专利名称：多功能瓦斯抽放传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿用传感器，尤其涉及一种用于煤矿瓦斯抽放系统 抽放管道内气体的压力、温度以及管道内甲垸浓度和流量的检测、监测的多 功能瓦斯抽放传感器。
技术背景
瓦斯抽放是煤矿开采过程中防止瓦斯事故，保证煤矿安全生产必备的设 备和措施。按照《煤矿安全规程》和《矿井瓦斯抽放管理规范》的要求，必 须对瓦斯抽放管道内瓦斯、压力、温度和流量进行实时监测。特别是针对瓦 斯资源再开发利用的要求，瓦斯抽放管道各种参数的检测、监测更是十分必 要。
目前，瓦斯抽放管道内各种参数的检测是采用各种专用矿用传感器进行 检测。对应需要监测的参数有矿用压力传感器、矿用温度传感器、甲垸传感 器和矿用流量传感器。各种矿用传感器与瓦斯抽放监控分站相连，由监控分 站或专用防爆电源提供各传感器的工作电源，各传感器将检测到的数据以 200 1000Hz的频率信号传送给监控分站，监控分站一方面将传感器传送的 200 1000Hz频率信号转换成真实的检测数据并在分站上显示出来， 一方面 将此监测数据通过传输线路传送到地面的计算机中，实现对管道内的各种参 数进行实时监控。
但是这种分体组合式的监测结构，存在如下问题
1、 各矿用传感器按照国家或行业标准要求均有各自的测量精度，但由于 以200 1000Hz的频率信号与监控分站传送数据，双方均存在检测数据二次 信号转换精度损失，使得整体监控监测精度下降。
2、 安装现场监测数据连续察看只能在各自传感器上察看，监控分站也只 能轮流依次显示各监测数据，而且不能显示二次数据处理形成的瓦斯流量、 累积流量等数据。3、 分体组合式的监测结构使得各传感器采用各自的防爆壳体可安装方 式， 一方面安装所需的空间增大，连接线路多而复杂；另一方面生产成本和 购置成本增髙。
4、 按照《煤矿安全规程》和《矿井瓦斯抽放管理规范》的要求需要对各 传感器进行定期调校。由于这种分体组合的结构使得调校时间增长，重复工 作过多，给使用单位带来诸多不便。
5、 各传感器与监控分站采用200 1000Hz的频率信号传送数据，但无法 识别各传感器采集检测的数据是否正常，除了断线、数据超限等故障外，无 法智能判别传感器工作状态是否正常，存在数据误传、误报等严重错误。
因此，从使用的角度需要一种集各种抽放管道参数监测为一体的智能多 功能参数监测仪(传感器)，可以对瓦斯抽放管道内各种参数进行全面监测并 能智能判别各检测元件工作状态的正确性，将监测数据和工作状态及时上传 给地面的监控主机(计算机)。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种多功能瓦斯抽放传感器，集各种抽放管道 参数监测装置为一体，可以对瓦斯抽放管道内各种参数进行全面监测。 上述的目的通过以下的技术方案实现
多功能瓦斯抽放传感器，其组成包括阀体，所述的闳体上安装流量检 测装置、甲垸检测元件，所述的流量检测装置、甲烷检测元件与表头通过导 线连接，所述的表头具有控制处理装置，所述的表头连接防爆电源，所述的 阀体连接法兰盘。
所述的多功能瓦斯抽放传感器，所述的流量检测装置包括压力检测元件、 温度检测元件、涡街检测元件、旋涡发生体，所述的旋涡发生体安装于所述 游。 、、，—、、 t 、、 、、、，—《
所述的多功能瓦斯抽放传感器，所述的阀体上具有方罩，所述的甲烷检 测元件、温度检测元件、涡街检测元件位于所述的方罩中，所述的方罩与表
头之间具有连接杆。
本实用新型的有益效果
本产品集各种抽放管道参数监测为一体，可以对瓦斯抽放管道内各种参 数进行全面监测并能智能判别各检测元件工作状态的正确性，对各种气体参 数精确的测量，并将测量结果及其传感器的工作状态及时传送给地面监控计 算机。
附图l是本产品的结构示意图。 附图2是本产品的原理图。
具体实施方式
实施例1:
多功能瓦斯抽放传感器，其组成包括阀体l,所述的阀体上安装流量检 测装置2、甲烷检测元件3，所述的流量检测装置、甲烷检测元件与表头4通 过导线连接，所述的表头具有控制处理装置5，所述的表头连接防爆电源6， 所述的阀体连接法兰盘7。
实施例2:
上述的多功能瓦斯抽放传感器，所述的流量检测装置包括压力检测元件 8、温度检测元件9、涡街检测元件IO、旋涡发生体ll，所述的旋涡发生体安
装于所述的阀体的管腔内，所述的涡街检测元件位于旋涡发生体的流体流动
方向的下游。
实施例3:
多功能瓦斯抽放传感器，其组成包括阀体l，所述的阀体上安装流量检 测装置2、甲垸检测元件3，所述的流量检测装置、甲烷检测元件与表头4通 过导线连接，所述的表头具有控制处理装置5,所述的表头连接防爆电源6, 所述的阀体连接法兰盘7。
