[發明專利]一種煤層瓦斯殘存量測定裝置及測定方法

在審

• 申請號: 202110763218.2
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113504148A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 富向;呂子強;肖斌;李守國;劉洪達;沙慧慧
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N7/16
• 分類號: G01N7/16;G01N30/00;G01D21/02
• 代理公司: 沈陽易通專利事務所 21116
• 代理人: 于麗麗

1.一種煤層瓦斯殘存量測定裝置，其特征在于，包括：煤樣罐裝置、氣體流通系統、位移檢測裝置和控制系統；

所述煤樣罐裝置包括煤樣罐、電加熱器和溫度傳感器，所述電加熱器和溫度傳感器分別安裝在煤樣罐外部，所述電加熱器用于對煤樣罐加熱，溫度傳感器用于檢測煤樣罐溫度；

所述氣體流通系統包括通過管路依次連接的煤樣罐電磁閥、冷卻及過濾器、冷卻及過濾器電磁閥、四通；所述煤樣罐電磁閥通過管路與所述煤樣罐裝置連接，所述四通還分別通過管路連接壓力傳感器、排氣口電磁閥、位移檢測裝置，所述排氣口電磁閥的另一端管路連接排氣管，排氣管末端為排氣口；

所述位移檢測裝置包括氣缸、電缸、電機、電機控制器和減速器，所述氣缸一端設置氣缸進氣口，所述氣缸進氣口通過管路與所述四通相連接，所述氣缸另一端設置氣缸出氣口，所述氣缸內設置活塞，所述活塞固定在活塞桿的一端，活塞桿另一端伸出所述氣缸出氣口并與所述電缸連接，所述電缸另外依次與減速器和電機連接，所述電機控制器控制所述電機，所述電缸用于驅動所述活塞桿進行往復運動；

所述控制系統包括PLC、控制屏及上位計算機，所述PLC與控制屏、上位機相互連接；所述PLC與電加熱器、溫度傳感器、煤樣罐電磁閥、冷卻及過濾器電磁閥、排氣口電磁閥、壓力傳感器、電機控制器分別連接；PLC接收來自所述溫度傳感器與所述壓力傳感器的信號，控制電加熱器、煤樣罐電磁閥、冷卻及過濾器電磁閥、排氣口電磁閥、電機控制器工作。

2.根據權利要求1所述的煤層瓦斯殘存量測定裝置，其特征在于，所述電機是直流伺服電機，所述直流伺服電機配置編碼器，編碼器與PLC連接，所述PLC接收所述編碼器的信號。

3.根據權利要求1所述的煤層瓦斯殘存量測定裝置，其特征在于，所述位移檢測裝置還包括移動滑塊和位移傳感器，移動滑塊固定在所述活塞桿上，移動滑塊上設置平行于活塞桿的通孔；位移傳感器的滑桿相對于活塞桿平行位置設置，移動滑塊通過通孔套裝在位移傳感器的滑桿上，并可相對于滑桿上下移動；所述位移傳感器與所述PLC連接，所述PLC接收所述位移傳感器發出的位移數據信號。

4.根據權利要求3所述的煤層瓦斯殘存量測定裝置，其特征在于，所述位移傳感器為磁致伸縮性位移傳感器。

5.基于如權利要求1所述裝置的煤層瓦斯殘存量測定方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，將煤樣裝入煤樣罐中，通過控制屏關閉煤樣罐電磁閥，將煤樣罐與煤樣罐電磁閥管路連接；

步驟2，控制系統控制電加熱器對煤樣罐進行加熱，當煤樣罐內的溫度達到預設溫度范圍內后保持恒溫，關閉冷卻及過濾器電磁閥，打開排氣口電磁閥，啟動電機將氣缸內的活塞推到氣缸進氣口端，通過排氣口排出氣缸內的氣體；

步驟3，控制系統關閉排氣口電磁閥，打開煤樣罐電磁閥和冷卻及過濾器電磁閥后，由電機拉動活塞桿向氣缸出氣口端運動，使氣缸內形成真空，進而使煤樣罐中的瓦斯氣體進入氣缸中；當活塞桿完全伸出氣缸時，到達活塞的限定位置，電機控制器控制電機停機；當電機停機時間達到預設時間后，電機控制器控制電機緩慢向氣缸進氣口端推動活塞桿，當壓力傳感器數據為預設壓力時，電機停機，PLC獲取活塞從限定位置到預設壓力位置時的位移數據，根據位移數據計算瓦斯殘存量并儲存于上位計算機中，隨時調閱或/和輸出；

步驟4，關閉冷卻及過濾器電磁閥，打開排氣口電磁閥，瓦斯氣體從排氣口排出至氣袋或色譜儀。

6.根據權利要求5所述的煤層瓦斯殘存量測定方法，其特征在于，所述活塞從限定位置到預設壓力位置時的位移數據，通過直流伺服電機配置的編碼器獲得。

7.根據權利要求5所述的煤層瓦斯殘存量測定方法，其特征在于，所述活塞從限定位置到預設壓力位置時的位移數據，通過位移傳感器獲得。

8.根據權利要求5至7中任一項所述的煤層瓦斯殘存量測定方法，其特征在于，所述預設溫度為50℃～90℃，預設時間為5min～5h。

9.根據權利要求5至7中任一項所述的煤層瓦斯殘存量測定方法，其特征在于，所述預設壓力為0.1Mpa。