可靠性差异较大，加上煤矿井下其它有毒有害气体如硫化氢、一氧化碳等对 催化元件的影响，甲烷报警矿灯在实际使用中实际的报警点经常会偏离设定的报警点，例 如设定的报警点是甲烷浓度1. 0%，实际可能是甲烷浓度0. 5%或1. 5%才报警，当甲烷浓 度低于设定的报警点产生报警时，其无为的干涉会影响正常作业，当甲烷浓度高于设定的 报警点产生报警时，作业人员未能及时采取防控措施，可能会引起互斯爆炸，危及人身安全 和造成财产重大损失。因此甲烷报警矿灯报警性能的稳定性是其重要技术指标，其性能的 优劣直接影响煤矿井下的安全生产。为此，国家规定对甲烷报警矿灯实行强制安全标志认 证，产品必须取得安全标志认证后方可在煤矿井下使用，而安全标志认证的一项主要内容 是对产品进行性能试验，其中包括稳定性试验。 我国煤炭行业标准MT/T409-2007《甲烷报警矿灯》规定，稳定性试验是将甲烷报 警矿灯置于甲烷浓度0.3% 0.7%的气体环境中，每天通电11小时，关闭13小时，共试验 12天，S卩12个周期，然后测试其报警点的偏离值是否在允许范围内。现有的试验装置包括 有密封的工作气室、搅拌风扇、甲烷气体测定仪等组成，试验是依靠人工操作进行，首先向 工作气室通入甲烷气体，随之启动搅拌风扇进行搅拌，直至工作气室内气体均匀分布，再用 光干涉甲烷气体测定仪分析工作气室内甲烷浓度是否在规定范围内，如不在规定范围内， 需重复进行调整直至符合规定要求，在调整好甲烷浓度后，将放置在工作气室内的试验样 品接通电源，通电保持连续11小时，再关闭13小时，完成一个试验程序，然后，再重复上述 步骤进行下一个试验程序，试验共进行12天，现有的试验装置的操作过程复杂，在一个长 时间的试验过程中，人工操作的劳动强度大、试验控制的准确性差
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种改进的甲烷报警矿灯稳定性试验装 置，它能明显地降低试验操作者的劳动强度，提高工作效率，最大限度地减少由于人员操作 产生的误差和不确定性，提高试验结果的准确性。 本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是甲烷报警矿灯稳定性试验装置 包括有置放试验样品的工作气室，该工作气室内设置有风扇，该工作气室上还连接有可供 甲烷气的气样组件，其特点是该装置还包括有一气体分析仪，该气体分析仪分别连接有工作气室和控制器，该控制器连接有气样组件，所述的气体分析仪自动采集工作气室内的甲 烷混合气体并和设定的报警甲烷浓度分析比较，该比较结果转换为模拟信号输入控制器， 控制器控制样气组件的电磁开启或关闭，调节工作气室内甲烷混合气体的甲烷浓度稳定在 设定值，并按设定的试验程序，控制器自动接通或关闭试验样品电源，试验周期，试验时间 等信息存储在控制器。试验时，甲烷浓度稳定在设定值后，控制器按设定的试验程序，即由 控制器读取时钟信息并开始计时，连续运行达11小时后，控制器发出信号关闭试样电源， 当该试样电源关闭达13小时后，控制器再次发出信号再开启试验电源，如此连续运行12个 周期完成甲烷报警矿灯的稳定性试验。 本实用新型在整个试验过程中自动控制工作气室内甲烷混合气体的甲烷浓度并 保持稳定，自动控制试验的周期和时间，自动贮存试验信息，取代传统的人工操作，使用本 实用新型提供的装置，可以使甲烷报警矿灯稳定性试验的劳动强度降至最低，同时能最大 限度地减少人员操作产生的误差和不确定性，提高了试验效率和试验结果的准确性，本实 用新型提供的技术方案，充分利用现有技术提供的条件，设备和采用的元器件均为现有产 品或市场供应品，在经济上不会给使用者带来过多的负担，有利推广采用。
图1是本实用新型甲烷报警矿灯稳定性试验装置示意图。 图2是图1中各组成部分连接结构框图。 图3是图1装置的原理框图。 图4是图1中控制器的控制面板示意图。
具体实施方式
