本实用新型属于煤矿瓦斯治理技术领域，具体涉及一种煤矿井下气体配置实验装置，特别涉及一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置。
背景技术：
近年来，随着煤矿机械化程度的提高和开采深度的快速增加，煤层赋存条件日趋复杂、地应力逐步升高、煤体破碎程度不断增大，造成煤层透气性快速、大范围的降低，已经使本煤层强化预抽瓦斯工作趋于理论和技术的瓶颈，煤矿瓦斯治理与安全管理形势依然非常严峻，而且，随着生物技术的飞速发展，微生物降解甲烷的特性正被逐步认识和探讨，甲烷氧化菌的发现及其降解甲烷机理的揭示，为应用微生物手段消除煤体甲烷并有效治理瓦斯灾害提供了基本的理论依据，目前该研究还处于实验室相似模拟阶段，众所周知，井下瓦斯气体以甲烷气体成分为主，浓度范围分部较广，如煤体内甲烷成分在90％以下，采空区、冒落带甲烷成分约20～50％，巷道内甲烷成分约1％以下，而目前尚没有设备可以满足井下不同浓度瓦斯混合气体的精确配置；因此，提供一种设计合理、成本低廉、安全高效、运行可靠的自动控制煤矿井下气体配置实验装置是非常必要的。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种设计合理、成本低廉、安全高效、安装使用方便、运行可靠的自动控制煤矿井下气体配置实验装置。
本实用新型的目的是这样实现的：一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置，它包括甲烷钢瓶、氧气钢瓶、氮气钢瓶，所述的甲烷钢瓶上安装有甲烷开关阀和甲烷减压阀，所述的甲烷钢瓶右端连接有甲烷干燥管，所述的甲烷干燥管右端连接有甲烷压力传感器，所述的甲烷压力传感器右端连接有大流量甲烷电磁阀和小流量甲烷电磁阀，所述的大流量甲烷电磁阀右端连接有大流量甲烷质流计，所述的小流量甲烷电磁阀右端连接有小流量甲烷质流计，所述的氧气钢瓶上安装有氧气开关阀和氧气减压阀，所述的氧气钢瓶右端连接有氧气干燥管，所述的氧气干燥管右端连接有氧气压力传感器，所述的氧气压力传感器右端连接有氧气电磁阀，所述的氧气电磁阀右端连接有氧气质流计，所述的氮气钢瓶上安装有氮气开关阀和氮气减压阀，所述的氮气钢瓶右端连接有氮气干燥管，所述的氮气干燥管右端连接有氮气压力传感器，所述的氮气压力传感器右端连接有氮气电磁阀，所述的氮气电磁阀右端连接有氮气质流计，所述的大流量甲烷质流计、小流量甲烷质流计、氧气质流计和氮气质流计输出口管路上安装有防爆单向阀，所述的防爆单向阀输出口连接有混气管，所述的混气管包括有混气管进气口、混气管输出口、混气栅栏、混气输出压力传感器、混气输出温度传感器和混气管外壳，所述的混气管输出口连接有废气收集装置和混气收集装置，所述的废气收集装置的进口安装有废气零泄漏开关电磁阀，所述的混气收集装置到混气管之间管路上安装有混气零泄漏开关电磁阀。
所述的甲烷干燥管、氧气干燥管和氮气干燥管内均装有氧化铝空心球干燥剂。
所述的混气管内部结构为混气栅板结构。
所述的大流量甲烷质流计和小流量甲烷质流计根据浓度比例设定，匹配精度和流速量程，通过程序判断选择高精度的量程。
所述的防爆单向阀安装在大流量甲烷质流计、小流量甲烷质流计、氧气质流计和氮气质流计的输出口之后。
所述的混气收集装置上配置有混气手动截止阀。
所述的防爆单向阀和混气管之间设置有触摸显示控制器。
