一种全自动瓦斯吸附与解吸系统及工艺的制作方法
【专利摘要】一种全自动瓦斯吸附与解吸系统及工艺，气源(1)通过管路经自动阀门调节与接有电子压力表的四个吸附罐分别相连，真空泵(12)经管路与吸附罐相连，自动阀门、智能流量计、电子压力表、温度调节器与真空泵通过线路与中央控制器(29)连接，触控屏(30)连接中央控制器。本发明通过触控屏与中央控制器控制各自动阀门、智能流量计、电子压力表、温度调节器与真空泵的开闭实现瓦斯吸附与解吸实验的全自动化及实验过程中数据的收集；该系统及工艺测定精度高，能够同时进行不同压力、不同温度、不同试样的实验，能实现一键式操作，且工艺简便，可大幅提高瓦斯吸附与解吸的实验效率，且实验数据准确，降低实验数据偏差率。
【专利说明】
一种全自动瓦斯吸附与解吸系统及工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种瓦斯吸附与解析系统及工艺，具体是一种全自动瓦斯吸附与解吸系统及工艺，属于瓦斯实验系统技术领域。
【背景技术】
[0002]煤与瓦斯突出事故是造成煤矿群死群伤的潜在重大威胁，严重影响了煤矿的安全生产，给社会造成巨大的经济损失。煤层瓦斯解吸初速度和瓦斯压力是预测煤与瓦斯突出的重要指标，但由于现场测试困难，通常在实验室测定瓦斯解吸初速度和等温吸附常数a、b值，然后推算煤层瓦斯压力。因此，研究煤对瓦斯的吸附与解吸动力学特性，对防治煤与瓦斯突出具有重要的理论和现实意义。
[0003]目前，研究瓦斯吸附与解吸最常用的方法为容量法，绝大部分利用排水法人工读取瓦斯解吸量，但实验过程繁琐，一组实验需要大量时间与人力成本才能完成，且瓦斯在解吸初始阶段，速度快，排水迅速，致使人工读取实验数据存在很大偏差。为此，该领域内的工程技术人员对瓦斯吸附与解吸装置进行了大量的研究，中国发明专利2013年4月10日公开的一种公开号为CN103033442A的“一种瓦斯吸附解吸实验装置”，其是根据排水法测气体体积的原理，然后利用计算机采集数据，但是结构复杂，装置中所有阀门仍旧是机械阀门，需人工开关，不能实现一键式全自动操作。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种全自动瓦斯吸附与解吸系统及工艺，该系统结构简单、工艺操作方便、能够通过触控屏实现一键式操作，大幅度提高瓦斯吸附与解吸的实验效率，且实验数据准确，降低实验数据偏差率。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种全自动瓦斯吸附与解吸系统，包括气源，气源通过管路I与针型阀的一端连接，针型阀的另一端通过管路I连接真空栗，在针型阀与真空栗连接的管路I依次装有自动阀门1、管路π、自动阀门π、管路m、管路IV、电子压力表1、管路V、自动阀门m;管路π依次装有智能流量计1、自动阀门IV、电子压力表π后与吸附罐I连通，吸附罐I设置在温度调节器I中；管路m依次装有智能流量计π、自动阀门V、电子压力表m后与吸附罐π连通，吸附罐π设置在温度调节器π中；管路IV依次装有智能流量计m、自动阀门V1、电子压力表IV后与吸附罐m连通，吸附罐m设置在温度调节器m中；管路V依次装有智能流量计IV、自动阀门W、电子压力表V后与吸附罐IV连通，吸附罐IV设置在温度调节器IV中；
[0006]真空栗通过线路I分别连接线路π的一端、线路m的一端、线路IV的一端、线路V的一端、线路VI的一端、线路W的一端、中央控制器的一端;线路Π的另一端分别连接自动阀门1、温度调节器I;线路m的另一端分别连接自动阀门V、温度调节器π;线路IV的另一端分别连接自动阀门V1、温度调节器m;线路V的另一端分别连接自动阀门W、温度调节器IV;线路VI的另一端分别连接自动阀门m、电子压力表1、自动阀门π;线路w的另一端连接针型阀；中央控制器的另一端连接触控屏；
