[發明專利]一種多路組網同時監測煤礦瓦斯濃度的系統

無效

• 申請號: 201210417796.1
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102954949A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 黃文平;閻杰
• 申請（專利權）人: 安徽皖儀科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明主要涉及監測煤礦瓦斯濃度的系統，尤其涉及一種多路組網同時監測煤礦瓦斯濃度的系統。

背景技術

煤炭作為我國重要的能源資源，在國民生產中起著巨大的作用。但是，我國的煤礦安全生產系數與世界主要產煤國家相比，存在很大差距，在我國80%以上的煤礦安全事故由瓦斯爆炸引起。煤礦中瓦斯的主要成分是甲烷（以下提到瓦斯用甲烷代替），約占83—89％，甲烷在空氣中的爆炸下限為5.3%，上限為15%，當甲烷的含量達到爆炸極限范圍內時，煤礦下的煤炭自燃，明火，電氣火花，架線機車火花，吸煙以及摩擦、撞擊和放炮產生的火花都可以點燃瓦斯，造成煤礦安全事故。

目前，我國礦用甲烷傳感器幾乎全部采用催化燃燒式的氣體傳感器。催化型瓦斯測量儀的原理是甲烷氣體在載體催化元件表面發生無煙燃燒，放出反應熱，使元件溫度上升，元件溫度的增量將引起元件電阻增加，通過測量電阻增量，就可以測定瓦斯氣體濃度。該類儀器以其信號輸出易于處理、靈敏度高、受濕度和溫度影響小、結構堅固、便于使用等一系列優點，成為目前國內外測量礦井瓦斯濃度的主要儀器。但是，該類儀器的其缺點也非常明顯：響應速度慢，完成一次測量需30秒；是測量范圍小，易受高濃度甲烷和硫化物的“中毒”，且使用壽命短、工作穩定性差易發生漂移、校正頻繁和檢測范圍窄等缺點。由于催化式氣體傳感器測量范圍小的缺點，近年來有將熱導儀器常與載體催化型儀器相結合使用，擴大測量范圍的方法，用催化型甲烷測量儀測量0～5%的范圍，用熱導型檢測儀測量5～100％范圍內的瓦斯。熱導型瓦斯測量儀的原理是利用甲烷與空氣的熱導率差異，得到與被測甲烷氣體濃度相關的信號，以確定甲烷氣體的濃度。但是，熱導型瓦斯測量儀不適用于低濃度瓦斯測量，而且也存在壽命短、工作穩定性差易發生漂移、校正頻繁、易受水蒸氣和氧氣濃度的影響。等缺點，嚴重制約著煤礦對甲烷濃度的有效監控。

可調諧半導體激光氣體分析儀是一種“實時”、“在線”的氣體監測裝置，常用于石化、鋼鐵、水泥、環保、工業在線監控等領域。激光氣體分析儀是一種高靈敏度的氣體分析手段，其原理是特定波長的激光通過氣體后，因受氣體特定吸收峰的吸收，產生光強的衰減。光強的衰減可用Beer-Lambert定律準確描述：

I(v)=I₀(v)exp[-S(T)φ(v)PXL]

其中I(v),I₀(v)分別是激光通過氣體后，通過氣體前的光強，v是激光的頻率，P，X和L分別是氣體的壓力、濃度和光程。線強S（T）是溫度T的函數，線性函數φ(v)表示吸收譜線的形狀。由Beer-Lambert定律可知，光強的衰減和被測氣體的濃度成正比，從而可以通過測量激光通過氣體后的衰減獲得被測氣體的濃度。同時，由于DFB激光器的發射峰很窄（小于15MHz），工作時可以選擇單根氣體吸收譜線進行測量，不受其他氣體的干擾，具有很高的測量靈敏度。

相對于傳統的點接觸式傳感器（如氧化鋯等），激光氣體分析儀由于采用“原位”式測量，能夠檢測一條光路上的待測氣體濃度，所以能夠更真實的反應測量現場的氣體濃度。特別對于一些測量體積較大的環境，如大型鍋爐中的過程氣體測量等，激光氣體分析儀能夠更“準確”，更“實時”的反應過程氣體的濃度，同時維護少，具有很大的應用優勢。

?光譜吸收型光纖氣體傳感器用于煤礦瓦斯濃度監測是近年來發展最快、最具有廣闊前景的一種瓦斯監測方式。由于每種氣體的結構、能級不同，每種氣體都有獨特的吸收光譜，利用光纖作為測量光的傳輸載體，結合光譜技術科實現遠距離的甲烷濃度監測。與其他類型的甲烷監測儀相比，光譜吸收型光纖氣體傳感器具有如下優點：靈敏度高，測量動態范圍大；由于光纖傳輸光強損耗小，可以將瓦斯監測儀遠離監測點，實現遠距離實時監測；同時由于監測設備所有帶電部分均置于煤礦外，只由光纖將弱光傳輸到探測點，實現設備在煤礦中無電磁干擾，無電火花，傳感單元結構簡單穩定可靠。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種多路組網同時監測煤礦瓦斯濃度的系統。

本發明是通過以下技術方案實現的：