基于光谱差分吸收原理的红外瓦斯检测仪

针对目前煤矿井下瓦斯浓度检测技术存在的不足,在红外光谱差分吸收检测模型的基础上设计了双波长双光路的瓦斯浓度检测仪。在实验室环境下测量不同瓦斯浓度下检测仪输出的电压值,得到二者之间的拟合曲线,对测量结果的分析可以看出,系统测量误差小于1.8%,CH4浓度检测能力较宽,满足煤矿瓦斯浓度检测的要求。     

俄霍布拉克煤矿工作面上隅角瓦斯浓度误差探讨

为了解决俄霍布拉克煤矿5106工作面上隅角使用光瓦斯检测仪与甲烷传感器、气相色谱法测量的瓦斯浓度结果不一致的问题,通过现场测试和现场取气样在实验室进行分析的方法,研究了低氧浓度对光瓦斯检测仪测试结果的影响.研究表明,低氧浓度环境下,光瓦斯检测仪测量结果比甲烷传感器、气相色谱法测量的瓦斯浓度高,且氧气浓度越低,测量结果误差越大,其原因为氧气浓度偏低时,氮气等气体浓度增高,导致被测气体折射率增大,使测定结果偏大.通过实验可以测得修正系数,对误差结果进行修正,并有针对性地提出了降低3种检测仪器测量误差的措施,解决了现场实际问题.     

超声波检漏仪在王坡矿的应用

抽采管网的泄漏检测对于提高煤矿井下抽采瓦斯浓度有着极其重要的现实意义。 介绍了一种基于超声波原理开发的新型抽采管网泄漏检测仪,并运用该检漏仪对王坡矿井下瓦斯抽采管网进行泄漏检测,应用结果表明:该新型检漏仪能够准确定位抽采管路泄漏源位置,其检测精度能够满足煤矿现场的需要,为提高煤矿井下抽采瓦斯浓度以及保障井下瓦斯输运管网安全提供了技术支撑。     

新型全量程甲烷检测仪的设计

瓦斯（CH4、甲烷）灾害事故是煤矿生产中的五大灾害之一,对甲烷浓度的检测是保证煤矿企业安全生产的重要手段。在一般的测量仪器中,为提高甲烷检测仪的浓度测量覆盖范围,通常采用催化元件与热导元件组合的：疗式制造高、低浓度分段指示的甲烷浓度测量方法。在0～5％VOL（体积比浓度）的低浓度范围采用载体催化元件来检测甲烷浓度,但催化元件测量甲烷的浓度范围有限（一般测量的范围为0～5％VOL）,     

载体催化元件的制作经验和使用方法

<正> 催化原理的瓦斯(甲烷)检测仪具有准确可靠、使用方便、抗干扰能力强、生产简单和适合在煤矿条件下使用等优点。目前,我国煤矿的固定式瓦斯检测仪已全部采用了热催化原理。催化型瓦斯检测仪主要由一对如图所示的螺旋型催化元件或载体催化元件作为检测瓦斯的传感器。     

超声波检漏仪在王坡煤矿的应用

抽采管网的泄漏检测对于提高煤矿井下抽采瓦斯浓度有着极其重要的现实意义。介绍了一种基于超声波原理开发的新型抽采管网泄漏检测仪,并运用该检漏仪对王坡煤矿井下瓦斯抽采管网进行泄漏检测,应用结果表明:该新型检漏仪能够准确定位抽采管路泄漏源位置,其检测精度能够满足煤矿现场的需要,为提高煤矿井下抽采瓦斯浓度以及保障井下瓦斯输运管网安全提供了技术支撑。     

基于手持红外瓦斯检测的APP服务研究

为了解决煤矿井下瓦斯浓度检测过程中的方便快捷性、实时动态性、预测准确性等问题,采用了将便携式红外瓦斯气体检测仪与蓝牙通信、APP应用结合的思路,提出了一种新型的瓦斯浓度检测服务系统。与现有技术相比,突出的实质性技术特点是在瓦斯气体检测仪上加载了蓝牙传输协议,与移动设备对接,同时在移动终端对检测数据进行分析和处理,通过二次拟合调制出气体曲线,预测周边环境瓦斯气体浓度。结果表明,本系统将瓦斯气体浓度的检测扩展到Android平台,随时随地进行便携检测并在客户端操控检测数据作出预测,具有一定的实用价值。     