[0007]智能流量计I通过线路VI与电子压力表Π连接，智能流量计Π通过线路IX与电子压力表m连接，智能流量计m通过线路X与电子压力表IV连接，智能流量计IV通过线路?与电子压力表V连接。
[0008]进一步，管路1、管路Π、管路m、管路IV、管路V的直径为1/8英寸，针型阀精确控制气源的出气量，吸附罐可装试样50-100g，电子压力表测量范围为-0.1-100Mpa，温度调节范围为0-60 °C。
[0009]—种全自动瓦斯吸附与解吸工艺，包括以下步骤:
[0010]①制取实验所需试样；
[0011 ]②开启试验系统电源，点击触控屏上的检测气密性按钮，中央控制器控制自动阀门1、自动阀门Π、自动阀门m、自动阀门IV、自动阀门V、自动阀门V1、自动阀门w与真空栗的开闭进行气密性检测；
[0012]③在吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV中装入试样，点击触控屏上的脱气按钮，真空栗对吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV进行自动脱气；
[0013]④点击触控屏上的实验参数设置按钮，设置实验所需温度、吸附罐充装压力、吸附罐吸附平衡压力、吸附时间和解吸时间；
[0014]⑤点击触控屏上的开始实验按钮，中央控制器控制打开自动阀门1、自动阀门IV、自动阀门V、自动阀门V1、自动阀门w，关闭自动阀门π、自动阀门m，系统通过针型阀控制气量按设定压力分别对吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV进行充气，各电子压力表实时监测各吸附罐内压力，达到设置充装压力后，中央控制器控制关闭自动阀门1、自动阀门IV、自动阀门V、自动阀门V1、自动阀门w后开始吸附；达到吸附时间后系统根据设置的吸附平衡压力，中央控制器控制自动阀门1、自动阀门IV、自动阀门V、自动阀门V1、自动阀门W、自动阀门π、自动阀门m的反复开闭，以达到设置的吸附平衡压力，中央控制器记录吸附压力随时间变化的数据；
[0015]⑥达到设定的吸附平衡压力后，中央控制器控制打开自动阀门π、自动阀门IV、自动阀门V、自动阀门V1、自动阀门w开始解吸，并控制吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV上对应的智能流量计1、智能流量计π、智能流量计m、智能流量计IV对解吸瓦斯流量进行实时监测;解吸时间到达后，系统自动停止实验；
[0016]⑦点击触控屏上的排气实验按钮，中央控制器控制打开自动阀门π、自动阀门m、自动阀门IV、自动阀门V、自动阀门V1、自动阀门w，关闭自动阀门I对系统内残余气体进行释放；
[0017]⑧取出试样，整理仪器，导出实验监测数据。
[0018]进一步，脱气的真空度能够达到10—3mbr，智能流量计1、智能流量计Π、智能流量计m、智能流量计IV流量监测等级为ο.005级。
[0019]与现有技术相比，本发明利用触控屏通过中央控制器控制系统中的自动阀门1、自动阀门π、自动阀门m、自动阀门IV、自动阀门V、自动阀门V1、自动阀门W、电子压力表1、电子压力表π、电子压力表m、电子压力表IV、电子压力表V、智能流量计1、智能流量计π、智能流量计m、智能流量计IV、温度调节器1、温度调节器π、温度调节器m、温度调节器ιν与真空栗，让整个瓦斯吸附与解吸实验过程实现一键式操作，其中包括对吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV的气密性检测、脱气与充气、温度控制，试样吸附压力设置与吸附后压力的调节，解吸过程中气体流量随时间实时监测与试验后的排气动作。同时，该系统及工艺测定精度高，能够同时进行不同试样下不同压力、不同温度的实验，工艺简便，可大幅度提高瓦斯吸附与解吸的实验效率，实验数据准确，降低实验数据偏差率。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的工作原理示意图。
