忻州矿用火灾束管监测系统

JSG9矿井火灾束管监测系统
煤层自燃火灾监测与早期预报是矿井火灾预防与处理的基础，是矿井防灭火的关键。只要能够准确、及时地对煤层自燃火灾进行早期预报，就能有的放矢地采取预防煤层自燃火灾的措施，从而避免自燃事故的发生。对于煤层火灾的预测预报而言，采样监测技术是至关重要的。目前，煤层火灾的监测主要有矿井火灾束管采样监测系统、煤矿安全监控系统和人工检测三种手段。
JSG9矿井火灾束管监测系统由微机分析与控制、色谱高精度分析、束管负压运载气体3个体系构成。系统工作时，启动抽气泵，使井下束管内形成负压，即井下外部的压力大于束管内的压力，使井下气体被吸入束管，到达井上的电磁阀前并处于等待检测状态; 当气相色谱仪达到稳定工作状态后，微机通过控制接口板输出一个开关量给驱动电路，驱动电路的继电器吸合，接通某一路束管的电磁阀，该路束管内的气体被送入色谱仪中，由色谱仪开始分析; 色谱仪的分析结果被送到微机内的数据采样接口板上，经过信号放大、模数转换，将模拟量变成数字量，然后由分析软件进行处理，形成谱图和分析结果，并在屏幕或打印机上展现出来，完成某一路束管气体的检测分析过程。在需要多路检测的时候，由微机按照用户设定的检测顺序和检测次数自动循环进行，并每天24h连续在线检测与分析，所有分析数据实时存储。

1、运行稳定，可靠性强。由于进入色谱分析仪中的气体直接通过束管在井下采样，气体不会受到任何其它人为因素的影响，能真实的反映井下采样地点的气体变化情况。用束管采样气体，通过粉尘过滤器和滤水器进行过滤，结构简单，不易发生故障，适应井下多尘、潮湿的环境，所以系统运行稳定，分析结果准确可靠。
2、操作简便。整个系统在微机控制下运行，显示器和控制柜均能动态的反映出当前束管检测的工组状态，操作人员可以方便的设置各种参数来满足不同的监测需要；全屏幕汉字编辑，操作非常简便。
3、工作效率高。系统可连续进行采样与分析工作，不用人工下井采样，大大节省了人力、物力，降低检测人员的劳动强度。
4、检修方便。由于整个系统的控制、运行、分析部分均安装在地面室内，检修十分方便。
5、自动化程度高。操作人员设置好参数，启动束管检测后，系统进入自动状态，连续不断的进行采样、分析、输出结果，直到完成设定的次数或人工干预为止。
6、自动输出每路束管气体的分析结果。在微机控制下，每一路数据分析完成后，可根据要求自动将结果输出到打印机；
7、高稳定度：柱箱、箱分别控温，三柱并联和甲烷转化装置，确保各组份好的分离度。确保了预测预报的可靠性。具有连续监测的功能运行稳定、无故障，运行环境参数不超标。