本实用新型的有益效果：本实用新型采用甲烷压力传感器、氧气压力传感器和氮气压力传感器，能够将检测到的压力信号输送到实验装置的触摸显示控制器上，在触摸显示控制器的面板上分别显示出甲烷钢瓶、氧气钢瓶和氮气钢瓶各自输出的气体压力值，同时通过手动调节甲烷钢瓶、氧气钢瓶和氮气钢瓶对应的减压阀，达到输出到质流计上的进口压力一致，在混气管上安装有混气输出温度传感器和混气输出压力传感器，能够实时监测输出气体的温度和压力，混气管的出口经过三通分为两路，一路连接到废气收集装置，废气收集装置的进口安装有废气零泄漏开关电磁阀，另一路连接到混气收集装置，混气收集装置到混气管之间管路上安装有混气零泄漏开关电磁阀和混气手动截止阀，废气零泄漏开关电磁阀和混气零泄漏开关电磁阀连接到实验装置的触摸显示控制器，受触摸显示控制器控制其打开或关闭；采用大流量甲烷质流计和小流量甲烷质流计，根据配置浓度比例，计算出最佳精度，通过向实验装置的触摸显示控制器设定工作模式和工作参数，控制输出混气气体的总量和气体比例，为保证混合气体的每种气体比例精度可控，在配置混合气体中甲烷浓度低于10％时，小流量甲烷质流计参与工作，大流量甲烷质流计关闭，在甲烷浓度高于10％，低于90％时，大流量甲烷质流计参与工作，小流量甲烷质流计关闭，在甲烷浓度高于90％时，大流量甲烷质流计和小流量甲烷质流计均参与工作，通过开启不同的质流计组合，配置出高低浓度精度可控的混合气体，从而很好地将甲烷、氧气和氮气进行充分混合；采用混气管，可以使甲烷、氧气和氮气混合的更加充分，为实验提供可靠的气源，提高了实验结果的准确性和实践效果；采用触摸显示控制器，可以按程序设定的模式进行手动模式、流量累积模式、时间累积模式和比例自动模式四种模式精确输出混气气体；本实用新型具有设计合理、成本低廉、安装使用方便、工作效率高、节省人力、安全可靠、数据精确、运行稳定、自动控制能力强、使用寿命长、功能全面、实用性强的优点。
附图说明
图1是本实用新型一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置的管路示意图。
图2是本实用新型一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置的原理框图。
图3是本实用新型一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置混气管的结构示意图。
图4是本实用新型一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置防爆单向阀结构示意图。
图5是本实用新型一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置图1中A处的局部放大图。
图中：1、氮气钢瓶 2、氮气开关阀 3、氮气减压阀 4、氮气干燥管 5、氮气压力传感器 6、氮气电磁阀 7、氮气质流计 8、氧气钢瓶 9、氧气开关阀 10、氧气减压阀 11、氧气干燥管 12、氧气压力传感器 13、氧气电磁阀 14、氧气质流计 15、甲烷钢瓶 16、甲烷开关阀 17、甲烷减压阀 18、甲烷干燥管 19、甲烷压力传感器 20、大流量甲烷电磁阀 21、小流量甲烷电磁阀 22、大流量甲烷质流计 23、小流量甲烷质流计 24、废气零泄漏开关电磁阀 25、废气收集装置 26、混气收集装置 27、混气手动截止阀 28、混气零泄漏开关电磁阀 29、混气管 29-1、混气管进气口 29-2、混气栅栏 29-3、混气管输出口 29-4、混气输出压力传感器 29-5、混气输出温度传感器 29-6、混气管外壳 30、防爆单向阀 31、触摸显示控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
实施例1