基于MSP430的红外瓦斯检测仪设计

介绍了一种红外瓦斯检测仪的设计。系统采用混合信号处理器MSP430为控制与处理核心,通过数字滤波、线性插值和温度补偿等算法,实现了对煤矿瓦斯浓度的精确检测。     

嵌入式煤矿瓦斯检测仪应用研究

利用ARM7内核处理器LPC2129和瓦斯传感器MQ-5设计了一款嵌入式煤矿瓦斯检测仪,通过ADC通道将采集瓦斯传感器的输出电压,经过量化后显示在LCD上,当被检测到的瓦斯浓度超过预设的安全临界值时就会发出声光报警信号,提醒工作人员及时撤离并采取有效的通风措施。     

两种瓦斯检测仪器在庞庞塔煤矿上隅角测定数值不一致的原因分析

庞庞塔煤矿10-702工作面使用便携式甲烷报警仪和光学瓦斯检测仪测定的数值不一致,数据相差近1%。通过对比两种检测仪器的原理、现场试验以及实验室气体取样分析,排除了仪器本身、井下环境、其他气体成分对测定数值的影响,得出两种检测仪器测定数据不一致的原因是由于工作面上隅角O2浓度偏低导致光学瓦斯检测仪测定数值偏大所致,并有针对性地提出光学瓦斯检测仪实测数据的修正公式等措施以解决类似的现场实际问题。     

双差分法检测瓦斯含量新技术的实验研究

针对煤矿井下环境复杂,难以提取瓦斯（甲烷）气体的微弱信号问题,根据红外光谱吸收原理,提出一种新的双差分瓦斯检测技术。它采用双光路双波长方法,先后两次射入不同波长的单色光,通过两次差分经过探测器得到光生电压。然后经AD7794芯片实现两路光信号相除得到输出,最后对不同浓度的甲烷气体通过不同长度的新型Ring-down腔气室进行测量得到其浓度反演式。实验结果表明,采用双差分检测技术,有效地提取了瓦斯气体微弱信号,解决了光路扰动问题,具有较高的精度和准确度,其误差为1%。     

变压吸附法富集低体积分数含氧煤层气的研究

为了解决低体积分数含氧煤层气无法富集利用的问题,研究了甲烷体积分数为20%的煤矿抽排瓦斯的变压吸附富集过程。为了保证富集过程的安全,吸附过程中使用混合吸附剂,同时吸附甲烷和氧气,使得排放气和解吸气中甲烷和氧气体积分数都处在安全范围内。实验研究了吸附塔高径比、吸附时间、吸附剂比例、节流孔直径、反吹时间等对分离效果的影响。结果表明：在碳分子筛和活性炭作为混合吸附剂的体系中,其质量之比为3.4时可以将甲烷体积分数安全地提浓到30%以上,此时排放气中甲烷体积分数低于3%,氧气体积分数低于10%。     

可调谐半导体激光吸收光谱式甲烷传感器温度补偿技术

随着可调谐半导体激光吸收光谱气体传感技术的发展,基于该技术的矿用甲烷传感器成为当前煤矿瓦斯监测领域的研究热点,相关产品已陆续投入煤矿现场应用,由于煤矿应用环境的复杂性,传感器测量准确性受环境温度的影响较大。针对这一问题,提出了一种基于分段插值和重心插值的自适应融合的迭代补偿算法,该方法首先取标定温度下浓度的值,计算传感器测量温度影响率,然后求出重心拉格朗日插值的不同温度下的插值函数,在此基础上再对被测浓度甲烷值进行分段插值得到新补偿温度影响率,由该新的补偿温度影响率得到补偿后的甲烷值,依此实现自适应的迭代对激光吸收光谱气体测试数据进行补偿,并进行了大量相关实验验证,在高瓦斯情况下,测量误差减小到1%,在低浓度瓦斯情况下,测量误差减小到0.01%;工程应用结果表明该补偿技术的应用有效的减小了传感器甲烷浓度测量的误差,为激光传感器在煤矿现场的正常运行提供可靠保障。     

基于吸收光谱式瓦斯传感器的研究

煤矿中瓦斯气体的浓度是引起煤矿瓦斯爆炸事故的主要原因。本文利用吸收光谱检测技术进行甲烷传感器在线检测的研究,通过调整激光器的电流和温度达到气体特定的吸收光谱线,从而有效地避免其他气体造成的干扰,检测限可达到从ppm级到%的含量级。实验结果表明,基于吸收光谱式甲烷传感器可以方便,快速的检测煤矿中瓦斯浓度。     