[0021]图中:1、气源，2、针型阀，3、自动阀门I，4、管路，5、吸附罐I，6、自动阀门Π，7、吸附罐Π，8、吸附罐m，9、电子压力表I，10、吸附罐IV，11、自动阀门m，12、真空栗，13、智能流量计I，14、自动阀门IV，15、电子压力表Π，16、智能流量计Π，17、自动阀门V，18、电子压力表m，19、智能流量计m，20、自动阀门VI，21、电子压力表ιν，22、智能流量计ιν，23、自动阀门νπ，24、电子压力表￥，25、温度调节器1，26、温度调节器11，27、温度调节器ΙΠ，28、温度调节器IV，29、中央控制器，30、触控屏，31、线路I，32、管路Π，33、管路ΙΠ，34、管路IV，35、管路￥，36、线路11，37、线路 ΙΠ，38、线路 1￥，39、线路￥，40、线路￥1，41、线路\1，42、线路￥111，43、线路IX，44、线路X，45、线路XI。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0023]如图1所示，一种全自动瓦斯吸附与解吸系统，包括气源I，气源I通过管路14与针型阀2的一端连接，针型阀2的另一端通过管路14连接真空栗12，在针型阀2与真空栗12连接的管路14依次装有自动阀门13、管路Π 32、自动阀门Π 6、管路ΙΠ33、管路IV34、电子压力表I9、管路V 35、自动阀门ΙΠ11;管路Π 32依次装有智能流量计113、自动阀门IV14、电子压力表Π 15后与吸附罐15连通，吸附罐15设置在温度调节器125中；管路ΙΠ33依次装有智能流量计Π 16、自动阀门V17、电子压力表ΙΠ18后与吸附罐Π 7连通，吸附罐Π 7设置在温度调节器Π26中；管路IV34依次装有智能流量计ΙΠ19、自动阀门VI20、电子压力表IV21后与吸附罐ΙΠ8连通，吸附罐ΙΠ8设置在温度调节器ΙΠ27中；管路V35依次装有智能流量计IV22、自动阀门W23、电子压力表V24后与吸附罐IVlO连通，吸附罐IVlO设置在温度调节器IV28中；
[0024]真空栗12通过线路131分别连接线路Π 36的一端、线路ΙΠ37的一端、线路IV38的一端、线路V 39的一端、线路VI40的一端、线路VMI的一端、中央控制器29的一端;线路Π 36的另一端分别连接自动阀门13、温度调节器125;线路ΙΠ37的另一端分别连接自动阀门V 17、温度调节器Π 26;线路IV38的另一端分别连接自动阀门VI20、温度调节器ΙΠ27;线路V39的另一端分别连接自动阀门W23、温度调节器IV28;线路VI40的另一端分别连接自动阀门ΙΠ
11、电子压力表19、自动阀门Π 6;线路VMl的另一端连接针型阀2;中央控制器29的另一端连接触控屏30;
[0025]智能流量计113通过线路VI42与电子压力表Π15连接，智能流量计Π 16通过线路K43与电子压力表ΙΠ18连接，智能流量计ΙΠ19通过线路X44与电子压力表IV21连接，智能流量计IV22通过线路XI45与电子压力表V24连接。
[0026]管路14、管路Π32、管路ΙΠ33、管路IV34、管路V35的直径为1/8英寸，针型阀2精确控制气源I的出气量，吸附罐可装试样50-100g，电子压力表测量范围为-0.1-100Mpa，温度调节范围为0-60 °C。
[0027]—种全自动瓦斯吸附与解吸工艺，包括以下步骤:
[0028]①制取实验所需试样；