JSG9矿井火灾束管监测系统
JSG9矿井火灾束管监测系统是解决在煤炭开采过程中，连续获取井下火灾标志性气体数据的集成工程方案。该工程连续采集输送井下多处采煤工作面的气体，由地面监测控制，循环自动取样分析，经过对矿井火灾标志性气体的连续分析数据及趋势曲线，对火灾和瓦斯爆炸的可能性连续进行分析及发火点的预测预报，为矿井瓦斯事故和自然火灾的防治工作提供科学依据。特别适用于采空区、巷道高顶、封闭火区等地点，人员难以进入的“死区”，提供非人力所能为的监测手段。尤其为火区启封，矿井瓦斯事故救灾提供有效的监测手段。
矿井火灾束管监测系统组成
该系统主要由井下工作面粉尘过滤器、单管、井下初级滤水装置、分路箱、束管、地面二级滤水装置、真空管道系统、气体采样自动控制柜、束管色谱仪、数据处理工作站及爆炸三角形软件等组成。
矿井火灾束管监测系统工作原理
矿井火灾束管监测系统由井下多处工作面采集气体经过粉尘过滤，通过单根管道输送到分路箱内，经过初级滤水后连接集束管缆至地面分析室；进入采样柜内二级滤水后，循环自动采取少量“新鲜”样气进入色谱仪进行样气分析，其余气体通过真空管道系统排出室外。
矿井火灾束管监测系统的主要特点
1、安全可靠的地面分析及负压采集系统
分析中心及负压气源动力装置设置在地面；井下非电化学传感器，地面电气设备无需苛刻的等级要求，安全可靠，便于维护。
2、集成化气体采样自动控制柜
气体采样系统、流量显示及调节装置和地面二级滤水装置部件集成一体；体积小，管道接头少，管道短，达到气体阻力小化；井下束管至地面分析仪器只需一次接头连接，安装简单化。解决了常规分析室内束管连接密如蛛网的现象。
3、首创流量显示及调节功能
每路束管均配置流量显示及调整装置，能够直观地反映每路束管的工作状况；测定每路束管的流速及流量，准确地确定所分析的每路样气的提前时间；通过流量监测反映井下束管有无堵塞，可及时对堵塞情况进行处理。
4、优化设计的负压管道系统确保抽气效率
采用西门子水环真空泵，质量可靠，性能、稳定；真空泵进、排气接口等管径真空管道设计是确保抽气效率的有效手段；双真空泵切换，自动止回功能与应急旁路管道切换功能，确保双套管道系统应急瞬间切换，可靠运行。
5、无阻力真空管道自动止回功能
此控制装置与真空泵同步工作，自动控制真空管道的开启及关闭，有效地解决停机回水现象及样气污染现象，保持短时间停机后第二次开机样气的连续有效；并且对真空系统无阻力及无压力损失。通常情况下，即使好的机械止回阀造成的阻力也会减少30%以上的抽气效率。
6、满足客户要求的工程解决方案
提供工作面采集距离10KM以上，监测路数扩充的工程解决方案、满足了现场需要。

JSG9火灾束管监测系统主要设备性能参数
8.1束管色谱仪

矿井气形成
矿井瓦斯是井下有害气体的总称。这些气体中的主要成分是沼气，通常所谓矿井瓦斯，就是指沼气，是古代植物在成煤过程中，经作用，植物的纤维质分解产生CH4气体 ，及煤在高温高压的地质作用缺氧的状态下，产生一定的干馏气体，如CO，CO2，C2H2，C2H4，C2H6。痕量的H2，SO2，H2S（不检测）和矿井通风气 O2，N2组成。
矿井气的危险性
矿井瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体。它难溶于水，扩散性比空气高。瓦斯无毒，但当浓度高时，会引起窒息。当其在空气中具有一定浓度（5％～16％），并遇到高温（650～750℃）时能引起爆炸，CO气使人员中毒，C2H2，C2H4，C2H6气会使煤层自燃。对安全生产威胁很大， 对矿井瓦斯的是不可忽视。
矿井气的监测要求
国家要求监测成份及浓度范围
成份 O2 N2 CH4 CO CO2 C2H6 C2H4 C2H2
测定范围( %) 20.9±5 78±10 0.5ppm～10 0.5ppm～0.3 1ppm～0.5 1ppm～0.3 1ppm～0.3 1ppm～0.3
仪器配置
气相色谱仪：GC-6890型. 双FID放大器，TCD，转化炉，十通阀自动进样器，三信号输出口，填充柱
四．分析原理及方法
仪器采用TCD,双FID检测器，填充柱系统，甲烷转化装置，通过十通阀自动进样，实现一次进样 分析矿井瓦斯，对：O2， N2TCD检测 由于FID对CO，CO2不响应。所以要将CO，CO2在高温下，在镍触酶催化下和H2反应转化成CH4，在FIDⅠ上检测。反应式如下：
CO＋3H2＝CH4＋H2O CO2＋4H2＝CH4＋2H2O
CH4 C2H4 C2H6 C2H2FIDⅡ检测，对仪器进行改造FID出二张谱图，TCD出一张谱图。
分析条件
恒温分析：
柱温：60℃ FID：140℃ TCD：120℃
转化炉：360℃ 桥流：120A 流速：35ml/min
进样量：1ml FID灵敏度根据样品含量高低循环自动改变
温度控制：
柱室： 室温～400℃
转化： 室温～400℃
FID检测器 ： 室温～400℃
TCD检测器： 室温～400℃
工作电压： AC 220±10％ 50HZ
工作电流： 15A
消耗功率： 2500W
热导检测器灵敏度≥5000mv•ml/mg，氢焰检测器检出限≤1.0×10-11g/s；
系统精度：≤1%
仪器使用条件
1. 电源电压：220V～±22V 50Hz±0.5Hz
2. 额定功率：≤2500W
3. 环境温度：+5°C～+35°C
4. 相对湿度：≤85%
5. 仪器安放场合不得有腐蚀性气体及有影响正常工作的电场或磁场存在，仪器安放工作台应稳固，不得有振动，离氢气瓶2m以内不得有电炉和火种。