所述的多功能瓦斯抽放传感器，所述的流量检测装置包括压力检测元件 8、温度检测元件9、涡街检测元件IO、旋涡发生体ll，所述的旋涡发生体安 装于所述的阀体的管腔内，所述的涡街检测元件位于旋涡发生体的流体流动 方向的下游。
所述的多功能瓦斯抽放传感器，所述的甲垸检测元件按流体流动方向位 于所述的旋涡发生体之前。
所述的多功能瓦斯抽放传感器，所述的阀体上具有方罩12,所述的甲烷 检测元件、温度捡测元件、涡街检测元件位于所述的方罩中，所述的方罩与 表头之间具有连接杆13。
所述的多功能瓦斯抽放传感器通过法兰盘串接在瓦斯抽放管道中。 所述的控制处理装置由数据处理电路，涡街检测处理电路、压力检测处 理电路、温度检测处理电路、甲烷浓度检测处理电路和显示处理电路组成。 各检测处理电路检测的结果经数据处理电路由显示处理电路显示。涡街检测 电路、压力检测电路、温度检测电路、甲烷浓度检测电路通过连接杆分别与 安装于阀体上的涡街检测元件、压力检测元件、温度检测元件与甲垸检测元 件相连。
所述的控制处理装置还包括通讯电路和信号输出接口电路，数据处理电 路通过通讯电路和信号输出接口电路与其它设备相连接。
瓦斯抽放管道内气体的流量使用涡街测量原理，甲烷浓度使用红外测量 原理。测量过程由控制处理装置根据管道内气体所产生的涡街信号、管道内 的温度及其压力，计算管道内气体的流速及其流量，再根据甲烷浓度的测量 值计算管道内甲烷气体含量及其流量，从而实现对瓦斯抽放管道内气体各参 数的一体化测量。通过通讯电路和输出接口电路将测量数据传送至地面监控 主机，从而实现对井下对瓦斯抽放管道内气体各参数的实时监测。
安装于阀体上的压力检测元件、温度检测元件分别与其各自检测电路用
于测量瓦斯抽放管道内气体的压力和温度；涡街检测元件做为流速传感器与 涡街检测电路用于测量瓦斯抽放管道内气体的流速和工矿流量；数据处理电 路根据气态方程公式(1)计算管道内气体的标况流量，通过内部数据处理电
路及时计算管道内的累积通风流量。
式中q , qv--分别为标准状态下(20°C, 101. 325kPa)和工况下的体积流量, m7h;
Pn， P—分别为标准状态下和工况下的绝对压力，Pa; Tn， T一分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K; Zn， Z--分别为标准状态下和工况下气体压縮系数。
甲烷检测元件采用红外测量原理与甲烷浓度检测处理电路测量瓦斯抽放 管道内气体中瓦斯的浓度。
数据处理电路根据抽放管道内气体中瓦斯的浓度和管道内气体的标况流 量计算出抽放管道内瓦斯气体的瞬时流量和累积流量。
显示处理电路采用大屏幕液晶显示，在数据处理电路的控制下将管道内 气体的参数值实时的显示出来。
按照《煤矿安全规程》和《矿井瓦斯抽放管理规范》的要求，需要将瓦 斯抽放管道内气体的压力、温度、流量及瓦斯浓度等数据传送到地面监控主 机(计算机)。本实用新型控制处理装置中通讯电路采用串行通讯的方式，可 以直接与原有监控系统通讯线路相连接，将测量数据传送到地面；同时，信 号输出接口电路在数据处理电路控制下，将测量数据转换成200 1000Hz的 频率信号传送给其他监控分站，通过其他监控分站将测量数据传送到地面。 从而，实现对瓦斯抽放管道内气体参数进行实时监测；由于各传感元件直接 与内部控制电路相连，控制电路可根据对各传感元件输出状态的监测判断传 感器是否正常工作，并将工作状态通过通讯线路上传给地面主机。
权利要求1. 一种多功能瓦斯抽放传感器，其组成包括阀体，其特征是所述的阀体上安装流量检测装置、甲烷检测元件，所述的流量检测装置、甲烷检测元件与表头通过导线连接，所述的表头具有控制处理装置，所述的表头连接防爆电源，所述的阀体连接法兰盘。
2. 根据权利要求1所述的多功能瓦斯抽放传感器，其特征是所述的流 量检测装置包括压力检测元件、温度检测元件、涡街检测元件、旋涡发生体， 所述的旋涡发生体安装于所述的阀体的管腔内，所述的涡街检测元件位于旋 涡发生体的流体流动方向的下游。
3. 根据权利要求1或2所述的多功能瓦斯抽放传感器，其特征是所述 的阀体上具有方罩，所述的甲垸检测元件、温度检测元件、涡街检测元件位 于所述的方罩中，所述的方罩与表头之间具有连接杆。
专利摘要多功能瓦斯抽放传感器，目前，瓦斯抽放管道内各种参数的检测是采用各种专用矿用传感器进行检测。多功能瓦斯抽放传感器，其组成包括阀体(1)，所述的阀体上安装流量检测装置(2)、甲烷检测元件(3)，所述的流量检测装置、甲烷检测元件与表头(4)通过导线连接，所述的表头具有控制处理装置(5)，所述的表头连接防爆电源(6)，所述的阀体连接法兰盘(7)。本产品用于井下对瓦斯抽放管道内气体各参数的实时监测。
文档编号E21F7/00GK201209461SQ20082009019
公开日2009年3月18日 申请日期2008年6月12日 优先权日2008年6月12日
发明者张安民 申请人:张安民