[0029]②开启试验系统电源，点击触控屏30上的检测气密性按钮，中央控制器29控制自动阀门13、自动阀门Π 6、自动阀门mil、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门VII23与真空栗12的开闭进行气密性检测；
[0030]③在吸附罐15、吸附罐Π7、吸附罐m 8、吸附罐IV1中装入试样，点击触控屏30上的脱气按钮，真空栗12对吸附罐15、吸附罐Π7、吸附罐ΙΠ8、吸附罐IVlO进行自动脱气；
[0031]④点击触控屏30上的实验参数设置按钮，设置实验所需温度、吸附罐充装压力、吸附罐吸附平衡压力、吸附时间和解吸时间；
[0032]⑤点击触控屏30上的开始实验按钮，中央控制器29控制打开自动阀门13、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门W23，关闭自动阀门Π 6、自动阀门ΙΠ11，系统通过针型阀2控制气量按设定压力分别对吸附罐15、吸附罐Π 7、吸附罐ΙΠ8、吸附罐IVlO进行充气，各电子压力表实时监测各吸附罐内压力，达到设置充装压力后，中央控制器29控制关闭自动阀门13、自动阀门IV14、自动阀门V 17、自动阀门VI20、自动阀门VII23后开始吸附;达到吸附时间后系统根据设置的吸附平衡压力，中央控制器29控制自动阀门13、自动阀门IV14、自动阀门V 17、自动阀门VI20、自动阀门W23、自动阀门Π 6、自动阀门ΙΠ11的反复开闭，以达到设置的吸附平衡压力，中央控制器29记录吸附压力随时间变化的数据；
[0033]⑥达到设定的吸附平衡压力后，中央控制器29控制打开自动阀门Π6、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门VII23开始解吸，并控制吸附罐15、吸附罐Π7、吸附罐m 8、吸附罐IV1上对应的智能流量计113、智能流量计Π 16、智能流量计m 19、智能流量计IV22对解吸瓦斯流量进行实时监测;解吸时间到达后，系统自动停止实验；
[0034]⑦点击触控屏30上的排气实验按钮，中央控制器29控制打开自动阀门Π6、自动阀门m 11、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门VII23，关闭自动阀门13对系统内残余气体进行释放；
[0035]⑧取出试样，整理仪器，导出实验监测数据。
[0036]脱气的真空度能够达到10—3mbr，智能流量计113、智能流量计Π 16、智能流量计ΙΠ19、智能流量计IV22流量监测等级为0.005级。
[0037]实施例
[0038]①制取实验所需试样；
[0039]②开启试验系统电源，连接各电器原件与中央控制器29的数据线，开启触控屏30;点击触控屏30上检测气密性按钮，中央控制器29打开自动阀门m 11、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门VII23，关闭自动阀门13、自动阀门Π 6，开启真空栗12，脱气时间设置为3-5分钟，脱气结束后中央控制器29关闭自动阀门ΙΠ11、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门VII23，在10_15分钟后点击触控屏30上的检测气密性按钮判断系统气密性；
[0040]③装入实验所需试样，不同吸附罐可以装入不同试样，点击触控屏30上的脱气按钮，真空栗12对吸附罐进行自动脱气，脱气时间30分钟以上，真空度10—3mbar;
[0041]④点击触控屏30上的实验参数设置按钮，对吸附罐15、吸附罐Π7、吸附罐ΙΠ8、吸附罐IVlO分别设置实验所需温度0-60°C、充装压力0.l-lOOMpa、吸附平衡压力0.l-lOOMpa，吸附时间24小时，解吸时间2小时；