参照图1、2，甲烷报警矿灯稳定性试验装置包括有气体分析仪1、 UPS电源2、控制 器3、试验样品4、工作气室5、气样组件6。 气体分析仪l，可采用QGS-08C型甲烷气体分析仪，其样气采集管道和分析后返回 管道和工作气室连通，其信号输出经导线和控制器3的单板机31连接，用以将气体分析仪 1的比较结果转换为模拟信号输入单板机31。 UPS电源2，是不间断供电装置，连接于控制器3和电源，其蓄电池容量可保证试验 装置连续运行48小时以上，当试验过程中发生断电，UPS电源2立刻开始工作，保证试验不 受影响。 控制器3，包括有单片机31 、开关组32、电磁阀驱动电路33、风扇驱动电路34、存贮 器35、时钟36、样品电源驱动电路37、 RS232接口 38、数码管39和面板30，其中 单片机31，可为AT89C52型单片机，该单片机31分别连设控制器3中各组成，是控 制器3的核心器件； 开关组32包括有启动开关、气样开关和风扇开关，分别连接于单片机31 ; 电磁阀驱动电路33，其一端连接于单板机31，另一端和样气组件6的电磁阀63连
接，以控制样气的开或关； 风扇驱动电路34，其一端连接于单板机31 ，另一端连接有工作气室5内的风扇52， 以控制风扇52的开或关；[0019] 存贮器35，可采用CAT24WC256型存储器，该存贮器35和单板机31连接，可自动记 录试验周期和时间等信息； 时钟36，可采用PCF8563型时钟日历芯片，该时钟36和单板机31连接，实现试验 过程的计时； 样品电源驱动电路37，其一端连接于单板机31，另一端经继电器和电压调节旋钮 连接于样品，用以控制样品电源的开或关； 在控制器3上还设置有RS232接口 38，用以将试验周期、试验时间等信息传输到计 算机保存和处理，以查询试验信息；设置在控制面板30上的双数码管39，用以显示试验的 运行时间，单数码管39'显示试验电压； 控制器3设置有一控制面板30，如图4，该控制面板30上设置有开关组32、气样调 节旋钮、一组电压调节旋钮(图示为3个)、一组电压数码管39'(单排数码管)和计时数 码管39双排数码管，其设置可便于操作和监控。 试验样品(试样)4，是安设在密封的工作气室5内，可根据实际需选择其数量，图 l示试样4的数量为3个。 工作气室5，是一密封的气室体51、风扇52和连接管路构成，其结构和现有技术相 似。 气样组件6，包括有钢瓶61、手动阀62和电磁阀63，其中钢瓶61的结构和功能均
和现有技术相同或相似，阀件的设置可提供试验操作方便和实现自动控制。 装置的试验运行(对照图1 、 2 、 3 、 4); 将试验样品4放置在工作气室5，将试样的电源按正、负极连接在接线座； 按控制面板30的电源按钮，接通电源，调节"电压"调节旋钮，供电源电压试样4的
工作电压； 按"气样"按钮接通气体通道，调节"气样调节"旋钮至合适位置(该旋钮控制甲 烷气体的流量)； 按"风机"按钮，使工作气室5内风扇52开始运转； 用专用遥控器调节数码管39的上排数码管，设定试验开始日期； 按"启动"按钮开启控制器3的控制系统； 开启气体分析仪l的电源，设置甲烷报警浓度为O. 5% (试验要求工作气室5内甲 烷浓度为O. 3% 0. 7%，取平均值)，将气体分析仪上流量计调整为0. 5L/min，即采样的气 体流量为0. 5L/min ; 打开样气组件6的钢瓶61的手动阀62，甲烷气体可经电磁阀63通入工作气室5， 再经风扇52搅拌，甲烷气体可均匀分布在工作气室5的内腔； 气体分析仪l由控制器3控制抽取工作气室5内少量的甲烷与空气的混合气并和 设定的甲烷浓度进行分析比较，分析后的气体从气体分析仪1返回工作气室5，同时将比较 结果转换为模拟信号，该信号输入到单片机31，单片机31根据输入信号经电磁阀驱动电路 33开启或关闭气样组件6的电磁阀63，即气体分析仪1测试的甲烷浓度低于0. 5%时，电磁 阀63保持开启，使甲烷气体继续进入工作气室5，当气体分析仪测试的甲烷浓度高于0. 