专利名称：用于监测气体浓度的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于监测气体浓度的装置，尤其监测甲烷气体浓度的装置。
背景技术：
在采矿作业中，经常需要封闭释放甲烷气体的采矿区域。在封闭区域中，甲烷气体浓度将增加而通过爆炸范围，直到置换氧气。在甲烷爆炸浓度期间，例如，点火会点燃甲烷气体。
为防止爆炸导致损害，需要建立厚的屏障壁。此外，屏障壁的有效封闭防止甲烷气体进入采矿的工作区，并防止新鲜空气被吸入封闭区域，新鲜空气被吸入封闭区域会增加爆炸的危险。
然而，在这些情况下，封闭区域内部与外部之间的压差使从密封区域内进行测量很困难。
本发明试图通过提供监测甲烷气体用的改进系统解决这种问题。
发明内容
根据本发明，提供了用于监测气体浓度的装置，所述装置包括进气管，所述进气管适合穿过屏障进入封闭区域中以对封闭区域中的气体浓度进行取样；气体分析器；连接到进气管的泵，所述泵用于将气体从封闭区域抽取到气体分析器，在使用中，所述气体分析器被放置在封闭区域外部，以便能够分析封闭区域内的气体；和回气管，所述回气管适合穿过屏障进入封锁区域中以将已采样的气体返回到封闭区域。
优选方式是，所述装置包括用于监测封闭区域内的压力的差压传感器。
优选方式是，进入管和回气管均具有位于其中的消焰装置(flametrap)。
进气管的长度优选足够长，以便取样气体不是可能受到封闭区域中的空气的进出气(breathing)影响的气体。
本发明扩展到对气体取样的方法，该方法包括如下步骤将取样设备定位在屏障的另一侧，所述屏障封闭要取样的气体位于其内的区域；使进气管穿过屏障进入封闭区域中以对封闭区域中的气体浓度进行取样；使回气管穿过屏障进入封锁区域中以将已采样的气体返回到封闭区域；从封闭区域对气体取样，和将已取样气体返回到封闭区域。
图1是显示本发明的装置在使用中的示意图；和图2是本发明的装置的方框回路图。
具体实施例方式
参照图1，封闭区域1包含甲烷气体浓度在0％到100％之间变化的甲烷气体。该区域使用屏障2封闭，典型地为水泥屏障壁。
新鲜空气侧3是通常作为采矿工作区的作业侧的一侧。
由于封闭空气与新鲜空气侧3之间压力存在很大差异，对封闭区域中取样气体的传统监测产生了难题。
这种压力差异可能高达700pa。必须使用适合的取样泵以克服最大压差真空(differential vacuum)。然而，当大气压条件变化时，流量增加，而需要使用流量调节器以减小和控制取样气体流量。
取样泵的负载缩短了其寿命。此外，必须保持较高的流量以保持泵的效率，但高流量会迅速阻塞过滤器。
取样泵承受的高压差真空会导致冷凝(condensation)，影响监测设备和取样泵。
本发明通过配置以实现平衡压力来解决这一难题。
为解决这一问题，进气管5适合穿过屏障进入封闭区域中以对封闭区域中的气体浓度进行取样。该进气管的适应性在于它具有额外的长度，而在原型中，采用如下形式穿过水泥屏障壁或在水泥屏障壁之下伸到封闭区域中的30米取样软管5。取样软管5用作取样装置的进气管。
因为经水泥屏障进出气会影响接近墙壁的气体浓度，取样软管5延伸到封闭区域中非常远。
类似地，回气管适合穿过屏障进入封闭区域中，以将已取样的气体返回到封闭区域。该回气管的适应性在于它具有额外长度，而在原型中，采用同样穿过水泥屏障壁2或在水泥屏障壁2之下插入并穿过墙壁刚好伸出的取样回气管6的形式。
取样气体返回到封闭区域的事实意味着使输入取样软管5与返回软管6之间的变化压差最小。
本发明的装置容纳在容纳甲烷气体分析器和取样泵的防火外壳中。
该装置还包括安装在两个取样管路中的消焰装置7。
参照图2，图2显示了本发明的装置的方框回路图。
