[發明專利]一種煤層瓦斯可解吸量快速測算系統及方法

有效

• 申請號: 202110071522.0
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112903519B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 王林;秦玉金;陳向軍;蘇偉偉;田富超;郭懷廣;安豐華;李杰;馬金魁
• 申請（專利權）人: 河南理工大學;中煤科工集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: G01N7/14
• 分類號: G01N7/14;G01N7/16
• 代理公司: 北京合創致信專利代理有限公司 16127
• 代理人: 劉素霞

1.一種煤層瓦斯可解吸量快速測算系統，用于對目標煤層的瓦斯極限可解吸量進行測定，其特征在于，包括：煤樣罐和測定裝置，所述煤樣罐與所述測定裝置的進氣口通過解吸管道連接，所述煤樣罐用于存儲所述目標煤層的煤樣；

所述測定裝置包括：可編程邏輯控制器和流量傳感器；

所述流量傳感器與所述可編程邏輯控制器通訊連接，且設置于所述測定裝置內部，用于對通過所述解吸管道擴散至所述測定裝置內的瓦斯解吸流量進行監測，并將流量監測數據發送至所述可編程邏輯控制器；

所述可編程邏輯控制器中預先寫入瓦斯動態擴散簡化模型，能夠根據所述流量監測數據、取樣時間和所述煤樣罐中所述煤樣的重量，對預設擴散時間內的所述煤樣的瓦斯極限可解吸量進行計算；其中，所述取樣時間為煤樣罐開始接取煤樣至所述流量傳感器監測到瓦斯解吸流量的時間，所述瓦斯動態擴散簡化模型為：

式中，t為擴散時間，單位為秒；Q_t為t時刻的瓦斯解吸量，單位為立方厘米每克；Q_∞為所述瓦斯極限可解吸量，單位為立方厘米每克；a為所述煤樣的最大半徑，單位為厘米；D₀表征t＝0時瓦斯在所述煤樣中的初始擴散系數，單位為平方厘米每秒；ε表征瓦斯擴散時的衰減系數，單位為每秒分之一。

2.根據權利要求1所述的煤層瓦斯可解吸量快速測算系統，其特征在于，所述測定裝置內設有第一測量管道和第二測量管道，所述第一測量管道的一端和所述第二測量管道的一端均與所述測定裝置的進氣口連通，所述第一測量管道的另一端和所述第二測量管道的另一端均與所述測定裝置的排氣口連通；靠近所述測定裝置的進氣口處，所述第一測量管道上安裝有第一電磁閥，所述第二測量管道上安裝有第二電磁閥，所述第一電磁閥和所述第二電磁閥均與所述可編程邏輯控制器連接，且所述第一電磁閥和所述第二電磁閥在同一時間只有一個開啟；

對應的，

所述流量傳感器包括：第一流量傳感器，所述第一流量傳感器安裝于所述第一測量管道上，用于對所述第一測量管道中的瓦斯解吸流量進行監測，并將所述流量監測數據實時發送至所述可編程邏輯控制器；

其中，所述第一流量傳感器能夠監測小于等于50毫升每分鐘的瓦斯解吸流量。

3.根據權利要求2所述的煤層瓦斯可解吸量快速測算系統，其特征在于，響應于所述第一流量傳感器監測到所述第一測量管道存在瓦斯解吸流量，所述可編程邏輯控制器自動記錄所述取樣時間，其中，所述取樣時間為煤樣罐開始接取煤樣至所述第一流量傳感器監測到瓦斯解吸流量進入所述第一測量管道中的時間。

4.根據權利要求2所述的煤層瓦斯可解吸量快速測算系統，其特征在于，所述測定裝置內還設有第三測量管道，所述第三測量管道與所述第一測量管道并列設置，兩端分別與所述測定裝置的進氣口、排氣口連通；靠近所述測定裝置的進氣口處，所述第三測量管道上安裝有第三電磁閥，所述第三電磁閥與所述可編程邏輯控制器連接，且所述第三電磁閥、所述第一電磁閥和所述第二電磁閥在同一時間只有一個開啟；

對應的，所述流量傳感器還包括：第二流量傳感器，所述第二流量傳感器安裝于所述第三測量管道上，用于對所述第三測量管道中的瓦斯解吸流量進行監測，并將所述流量監測數據實時發送至所述可編程邏輯控制器；

其中，所述第二流量傳感器能夠監測大于50毫升每分鐘的瓦斯解吸流量。

5.根據權利要求4所述的煤層瓦斯可解吸量快速測算系統，其特征在于，所述可編程邏輯控制器根據瓦斯解吸流量的大小自動控制所述第一流量傳感器和所述第二流量傳感器的切換。

6.根據權利要求4所述的煤層瓦斯可解吸量快速測算系統，其特征在于，所述測定裝置內還設有四通接口，對應的，所述第一測量管道、所述第二測量管道、所述第三測量管道分別通過所述四通接口與所述測定裝置的排氣口連通。