如图1-5所示，一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置，它包括甲烷钢瓶15、氧气钢瓶8、氮气钢瓶1，所述的甲烷钢瓶15上安装有甲烷开关阀16和甲烷减压阀17，所述的甲烷钢瓶15右端连接有甲烷干燥管18，所述的甲烷干燥管18右端连接有甲烷压力传感器19，所述的甲烷压力传感器19右端连接有大流量甲烷电磁阀20和小流量甲烷电磁阀21，所述的大流量甲烷电磁阀20右端连接有大流量甲烷质流计22，所述的小流量甲烷电磁阀21右端连接有小流量甲烷质流计23，所述的氧气钢瓶8上安装有氧气开关阀9和氧气减压阀10，所述的氧气钢瓶8右端连接有氧气干燥管11，所述的氧气干燥管11右端连接有氧气压力传感器12，所述的氧气压力传感器12右端连接有氧气电磁阀13，所述的氧气电磁阀13右端连接有氧气质流计14，所述的氮气钢瓶1上安装有氮气开关阀2和氮气减压阀3，所述的氮气钢瓶1右端连接有氮气干燥管4，所述的氮气干燥管4右端连接有氮气压力传感器5，所述的氮气压力传感器5右端连接有氮气电磁阀6，所述的氮气电磁阀6右端连接有氮气质流计7，所述的大流量甲烷质流计22、小流量甲烷质流计23、氧气质流计14和氮气质流计7输出口管路上安装有防爆单向阀30，所述的防爆单向阀30输出口连接有混气管29，所述的混气管29包括有混气管进气口29-1、混气管输出口29-3、混气栅栏29-2、混气输出压力传感器29-4、混气输出温度传感器29-5和混气管外壳29-6，所述的混气管输出口29-3连接有废气收集装置25和混气收集装置26，所述的废气收集装置25的进口安装有废气零泄漏开关电磁阀24，所述的混气收集装置26到混气管29之间管路上安装有混气零泄漏开关电磁阀28。
本实用新型采用甲烷压力传感器19、氧气压力传感器12和氮气压力传感器5，能够将检测到的压力信号输送到实验装置的触摸显示控制器31上，在触摸显示控制器31的面板上分别显示出甲烷钢瓶15、氧气钢瓶8和氮气钢瓶1各自输出的气体压力值，同时通过手动调节甲烷钢瓶15、氧气钢瓶8和氮气钢瓶1对应的减压阀，达到输出到质流计上的进口压力一致，在混气管29上安装有混气输出温度传感器29-5和混气输出压力传感器29-4，能够实时监测输出气体的温度和压力，混气管29的出口经过三通分为两路，一路连接到废气收集装置25，废气收集装置25的进口安装有废气零泄漏开关电磁阀24，另一路连接到混气收集装置26，混气收集装置26到混气管29之间管路上安装有混气零泄漏开关电磁阀28和混气手动截止阀27，废气零泄漏开关电磁阀24和混气零泄漏开关电磁阀28连接到实验装置的触摸显示控制器31，受触摸显示控制器31控制其打开或关闭；采用大流量甲烷质流计22和小流量甲烷质流计23，根据配置浓度比例，计算出最佳精度，通过向实验装置的触摸显示控制器31设定工作模式和工作参数，控制输出混气气体的总量和气体比例，为保证混合气体的每种气体比例精度可控，在配置混合气体中甲烷浓度低于10％时，小流量甲烷质流计23参与工作，大流量甲烷质流计22关闭，在甲烷浓度高于10％，低于90％时，大流量甲烷质流计22参与工作，小流量甲烷质流计23关闭，在甲烷浓度高于90％时，大流量甲烷质流计22和小流量甲烷质流计23均参与工作，通过开启不同的质流计组合，配置出高低浓度精度可控的混合气体，从而很好地将甲烷、氧气和氮气进行充分混合；采用混气管29，可以使甲烷、氧气和氮气混合的更加充分，为实验提供可靠的气源，提高了实验结果的准确性和实践效果；采用触摸显示控制器31，可以按程序设定的模式进行手动模式、流量累积模式、时间累积模式和比例自动模式四种模式精确输出混气气体；本实用新型具有设计合理、成本低廉、安装使用方便、工作效率高、节省人力、安全可靠、数据精确、运行稳定、自动控制能力强、使用寿命长、功能全面、实用性强的优点。
实施例2
