矿井气体束管监测气体预处理装置的制作方法

本实用新型涉及煤矿井下气体束管监测系统，尤其涉及矿井气体束管监测系统气体预处理装置。

背景技术：

目前，国内外煤矿井下预报自然发火主要采用气体分析法，主要实现形式是使用矿井气体束管监测系统，同时可以为瓦斯防治提供依据，在我国煤矿中已经普及和广泛应用，在生产矿井进行常规预测预报，在矿井救灾时期为救灾服务。基本原理是从地面敷设多路束管至采煤工作地点或采空区等需监测地点，利用真空抽气泵将采样气体抽至地面或井下指定地点，由主分析设备进行气体组份分析，根据CO、CH₄、C₂H₄、CO₂、C₂H₂、O₂等气体组份变化结合相应《煤层自然发火标志性气体测定报告》对煤层自然发火情况进行判断，实现对矿井自燃火灾的早期预测、矿井火灾发展阶段判定、矿井火灾危险区域判识及可燃气体爆炸危险性判定。

矿井气体束管监测系统主要实现形式有：地面分析设备结合束管进行井下采气地面分析，一般由地面气体抽气泵、主分析设备、束管切换柜、工控机、矿用束管等组成；井下分析设备结合束管进行井下采气井下分析，一般由气体抽气泵、主分析设备、信息传输设备、矿用束管等组成。地面分析设备普遍采用气相色谱、红外光谱类实验室分析设备，井下分析设备普遍采用催化燃烧、电化学、红外光学类分析设备。无论采用何种分析设备实现的矿井气体束管监测系统，都存在一个普遍的问题，那就是设备在实验室测试数据非常准确，在煤矿实际工业现场应用一段时间后，分析设备分析出的数据偏差越来越大，严重时甚至无法使用，究其原因，问题主要出在煤矿现场粉尘高、湿度大和特殊场所氧含量过低。其中粉尘、高湿是气相色谱和各类采用光学原理进行分析的设备的天敌，粉尘可导致分析设备管路堵塞，相关分析器件污损，高湿度气体可导致分析设备内部起雾并产生冷凝水，轻者导致分析结果有异，重者可导致设备损毁。粉尘和高湿同样影响催化燃烧、电化学类分析设备，氧含量过低主要影响催化燃烧类分析设备。

由于矿井气体束管监测系统分析设备引起的分析结果不真实，轻则产生误报，引起煤矿企业启动相应该应急预案，造成企业人力、物力、财力方面的浪费，重则出现有警未报，可造成安全事故，煤矿为了保证安全生产，急需矿井气体束管监测系统气体预处理装置，以完善矿井气体束管监测系统，为煤矿企业保驾护航，杜绝火灾类事故发生。

目前矿井气体束管监测系统对粉尘和高湿的普遍处理方法是在束管管路中增加滤水器来实现粉尘过滤，高湿气体自然冷凝水收集，手动放水。在分析设备前增加药品进行除尘、除湿，需定期更换，不能连续监测。

技术实现要素：

为克服现有矿井气体束管监测系统以上技术缺点和存在的不足，发明了矿井气体束管监测气体预处理装置。

本实用新型采用的技术方案是：一种矿井气体束管监测气体预处理装置，包括外接电源为电器器件供电，特点在于：单片机分别电连接人机交互模块、通讯模块、流量控制器，单片机还通过继电气组电连接在对应束管进气口上的电磁阀，通过继电器五电连接一级除尘除湿部件上的电磁阀五，通过继电器六电连接二级除尘除湿部件上的电磁阀六，各束管进气口顺序分别管连接保压部件、电磁阀、汇流排、一级除尘除湿部件、二级除尘除湿部件、干燥罐、流量控制器、分子筛、末端出气口。

其中：二除尘除湿部件包括穿有部件出气口管与部件进气口管的保温外壳内，缠绕在筒状出气腔体上的螺旋气路进入储水器，储水器下部排水管道连接单片机控制的电磁阀六，保温外壳内壁上设有连接单片机的温度传感器，在保温外壳连接散热片侧固定有单片机控制的半导体冷凝器。