[0042]⑤点击触控屏30上的开始实验按钮，中央控制器29控制打开自动阀门13、自动阀门IV14、自动阀门V 17、自动阀门VI20、自动阀门VD23，关闭自动阀门Π 6、自动阀门ΙΠ11进行充气，电子压力表实时监测吸附罐内压力，达到设置充装压力，中央控制器29控制关闭自动阀门13、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门VII23，开始吸附；达到吸附时间后系统根据设置的吸附平衡压力，中央控制器29控制自动阀门13、自动阀门IV14、自动阀门V 17、自动阀门VI20、自动阀门VII23、自动阀门Π 6、自动阀门ΙΠ11的反复开闭，以达到设置的吸附平衡压力，中央控制器29记录吸附压力随时间变化数据；
[0043]⑥达到设置吸附平衡压力后，中央控制器29控制打开自动阀门Π6、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门VII23，开始解吸；中央控制器29控制智能流量计113、智能流量计Π 16、智能流量计ΙΠ19、智能流量计IV22对解吸瓦斯流量进行实时监测，流量监测等级为0.005级，到达设置解吸时间，停止实验；
[0044]⑦点击触控屏30上的排气实验按钮，中央控制器29控制打开自动阀门Π6、自动阀门m 11、自动阀门IV14、自动阀门V17、自动阀门VI20、自动阀门VII23，关闭自动阀门I对系统内残余气体进行释放，排气时间5分钟；
[0045]⑧取出试样，整理仪器，导出实验监测数据；
[0046]该系统结构简单、工艺操作方便、能够通过触控屏实现一键式操作，大幅度提高瓦斯吸附与解吸的实验效率，且实验数据准确，降低实验数据偏差率。
【主权项】
1.一种全自动瓦斯吸附与解吸系统，包括气源(I)，气源(I)通过管路1(4)与针型阀(2)的一端连接，针型阀(2)的另一端通过管路1(4)连接真空栗(12)，其特征在于，在针型阀(2)与真空栗(12)连接的管路I(4)依次装有自动阀门1(3)、管路Π (32)、自动阀门Π (6)、管路ΙΠ(33)、管路IV(34)、电子压力表1(9)、管路￥(35)、自动阀门111(11);管路11(32)依次装有智能流量计1(13)、自动阀门IV(14)、电子压力表Π (15)后与吸附罐1(5)连通，吸附罐1(5)设置在温度调节器I(25)中；管路ΙΠ(33)依次装有智能流量计Π (16)、自动阀门V (17)、电子压力表ΠΚ18)后与吸附罐Π (7)连通，吸附罐Π (7)设置在温度调节器Π (26)中；管路IV(34)依次装有智能流量计ΙΠ(19)、自动阀门VI(20)、电子压力表IV(21)后与吸附罐ΙΠ(8)连通，吸附罐m (8)设置在温度调节器m (27)中；管路V (35)依次装有智能流量计IV(22)、自动阀门W(23)、电子压力表V(24)后与吸附罐IV(1)连通，吸附罐IV(1)设置在温度调节器 IV(28)中； 真空栗(12)通过线路1(31)分别连接线路Π (36)的一端、线路ΙΠ(37)的一端、线路IV(38)的一端、线路V (39)的一端、线路VI(40)的一端、线路W(41)的一端、中央控制器(29)的一端;线路Π (36)的另一端分别连接自动阀门1(3)、温度调节器1(25);线路ΙΠ(37)的另一端分别连接自动阀门V (17)、温度调节器Π (26);线路IV(38)的另一端分别连接自动阀门VI (20)、温度调节器ΙΠ (27);线路V (39)的另一端分别连接自动阀门W (23)、温度调节器IV (28);线路VI (40)的另一端分别连接自动阀门ΙΠ (11)、电子压力表I (9)、自动阀门Π (6);线路W(41)的另一端连接针型阀(2);中央控制器(29)的另一端连接触控屏(30); 智能流量计1(13)通过线路VI(42)与电子压力表Π (15)连接，智能流量计Π (16)通过线路汉(43)与电子压力表111(18)连接，智能流量计111(19)通过线路叉(44)与电子压力表1￥(21)连接，智能流量计IV(22)通过线路ΧΙ(45)与电子压力表V(24)连接。