专利名称：煤矿井下极性混合气体测定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤矿井下用的极性气体定性、定量分析装置，特别是涉及一 种能够应用到煤矿井下爆炸环境现场应用和在线式检测的新装置。
背景技术：
在煤矿开采过程中随着煤岩剥离开采工作的进行，地面空气进入井下以后，由于 井下有机物的腐烂、煤炭氧化、爆破作业以及煤层赋存的有害气体解吸附等因素的影响，井 下空气成分发生了重大变化。尤其是井下发生灾变事故以后，产生了大量有毒有害气体，严 重影响着矿工生命。根据《煤矿安全规程》要求，为了保障工人身心健康和生命安全，应该 对井下气体成分进行严格控制，同时根据检测出的井下气体种类和含量，能够预测出煤炭 自燃氧化程度防止煤炭自燃、判别灾变时期爆炸危险程度。因此，必须对煤矿空气成分和灾 变时期混合气体进行气体分析和检测，能有效遏制矿井火灾、瓦斯爆炸事故的发生。对有毒 有害化学气体的定量分析常采用气相色谱法、电化学检测法和红外光谱法等。电化学方法 由于采用液体电解质，因此现场使用不方便；气相色谱法经过一个世纪的发展，因其灵敏度 高、分离度好、定量分析的精度高，已经成为一种广泛使用的分析方法。但是，色谱分离需要 较长的时间，氢火焰柱不能应用于爆炸环境等缺点，不适用于煤矿日常气体分析和事故时 期抢险救灾现场应用。光谱法是仪器分析领域的一种重要分析方法，随着仪器生产技术提 高、计算机技术的快速发展，尤其是傅立叶变换红外光谱仪具有信噪比高、稳定性好、分辨 率高、波长精度高、扫描速度快、非破坏性等诸多优点，利用红外光谱法进行定量分析已经 成为热门，广泛应用于食品、医药、材料等领域。但是目前常用的光谱仪对待测气体和工作 环境要求苛刻，操作复杂，气体吸收谱线重叠，定量检测浓度范围窄，检测的气体种类少等 都限制了光谱仪在煤炭领域的应用，目前国内外煤矿现在还没有应用光谱技术实现在线式 多组分气体分析。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种煤矿井下极性混合气体测定装置，该装置基于傅 立叶变换红外光谱分析仪器对煤矿多组分极性气体进行定性、定量分析，实现了对煤矿常 见的有毒有害气体和爆炸性气体C1-C4、CO、CO2, SF6等多种气体定量检测。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的煤矿井下极性混合气体测定装置，由气路部分，光路部分，电路部分构件组成；其 中包括真空泵、采气室、除尘器、防腐蚀气体池、干涉仪、光谱分析工作装置、数据采集处理 模块、定性定量分析模块、危险性识别评价模块、数据存储显示模块、显示器、防爆箱，其气 路部分，真空泵和进气口 A经不锈钢管路相连接，真空泵、样品处理系统、稳流装置、排气口 B之间经不锈钢管路相连接，其气体管路部分为独立设置，设有单独舱门；光路部分，光源 经干涉仪相连，干涉仪与防腐蚀气体池相通，并与检测器相连通，其光路部分为独立设置， 设有单独舱门；电路部分包括数据采集处理模块、定性定量分析模块、危险性识别评价模块、数据存储显示模块和输入输出接口，此部分也为独立设置，设有单独舱门。
所述的煤矿井下极性混合气体测定装置，其所述的光谱分析工作装置包括有数据 采集处理模块、定性定量分析模块、危险性识别评价模块、数据存储显示模块。所述的煤矿井下极性混合气体测定装置，其所述的显示器为液晶显示器，输入输 出接口设在仪器的右侧方。所述的煤矿井下极性混合气体测定装置，其所述的防爆箱外左侧和右侧各设有防
震胶圈。本实用新型的优点与效果是1、本实用新型利用傅立叶变换红外光谱方法对井下气体测试具有传统测试无法 比拟的优势，响应快、测试时间短，能为矿井救灾争取宝贵时间；2、本实用新型测试灾变环境下混合气体时，整机防爆的傅立叶红外光谱仪能实现 现场测试；3、本实用新型可实现连续采样、在线式测试，不破坏待测气体成分；4、本实用新型具有井下常规气体监测和灾变时期多种混合气体共存下的爆炸性 危险性判定功能；5、本实用新型防腐蚀的气体池，多项抗震功能设置，延长了仪器使用寿命，能实现 便携式操作。
本实用新型的图1为煤矿井下极性混合气体测定装置的主视图；本实用新型的图2为煤矿井下极性混合气体测定装置的左视图；本实用新型的图3为煤矿井下极性混合气体测定装置的俯视图。
具体实施方式
如图所示，图中1为整机的防震胶圈，2为厂牌型号标识，输入电源为10，整机为防 爆处理。本实用新型的结构组成如下气路部分，真空泵14和进气口 A用不锈钢管路连接， 真空泵14、样品处理系统15、稳流装置16、排气口 B之间用不锈钢管路连接，并且该气体管 路部分为独立系统，与其它系统隔离设计，有单独舱门；光路部分，光源11发出的红外光经 干涉仪12变成干涉光，干涉光照射防腐蚀气体池13内的待测气体，检测器17获得干涉图， 光路部分为独立系统，有单独舱门，舱门的开启不影响其它系统，可进行更换光源、气体池 和检测器等；电路部分包括数据采集处理模块18、定性定量分析模块19、危险性识别评价 模块20、数据存储显示模块21和输入输出接口，此部分为独立系统，有单独舱门。光谱分析 工作装置(站)包括数据采集处理模块、定性定量分析模块、危险性识别评价模块、数据存 储显示模块。显示器为液晶显示器，输入输出接口位于仪器的右侧方。