其中：各束管进气口分别连接抽气泵，末端出气口连接主分析设备，主分析设备为红外分析仪或激光分析仪或光谱分析仪。

其中：取消各束管进气口顺序分别管连接的保压部件，在汇流排与一级除尘除湿部件之间顺序在管上添加抽气泵、保压部件。

便于理解介绍一下一种矿井气体束管监测气体预处理装置的使用方法，特点在于：主要包括单片机控制二级除尘除湿部件的半导体冷凝器、温度传感器工作，当温度传感器所测温度达到设定最小值时，半导体冷凝器停止工作，当所测温度达到设定最大值时，半导体冷凝器继续工作，当对其中一路进气进行检测时，单片机通过此路上的继电器控制此路上的电磁阀打开，其它路进气通过对应路上的继电器控制对应路上的电磁阀关闭，并通过流量控制器控制气体流量，用主分析设备对气体进行检测。

其中：确定每路进气检测时间为T,间隔时间为T₀，在间隔时间内由单片机控制继电器六打开电磁阀六放出冷凝水及尘土，打开时长为T₁后，再控制继电器五打开电磁阀五排出冷凝水及尘土，打开时长为T₂，T₀> T₁+ T₂。

其中：当单片机控制抽气泵55抽气时，通过保压部件56控制气体压力。

其中：T=600秒, T₀=40秒， T₁=15秒，T₁=20秒。

本实用新型的有益效果在于：替代传统束管控制柜，确保矿井气体束管监测系统进入主分析设备待测气体的纯净度，即粉尘和气体湿度能达到分析设备最佳要求，并维持进气的最合适压力和流量，进而保证矿井气体束管监测系统分析结果的真实、有效性，延长分析设备使用周期，进一步提升矿井气体束管监测系统可用性及可靠性，可扩展应用于石油化工、烟气分析等领域。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型第三实施例的结构示意图；

图3是本实用新型第四实施例的结构示意图；

图4是本实用新型除尘除湿部件示意图；

图5是本实用新型除尘除湿部件A-A剖面示意图。

图中：1.保压部件一，2. 进气口一，3.保压部件二，4.进气口二，5.保压部件三，6.进气口三，7.保压部件四，8.进气口四，11.电磁阀一，12.电磁阀二，13.电磁阀三，14.电磁阀四，15.汇流排，16.外接电源，17.干燥罐，18.流量控制器，19.分子筛，20.末端出气口，21.继电器一，22.继电器二，23.继电器三，24.继电器四，31.一级除尘除湿部件，32.电磁阀五， 33.继电器五，34. 二级除尘除湿部件，35.电磁阀六，36.继电器六， 41.单片机，42.通讯模块，43.人机交互模块，55.抽气泵，56.保压部件，57.抽气泵一，58. 抽气泵二，59. 抽气泵三，60. 抽气泵四，71.散热片，72.半导体冷凝器，73.部件出气口，74.部件进气口，75.温度传感器，76.螺旋气路，77.储水器，78.排水管道，79.保温外壳，80.筒状出气腔，100.主分析设备。

具体实施方式

第一实施例

参见图1、图4、图5，一种矿井气体束管监测气体预处理装置，包括外接电源16为电器器件供电，特点在于：单片机41分别电连接人机交互模块43、通讯模块42、流量控制器18，单片机41还通过继电气组包括继电器一21、继电器二22、继电器三23、继电器四24电连接在对应束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8上的电磁阀包括电磁阀四14、电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11，通过继电器五33电连接一级除尘除湿部件31上的电磁阀五32，通过继电器六36电连接二级除尘除湿部件34上的电磁阀六35，各束管进气口包括进气口一2、进气口二4，进气口三6，进气口四8顺序分别管连接保压部件包括保压部件一1、保压部件二3、保压部件三5、保压部件四7后，管连接电磁阀包括电磁阀四14、电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11后，管连接汇流排15、一级除尘除湿部件31（型号为：杰菲特QL108-021改造）、二级除尘除湿部件34、干燥罐17、流量控制器18（型号为：霍尼韦尔AWM5000）、分子筛19、末端出气口20，各电磁阀型号为亚德客2W030。

第二实施例

参见图1、图4、图5，一种矿井气体束管监测气体预处理装置，包括外接电源16为电器器件供电，特点在于：单片机41分别电连接人机交互模块43、通讯模块42、流量控制器18，单片机41还通过继电气组包括继电器一21、继电器二22、继电器三23、继电器四24电连接在对应束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8上的电磁阀包括电磁阀四14、电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11，通过继电器五33电连接一级除尘除湿部件31上的电磁阀五32，通过继电器六36电连接二级除尘除湿部件34上的电磁阀六35，各束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8顺序分别管连接保压部件包括保压部件一1、保压部件二3、保压部件三5、保压部件四7后，管连接电磁阀包括电磁阀四14、电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11后，管连接汇流排15、一级除尘除湿部件31（型号为：杰菲特QL108-021改造）、二级除尘除湿部件34、干燥罐17、流量控制器18（型号为：霍尼韦尔AWM5000）、分子筛19、末端出气口20，各电磁阀型号为亚德客2W030。