5% 时，电磁阀63将关闭，使甲烷气体不再通入工作气室5 ; 当气体分析仪1显示的甲烷浓度达到设定值时，控制器3的单片机31发出指令，使时钟36开始计时，控制面板30上的数码管39的下排数码开始显示试验运行时间； 当连续工作11小时后，单片机31从时钟36读取信号，经样品电源驱动电路37的 继电器关闭试验样品4的工作电源； 当试验样品4的电源连续关闭时间达到13小时后，单片机31从时钟36读取信号， 经样品电源驱动电器37的继电器开启试验样品4的工作电源，进行下一周期的试验； 从上述第1周期的时钟36开始计时起，依次连续循环试验运行12个周期，完成标 准规定的试验，然后测试其报警点的偏离是否在允许范围内。 试验运行过程中，控制器31始终处于工作状态，自动完成工作气室5内甲烷浓度 的检测和调整，试验周期和时间自动记录在存贮器35内，并可通过通讯接口 RS232接口连 接到计算机，可处理和查询试验信息；试验过程中如发生断电，UPS电源2立刻开始为试验 装置供电，UPS电源2的蓄电池可保证试验持续运行48小时以上。
权利要求一种甲烷报警矿灯稳定性试验装置，该装置包括有一置放试验样品的工作气室，该工作气室内设置有风扇，该工作气室上还连接有可供甲烷气的气样组件，其特征在于装置还包括有一气体分析仪(1)，该气体分析仪(1)分别连接有工作气室(5)和控制器(3)，该控制器(3)连接有气样组件(6)，所述的气体分析仪(1)自动采集工作气室(5)内的甲烷混合气体并与设定的报警甲烷浓度分析比较，该比较结果转换为模拟信号输入控制器(3)，控制器(3)控制样气组件(6)的电磁阀(63)开启或关闭，调节工作气室(5)内甲烷混合气体的甲烷浓度稳定在设定值，并按设定的试验程序，控制器(3)自动接通或关闭试验样品电源，试验周期、试验时间等信息存储在控制器(3)。
2. 根据权利要求l所述的甲烷报警矿灯稳定性试验装置，其特征是控制器(3)包括有单片机(31)，单片机(31)经电磁阀驱动电路(31)连接有样气组件(6)的电磁阀(63)控制该电磁阀(63)开启或关闭，单片机(31)经风扇驱动电路(34)连接有工作气室(5)内的风扇(52)控制该风扇(52)的开或关，单片机(31)上设置有存贮器(35)，该存贮器(35)自动记录试验周期和时间，单片机(31)上设置有时钟(36)和数码管(39)实现试验运行或关闭的计时和显示，单片机(31)还连接有样品电源驱动电路(37)，该电路控制试验样品(4)的试验电压。
3. 根据权利要求l所述的甲烷报警矿灯稳定性试验装置，其特征是控制器(3)的单板机(31)上设置有RS232通讯接口 (38)，该通讯接口 (38)连接计算机以保存和处理试验信息。
4. 根据权利要求l所述的甲烷报警矿灯稳定性试验装置，其特征是控制器(3)设置有控制面板(30)，该控制面板(30)上设置有开关组(32)、气样调节旋钮、样品电压调节旋钮、数码管39和计时显示屏。
5. 根据权利要求l所述的甲烷报警矿灯稳定性试验装置，其特征是控制器(3)上设置有UPS电源(2)。
专利摘要一种甲烷报警矿灯稳定性试验装置，主要解决提高试验工作效率等技术问题，其采用技术方案是该装置包括有一气体分析仪，该分析仪分别连接有工作气室和控制器，该控制器连接有气样组件，气体分析仪自动采集工作室内气样并和设定报警甲烷浓度分析比较，该比较信号输入控制器，以控制样气开或关，使工作气室内甲烷浓度在设定值，控制器自动接通或关闭试样电源，试验周期、时间信息存贮在控制器，适用于各式甲烷报警矿灯稳定性试验。
文档编号G01R31/44GK201535816SQ20092021012
公开日2010年7月28日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者夏文刚, 臧财运, 闵建中, 陆鸣, 顾展, 顾苑婷 申请人:煤炭科学研究总院上海分院