JSG9矿井火灾束管监测系统主要功能

l、微机自动控制， 24 小时在线监测，实现无人值守；
    2、自动设置参数，每次进入系统均按上一次修改的新参数设置；
3、可建立气样数据库，通过系统自动求出或输入的组份表；
4、自动输出每路束管气体的分析结果。在微机控制下，每一路数据分析完成后，可根据要求自动将结果输出到打印机；
    5、特的数据库分析功能。在束管监测下，系统自动将分析数据存入数据库，并可用数据库分析某一采样点的气体含量在一段时间内的变化趋势，可用图形方式表现，非常直观；
    6、具有气体含量超限自动报警功能；
 7、分析控制软件的主要功能:
〔1〕控制软件全中文菜单及窗口提示，人机界面友好，可操作性强，实用性强，软件界面全鼠标操作，简单易用，符合煤矿特点。
〔2〕自动控制监测方式：能将井下个监测点气体通过束管自动输入色谱仪进行监测、显示、储存和打印检测结果，上一个循环检测结束下一个循环自动开始。
〔3〕监测控制检测方式：人工分析，手动控制色谱仪可进行试验室分析，自动分析，束管自动循环监测。
〔4〕检测定量方法：程序分段控制能力、面积基准、峰高基准、一般外标法、外标归一法。
〔5〕检测基准设定：检测基准参数设定有自动设置和手动设置两种方式。
〔6〕各检测点趋势分析：检测数据除能以日报表输出外，还能将历史数据以月报标及趋势曲线的形式输出。
〔7〕自动报警功能：检测气体成分超工作站发出报警声，同时报警提示行以醒目的颜色显示报警信息数据。
〔8〕报表功能：既有正常检测分析数据、谱图报表及日报、月报，又有束管检测分析数据、谱图标标及日报、月报，还有气体含量变化趋势分析曲线报表等。
分析速度：全自动分析，1-2分钟内分析完成一路进样。
〔9〕色谱分析：色谱柱和预柱系统，满足煤矿气体常量、微量组分和无机、有机组分全分析的特定需要。实现煤矿气体全组分的自动分析，含矿井空气、火灾气体、瓦斯爆炸气体的常量（%浓度）及微量（ppm浓度）组分的分析。
常量：O2、N2。
微量：CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2。
1、分析速度：
色谱监测仪一次进样5分钟内完成矿井瓦斯爆炸气体常量O2、N2等和火灾气体微量CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2等组分的分析。一次进样完成瓦斯爆炸气体全组分分析和爆炸危险程度判别。
2、热导检测器灵敏度：S≥5000mv.ml/mg，氢焰检测器检出限：M≤1.0×10-11g/s
3、安全和长寿命：有预柱装置，有效防止三根分析柱被污染，使得H2S等有害有毒气体不受干扰，不影响使用寿命和分析度，并能确保整套仪器长期不间断工作。
4、自动/手动转换功能：手动（球胆取样）和自动进样可选，检测点可设。
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