其中：二除尘除湿部件包括穿有部件出气口73管与部件进气口74管的保温外壳79内，缠绕在筒状出气腔80体上的螺旋气路76进入储水器77，储水器77下部排水管道78连接单片机41控制的电磁阀六35，保温外壳79内壁上设有连接单片机41的温度传感器75，在保温外壳79连接散热片71侧固定有单片机41控制的半导体冷凝器72。

第三实施例

参见图2、图4、图5，一种矿井气体束管监测气体预处理装置，包括外接电源16为电器器件供电，特点在于：单片机41分别电连接人机交互模块43、通讯模块42、流量控制器18，单片机41还通过继电气组包括继电器一21、继电器二22、继电器三23、继电器四24电连接在对应束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8上的电磁阀包括电磁阀四14、电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11，通过继电器五33电连接一级除尘除湿部件31上的电磁阀五32，通过继电器六36电连接二级除尘除湿部件34上的电磁阀六35，各束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8顺序分别管连接保压部件包括保压部件一1、保压部件二3、保压部件三5、保压部件四7后，管连接电磁阀包括电磁阀四14、电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11后，管连接汇流排15、一级除尘除湿部件31（型号为：杰菲特QL108-021改造）、二级除尘除湿部件34、干燥罐17、流量控制器18（型号为：霍尼韦尔AWM5000）、分子筛19、末端出气口20，各电磁阀型号为亚德客2W030。

其中：二除尘除湿部件包括穿有部件出气口73管与部件进气口74管的保温外壳79内，缠绕在筒状出气腔80体上的螺旋气路76进入储水器77，储水器77下部排水管道78连接单片机41控制的电磁阀六35，保温外壳79内壁上设有连接单片机41的温度传感器75，在保温外壳79连接散热片71侧固定有单片机41控制的半导体冷凝器72。

其中：各束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8分别连接抽气泵包括抽气泵一57、 抽气泵二58、 抽气泵三59 、抽气泵四60，末端出气口20连接主分析设备100，主分析设备100为红外分析仪或激光分析仪或光谱分析仪。

第四实施例

参见图3、图4、图5，一种矿井气体束管监测气体预处理装置，包括外接电源16为电器器件供电，特点在于：单片机41分别电连接人机交互模块43、通讯模块42、流量控制器18，单片机41还通过继电气组包括继电器一21、继电器二22、继电器三23、继电器四24电连接在对应束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8上的电磁阀包括电磁阀四14、电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11，通过继电器五33电连接一级除尘除湿部件31上的电磁阀五32，通过继电器六36电连接二级除尘除湿部件34上的电磁阀六35，各束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8顺序分别管连接保压部件包括保压部件一1、保压部件二3、保压部件三5、保压部件四7后，管连接电磁阀包括电磁阀四14、电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11后，管连接汇流排15、一级除尘除湿部件31（型号为：杰菲特QL108-021改造）、二级除尘除湿部件34、干燥罐17、流量控制器18（型号为：霍尼韦尔AWM5000）、分子筛19、末端出气口20，各电磁阀型号为亚德客2W030。

其中：二除尘除湿部件包括穿有部件出气口73管与部件进气口74管的保温外壳79内，缠绕在筒状出气腔80体上的螺旋气路76进入储水器77，储水器77下部排水管道78连接单片机41控制的电磁阀六35，保温外壳79内壁上设有连接单片机41的温度传感器75，在保温外壳79连接散热片71侧固定有单片机41控制的半导体冷凝器72。

其中：各束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8分别连接抽气泵包括抽气泵一57、 抽气泵二58、 抽气泵三59、 抽气泵四60，末端出气口20连接主分析设备100，主分析设备100为红外分析仪或激光分析仪或光谱分析仪。

其中：取消各束管进气口包括进气口一2、进气口二4、进气口三6、进气口四8顺序分别管连接的保压部件包括保压部件一1、保压部件二3、保压部件三5、保压部件四7，在汇流排15与一级除尘除湿部件31之间顺序在管上添加抽气泵55、保压部件56。