如图1-5所示，一种自动控制的煤矿井下气体配置实验装置，它包括甲烷钢瓶15、氧气钢瓶8、氮气钢瓶1，所述的甲烷钢瓶15上安装有甲烷开关阀16和甲烷减压阀17，所述的甲烷钢瓶15右端连接有甲烷干燥管18，所述的甲烷干燥管18右端连接有甲烷压力传感器19，所述的甲烷压力传感器19右端连接有大流量甲烷电磁阀20和小流量甲烷电磁阀21，所述的大流量甲烷电磁阀20右端连接有大流量甲烷质流计22，所述的小流量甲烷电磁阀21右端连接有小流量甲烷质流计23，所述的氧气钢瓶8上安装有氧气开关阀9和氧气减压阀10，所述的氧气钢瓶8右端连接有氧气干燥管11，所述的氧气干燥管11右端连接有氧气压力传感器12，所述的氧气压力传感器12右端连接有氧气电磁阀13，所述的氧气电磁阀13右端连接有氧气质流计14，所述的氮气钢瓶1上安装有氮气开关阀2和氮气减压阀3，所述的氮气钢瓶1右端连接有氮气干燥管4，所述的氮气干燥管4右端连接有氮气压力传感器5，所述的氮气压力传感器5右端连接有氮气电磁阀6，所述的氮气电磁阀6右端连接有氮气质流计7，所述的大流量甲烷质流计22、小流量甲烷质流计23、氧气质流计14和氮气质流计7输出口管路上安装有防爆单向阀30，所述的防爆单向阀30输出口连接有混气管29，所述的混气管29包括有混气管进气口29-1、混气管输出口29-3、混气栅栏29-2、混气输出压力传感器29-4、混气输出温度传感器29-5和混气管外壳29-6，所述的混气管输出口29-3连接有废气收集装置25和混气收集装置26，所述的废气收集装置25的进口安装有废气零泄漏开关电磁阀24，所述的混气收集装置26到混气管29之间管路上安装有混气零泄漏开关电磁阀28，所述的甲烷干燥管18、氧气干燥管11和氮气干燥管4内均装有氧化铝空心球干燥剂，所述的混气管29内部结构为混气栅板结构，所述的大流量甲烷质流计22和小流量甲烷质流计23根据浓度比例设定，匹配精度和流速量程，通过程序判断选择高精度的量程，所述的防爆单向阀30安装在大流量甲烷质流计22、小流量甲烷质流计23、氧气质流计14和氮气质流计7的输出口之后，所述的混气收集装置26上配置有混气手动截止阀27，所述的防爆单向阀30和混气管29之间设置有触摸显示控制器31。
本实用新型采用甲烷压力传感器19、氧气压力传感器12和氮气压力传感器5，能够将检测到的压力信号输送到实验装置的触摸显示控制器31上，在触摸显示控制器31的面板上分别显示出甲烷钢瓶15、氧气钢瓶8和氮气钢瓶1各自输出的气体压力值，同时通过手动调节甲烷钢瓶15、氧气钢瓶8和氮气钢瓶1对应的减压阀，达到输出到质流计上的进口压力一致，在混气管29上安装有混气输出温度传感器29-5和混气输出压力传感器29-4，能够实时监测输出气体的温度和压力，混气管29的出口经过三通分为两路，一路连接到废气收集装置25，废气收集装置25的进口安装有废气零泄漏开关电磁阀24，另一路连接到混气收集装置26，混气收集装置26到混气管29之间管路上安装有混气零泄漏开关电磁阀28和混气手动截止阀27，废气零泄漏开关电磁阀24和混气零泄漏开关电磁阀28连接到实验装置的触摸显示控制器31，受触摸显示控制器31控制其打开或关闭；采用大流量甲烷质流计22和小流量甲烷质流计23，根据配置浓度比例，计算出最佳精度，通过向实验装置的触摸显示控制器31设定工作模式和工作参数，控制输出混气气体的总量和气体比例，为保证混合气体的每种气体比例精度可控，在配置混合气体中甲烷浓度低于10％时，小流量甲烷质流计23参与工作，大流量甲烷质流计22关闭，在甲烷浓度高于10％，低于90％时，大流量甲烷质流计22参与工作，小流量甲烷质流计23关闭，在甲烷浓度高于90％时，大流量甲烷质流计22和小流量甲烷质流计23均参与工作，通过开启不同的质流计组合，配置出高低浓度精度可控的混合气体，从而很好地将甲烷、氧气和氮气进行充分混合；采用混气管29，可以使甲烷、氧气和氮气混合的更加充分，为实验提供可靠的气源，提高了实验结果的准确性和实践效果；采用触摸显示控制器31，可以按程序设定的模式进行手动模式、流量累积模式、时间累积模式和比例自动模式四种模式精确输出混气气体；本实用新型具有设计合理、成本低廉、安装使用方便、工作效率高、节省人力、安全可靠、数据精确、运行稳定、自动控制能力强、使用寿命长、功能全面、实用性强的优点。