煤尘和湿度对红外瓦斯传感器的影响研究

 为了建立矿井内煤尘和湿度对红外传感器影响的模型,采用嵌入式处理器LPC2129和红外传瓦斯感器MH-440V设计了瓦斯浓度实时测量系统,系统主要由上位机和瓦斯浓度检测终端组成,检测终端通过对模拟环境中的瓦斯浓度进行采集后实时发送到上位机,上位机对数据信息进行接收、处理、分析、显示和存储。根据煤尘和湿度的特性,自建了模拟的煤尘和湿度实验系统,经过对红外瓦斯传感器进行了煤尘和湿度的影响实验,得出了煤尘对红外瓦斯传感器的影响呈线性的规律和湿度在一定时间内对红外瓦斯传感器的影响也呈线性规律的重要结论,成功建立了煤尘和湿度对红外传感器的实验模型。     

基于活性炭的真空变压吸附提浓煤层气甲烷的实验研究

测试了活性炭的平衡吸附特性,在此基础上研究筛选出了适合煤层气提浓的活性炭,其比表面积为1 706 m2/g,并建立了两塔真空变压吸附提浓煤层气甲烷的实验装置,对甲烷体积分数为20%的低浓度煤层气提浓进行了实验。结果表明：利用真空变压吸附的方法,吸附压力在209 kPa以内,解吸压力为21 kPa时,可以将体积分数为20%的煤层气提浓到30%以上且产率超过80%;适当的延长吸附时间有助于提高甲烷的体积分数;降低解吸压力有助于提高甲烷的体积分数和产率;均压有助于提高甲烷的体积分数,既有上均压又有下均压的均压过程对甲烷体积分数的增大效果最好,实验中下均压02 s、上均压04 s时甲烷体积分数最大;维持吸附时间不变,存在一个最佳的产品气与原料气之比（Qc/Qin）,使得甲烷体积分数达到最大值。     

碳中和目标下煤矿甲烷减排趋势模型及关键技术

"双碳"目标的提出,要求我国在强化CO2排放控制的同时加强对甲烷等非CO2温室气体的控排.在研究我国煤矿甲烷排放来源及构成的基础上,采用基于矿井实测法T3方法分析测算我国煤矿甲烷的历史排放趋势,辨识煤矿甲烷排放的影响因素,建立煤矿甲烷排放主因素分析模型(MFAME),并按照基准、发展、新政策3种情景预测到2060年的煤...     

激光甲烷气体传感器信号处理方法研究

甲烷气体浓度是煤矿安全生产的重要参数指标,精确检测甲烷浓度是保障煤矿安全生产的关键。设计了一套甲烷检测系统,采用DFB激光器作为光源,结合差分检测和谐波检测法对系统测量误差进行补偿。并提出一种新的气体浓度信号处理方法,以提高系统检测的稳定性。实验结果表明,当甲烷气体体积分数检测范围为0～5%时,检测的相对误差小于2%。     

温度对极低浓度瓦斯氧化影响的研究

 摘要：本文实验通过配置浓度为0.75%、0.5%和0.25%的极低浓度甲烷来模拟矿井乏风,使三个浓度的甲烷通过高温炉膛,收集炉膛排除的气体,并对收集气体进行测试,以得到矿井乏风高温氧化的条件和规律。实验通过调整炉膛温度以得到不同温度下极低浓度甲烷的氧化情况。结果表明,甲烷浓度越高则氧化所需的温度越低;甲烷浓度越低,氧化所需的温度越高;根据实验研究得出极低浓度甲烷在锅炉炉膛中应该在750℃左右时即开始被氧化,甲烷浓度逐渐降低,且在800℃左右时能被被完全氧化。     

基于脉冲供电的便携式甲烷检测仪

设计了一款低功耗全量程便携式甲烷检测仪,该便携仪选用低功耗MEMS催化元件作为主要敏感元件,采用脉冲供电的方式进一步降低整机功耗。详细叙述了便携仪的总体设计方案、主要硬件电路以及核心数据处理算法。试验结果表明:设计的便携仪测量精度高,平均功耗低,连续工作时间长,完全满足煤矿井下工作人员对所处环境甲烷浓度监测的需求。