仪器整机防爆处理， 防爆箱外左侧和右侧各有一个防震胶圈。操作时，打开主机电源开关3，电源指示灯4点亮，系统启动，显示器5为主页面，按 动不同功能按钮选择本次操作目的，气体成分测定按钮6、自然发火标志气体按钮7、混合 气体爆炸危险性判别按钮8，每项具体操作过程中通过设定按钮9进行调节设定。真空泵14将煤矿开采过程中或灾变后气体经由A 口抽入，经过样品处理系统15除尘干燥处理，引入稳流装置16，稳定流量的气体经过傅立叶变换红外气体光谱仪的防腐 蚀气体池13，然后由B 口排出，光源11发出的红外光经干涉仪12变成干涉光，干涉光照射 气体池13内的待测气体，检测器17获得干涉图，数据采集处理模块18控制仪器采集气体 光谱数据，然后对所采集的数据进行预处理，减少各干扰因素对光谱信息提取的影响。定性 定量分析模块19对被测气体进行定性定量分析，并给出分析结果。危险性识别评价模块20 根据定性定量分析结果，对待测混合气体的危险性进行识别评价，对超过《煤矿安全规程》 规定有毒有害气体最高允许浓度的，发出声光报警信号；对不同种类煤炭的自然发火标志 性气体进行监测，可在仪器中选定所要监测的煤炭种类，根据不同煤质调用不同辨别公式 和指标；对爆炸性混合气体监测时，首先判别各爆炸性气体的单一爆炸危险性，然后再计算 混合爆炸气体爆炸界限。数据存储显示模块21主要用来显示上诉定性定量分析结果及各 种评价结论，以及打印和存储各种数据。
煤矿井下极性混合气体测定装置，真空泵将矿井掘进、开采过程中或是灾变后混 合气体抽入到采气室，经过除尘干燥处理，稳定流量后通入仪器防腐蚀气体池，并不断排 空，光源发出的红外光经干涉仪调制得到干涉光，干涉光通过样品达到检测器变成电信号， 绘出干涉图，由光谱分析工作站进行傅立叶变换得到样品的红外光谱图。煤矿井下极性混 合气体测定装置，光谱分析工作站包括数据采集处理模块、定性定量分析模块、危险性识别 评价模块、数据存储显示模块。煤矿井下极性混合气体测定装置，数据采集处理模块控制仪 器采集气体光谱数据，然后对所采集的数据进行预处理，减少各干扰因素对光谱信息提取 的影响。煤矿井下极性混合气体测定装置，定性定量分析模块对被测气体进行定性定量分 析，并给出分析结果。煤矿井下极性混合气体测定装置，危险性识别评价模块根据定性定量 分析结果，对待测混合气体的危险性进行识别评价，对超过《煤矿安全规程》规定有毒有害 气体最高允许浓度的，发出声光报警信号；对不同种类煤炭的自然发火标志性气体进行监 测，可在仪器中选定所要监测的煤炭种类，根据不同煤质调用不同辨别公式和指标；对爆炸 性混合气体监测时，首先判别各爆炸性气体的单一爆炸危险性，然后再计算混合爆炸气体 爆炸界限。煤矿井下极性混合气体测定装置，数据存储显示模块主要用来显示上诉定性定 量分析结果及各种评价结论，以及打印和存储各种数据。
权利要求煤矿井下极性混合气体测定装置，由气路部分，光路部分，电路部分构件组成；其中包括真空泵、采气室、除尘器、防腐蚀气体池、干涉仪、光谱分析工作装置、数据采集处理模块、定性定量分析模块、危险性识别评价模块、数据存储显示模块、显示器、防爆箱，其特征在于气路部分，真空泵(14)和进气口A经不锈钢管路相连接，真空泵(14)、样品处理系统(15)、稳流装置(16)、排气口B之间经不锈钢管路相连接，其气体管路部分为独立设置，设有单独舱门；光路部分，光源(11)经干涉仪(12)相连，干涉仪(12)与防腐蚀气体池(13)相通，并与检测器(17)相连通，其光路部分为独立设置，设有单独舱门；电路部分包括数据采集处理模块(18)、定性定量分析模块(19)、危险性识别评价模块(20)、数据存储显示模块(21)和输入输出接口，此部分也为独立设置，设有单独舱门。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下极性混合气体测定装置，其特征在于，所述的光谱 分析工作装置包括有数据采集处理模块、定性定量分析模块、危险性识别评价模块、数据存 储显示模块。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下极性混合气体测定装置，其特征在于，所述的显示 器为液晶显示器，输入输出接口设在仪器的右侧方。
4.根据权利要求1所述的煤矿井下极性混合气体测定装置，其特征在于，所述的防爆 箱外左侧和右侧各设有防震胶圈。
专利摘要煤矿井下极性混合气体测定装置，涉及一种煤矿井下用的极性气体定性、定量分析装置，其气路部分，真空泵和进气口A经不锈钢管路相连接，真空泵、样品处理系统、稳流装置、排气口B之间经不锈钢管路相连接，其气体管路部分为独立设置，设有单独舱门；光路部分，光源经干涉仪相连，干涉仪与防腐蚀气体池相通，并与检测器相连通，其光路部分为独立设置，设有单独舱门；电路部分包括数据采集处理模块、定性定量分析模块、危险性识别评价模块、数据存储显示模块和输入输出接口，此部分也为独立设置，设有单独舱门。该装置实现了对煤矿常见的有毒有害气体和爆炸性气体C1-C4、CO、CO2、SF6等多种气体定量检测。
文档编号G01N21/35GK201707293SQ20102012379
公开日2011年1月12日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者孙勇, 梁运涛, 王刚, 王连聪, 罗海珠 申请人:煤炭科学研究总院沈阳研究院