第五实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种矿井气体束管监测气体预处理装置的使用方法，特点在于：主要包括单片机41控制二级除尘除湿部件34的半导体冷凝器72、温度传感器75工作，当温度传感器75所测温度达到设定最小值五摄氏度时，半导体冷凝器72停止工作，当所测温度达到设定最大值八摄氏度时，半导体冷凝器72继续工作，当对其中一路进气口一2气体进行检测时，单片机41通过此路上的继电器一21控制此路上的电磁阀四14打开，其它路进气包括进气口二4、进气口三6、进气口四8通过对应路上的继电器包括继电器二22、继电器三23、继电器四24控制对应路上的电磁阀包括电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11关闭，并通过流量控制器18控制气体流量，用主分析设备100对气体进行检测。选择其它一路进气口检测时，原理相同。

第六实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种矿井气体束管监测气体预处理装置的使用方法，特点在于：主要包括单片机41控制二级除尘除湿部件34的半导体冷凝器72、温度传感器75工作，当温度传感器75所测温度达到设定最小值五摄氏度时，半导体冷凝器72停止工作，当所测温度达到设定最大值八摄氏度时，半导体冷凝器72继续工作，当对其中一路进气口一2气体进行检测时，单片机41通过此路上的继电器一21控制此路上的电磁阀四14打开，其它路进气包括进气口二4、进气口三6、进气口四8通过对应路上的继电器包括继电器二22、继电器三23、继电器四24控制对应路上的电磁阀包括电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11关闭，并通过流量控制器18控制气体流量，用主分析设备100对气体进行检测。选择其它一路进气口检测时，原理相同。

其中：确定每路进气检测时间为T,间隔时间为T₀，在间隔时间内由单片机41控制继电器六36打开电磁阀六35放出冷凝水及尘土，打开时长为T₁后，再控制继电器五33打开电磁阀五32排出冷凝水及尘土，打开时长为T₂，T₀> T₁+ T₂。

第七实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种矿井气体束管监测气体预处理装置的使用方法，特点在于：主要包括单片机41控制二级除尘除湿部件34的半导体冷凝器72、温度传感器75工作，当温度传感器75所测温度达到设定最小值五摄氏度时，半导体冷凝器72停止工作，当所测温度达到设定最大值八摄氏度时，半导体冷凝器72继续工作，当对其中一路进气口一2气体进行检测时，单片机41通过此路上的继电器一21控制此路上的电磁阀四14打开，其它路进气包括进气口二4、进气口三6、进气口四8通过对应路上的继电器包括继电器二22、继电器三23、继电器四24控制对应路上的电磁阀包括电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11关闭，并通过流量控制器18控制气体流量，用主分析设备100对气体进行检测。选择其它一路进气口检测时，原理相同。

其中：确定每路进气检测时间为T,间隔时间为T₀，在间隔时间内由单片机41控制继电器六36打开电磁阀六35放出冷凝水及尘土，打开时长为T₁后，再控制继电器五33打开电磁阀五32排出冷凝水及尘土，打开时长为T₂，T₀> T₁+ T₂。

其中：当单片机控制抽气泵55抽气时，通过保压部件56控制气体压力。

第八实施例

参见图1、图2、图3、图4，一种矿井气体束管监测气体预处理装置的使用方法，特点在于：主要包括单片机41控制二级除尘除湿部件34的半导体冷凝器72、温度传感器75工作，当温度传感器75所测温度达到设定最小值五摄氏度时，半导体冷凝器72停止工作，当所测温度达到设定最大值八摄氏度时，半导体冷凝器72继续工作，当对其中一路进气口一2气体进行检测时，单片机41通过此路上的继电器一21控制此路上的电磁阀四14打开，其它路进气包括进气口二4、进气口三6、进气口四8通过对应路上的继电器包括继电器二22、继电器三23、继电器四24控制对应路上的电磁阀包括电磁阀三13、电磁阀二12、电磁阀一11关闭，并通过流量控制器18控制气体流量，用主分析设备100对气体进行检测。选择其它一路进气口检测时，原理相同。

其中：确定每路进气检测时间为T,间隔时间为T₀，在间隔时间内由单片机41控制继电器六36打开电磁阀六35放出冷凝水及尘土，打开时长为T₁后，再控制继电器五33打开电磁阀五32排出冷凝水及尘土，打开时长为T₂，T₀> T₁+ T₂。

其中：当单片机控制抽气泵55抽气时，通过保压部件56控制气体压力。

其中：T=600秒, T₀=40秒， T₁=15秒，T₁=20秒。

以上方法编程后主要由单片机41实现。