2.根据权利要求1所述的一种全自动瓦斯吸附与解吸系统，其特征在于，所述的管路I(4)、管路Π (32)、管路ΙΠ(33)、管路IV(34)、管路V (35)的直径为1/8英寸，吸附罐可装试样50-100g，电子压力表测量范围为-0.1-1001^?，温度调节范围为0-60°(:。3.一种全自动瓦斯吸附与解吸工艺，其特征在于，包括以下步骤: ①制取实验所需试样； ②开启试验系统电源，点击触控屏(30)上的检测气密性按钮，中央控制器(29)控制自动阀门I (3)、自动阀门Π (6)、自动阀门ΙΠ(11)、自动阀门IV(14)、自动阀门V (17)、自动阀门VI(20)、自动阀门W( 23)与真空栗(12)的开闭进行气密性检测； ③在吸附罐1(5)、吸附罐Π(7)、吸附罐ΙΠ(8)、吸附罐IV(1)中装入试样，点击触控屏(30)上的脱气按钮，真空栗(12)对吸附罐1(5)、吸附罐Π (7)、吸附罐ΙΠ(8)、吸附罐IV(1)进行自动脱气； ④点击触控屏(30)上的实验参数设置按钮，设置实验所需温度、吸附罐充装压力、吸附罐吸附平衡压力、吸附时间和解吸时间； ⑤点击触控屏(30)上的开始实验按钮，中央控制器(29)控制打开自动阀门I(3 )、自动阀门IV(H)、自动阀门V (17)、自动阀门VI(20)、自动阀门VH(23)，关闭自动阀门Π (6)、自动阀门m(ll)，系统通过针型阀(2)控制气量按设定压力分别对吸附罐1(5)、吸附罐Π (7)、吸附罐m(8)、吸附罐IV(1)进行充气，各电子压力表实时监测各吸附罐内压力，达到设置充装压力后，中央控制器(29)控制关闭自动阀门1(3)、自动阀门IV(14)、自动阀门V(17)、自动阀门VK20)、自动阀门W(23)后开始吸附；达到吸附时间后系统根据设置的吸附平衡压力，中央控制器(29)控制自动阀门I (3)、自动阀门IV(14)、自动阀门V (17)、自动阀门VI(20)、自动阀门W(23)、自动阀门Π (6)、自动阀门m(ll)的反复开闭，以达到设置的吸附平衡压力，中央控制器(29)记录吸附压力随时间变化的数据； ⑥达到设定的吸附平衡压力后，中央控制器(29)控制打开自动阀门Π(6)、自动阀门IV(14)、自动阀门V (17)、自动阀门VI(20)、自动阀门W(23)开始解吸，并控制吸附罐I (5)、吸附罐Π (7)、吸附罐ΙΠ (8)、吸附罐IV(10)上对应的智能流量计I (13)、智能流量计Π (16)、智能流量计ΠΚ19)、智能流量计IV(22)对解吸瓦斯流量进行实时监测;解吸时间到达后，系统自动停止实验； ⑦点击触控屏(30)上的排气实验按钮，中央控制器(29)控制打开自动阀门Π(6)、自动阀门ΙΠ (11)、自动阀门IV(14)、自动阀门V (17)、自动阀门VI(20)、自动阀门VH(23)，关闭自动阀门I (3)对系统内残余气体进行释放； ⑧取出试样，整理仪器，导出实验监测数据。4.根据权利要求3所述的一种全自动瓦斯吸附与解吸工艺，其特征在于，脱气的真空度为I O—3mbr，智能流量计I (13)、智能流量计Π (16)、智能流量计ΙΠ (19)、智能流量计IV (22)流量监测等级为0.005级。
【文档编号】G01N35/00GK106018164SQ201610488704
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】康建宏, 周福宝, 叶高榜
【申请人】中国矿业大学