经进气取样软管5抽取封闭区域中的气体样本。经消焰装置7和脱水装置12，空气取样泵11将空气吸入外壳中。在本领域中，消焰装置7和脱水装置12是众所周知的，在这里将不进行详细描述。该消焰装置典型地包括自由铜网(free copper mesh)；而消焰装置7的功能是防止由于防火外壳中电气故障引起的火穿入封闭区域脱水装置12的功能是保持水蒸汽不接近仪器，从而防止在红外测量透镜上冷凝。
红外线吸收气体分析器10分析样本以确定甲烷的浓度。气体分析器是诸如GFGTM分析器的典型气体分析器。可以认识到同样能够使用其它适合的气体分析器。
该装置还包括差压传感器8。该差压传感器8监测封闭区域1的差压，而将其与大气压力进行比较，这能反映壁的天花板和监测设备的效果。
在本领域中，差压传感器8是众所周知的，在这里将不进行详细描述。
电源单元13向该装置的多个部件供电。
阀14位于该装置与气体取样出口之间。该阀的功能是允许测量气体的样本被带到用于测量的实验室以确保该装置精确地分析气体样本。
一旦已进行了测量，使用遥测设备和信号线9，测量结果被传送到地面控制室。
本发明的设备能够不影响壁结构地安装，并且当它位于水泥屏障的操作侧时能够安全地维护。
该设备不受封闭区域的内和外侧之间的压力变化的影响。在压差达到高达700pa的正和负值的情况下，该压力变化会十分显著。在现有技术系统中，较大的负压差使气体取样很困难，而增加了新鲜空气进入封闭区域的危险。
监测封闭区域的差压(differential pressure)和将其与大气压力比较将指示壁的密封和监测设备的有效性。
此外，由于防焰装置7安装在取样管路中，设备电气故障将不会点燃封闭区域中的气体。
利用构造为取得平衡压力的气体监测装置，能够使用更小的取样泵。流量将仅受到取样管的流阻影响，而由于取样进口与出口出现相同压力而不存在差压变化，流量将恒定。因此，由于无差压变化而保持低和恒定的流量10，从而通过甲烷探测器的取样能够更效地进行。
当压力是中性的(neutral)时，差压传感器能够进行维护工作，并且还能够在出现密封失效的情况中实现指示和告警。
权利要求
1.用于监测气体浓度的装置，所述装置包括进气管，所述进气管适合穿过屏障进入封闭区域中以对封闭区域中的气体浓度进行取样；气体分析器；连接到进气管的泵，所述泵用于将气体从封闭区域抽取到气体分析器，在使用中，所述气体分析器被放置在封闭区域外部，以便能够分析封闭区域内的气体；和回气管，所述回气管适合穿过屏障进入封锁区域中以将已采样的气体返回到封闭区域。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置包括用于监测封闭区域内的压力的差压传感器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装置，其中所述进气管和所述回气管都具有位于其中的消焰装置。
4.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其中所述进气管的长度足够长，以便取样气体不是可能受到封闭区域中的空气的进出气影响的气体。
5.实质上如这里参照附图描述的装置。
6.一种对气体取样的方法，所述方法包括如下步骤将取样装置定位在屏障的另一侧，所述屏障封闭要取样的气体位于其内的区域；使进气管穿过屏障进入封闭区域中以对封闭区域中的气体浓度进行取样；使回气管穿过屏障进入封锁区域中以将已采样的气体返回到封闭区域；从封闭区域对气体取样，和将已取样气体返回到封闭区域。
全文摘要
用于监测气体浓度的装置包括进气管(5)，所述进气管(5)适合穿过屏障(2)进入封闭区域(1)以对封闭区域中的气体浓度进行取样。泵连接到进气管，所述泵用于将气体从封闭区域抽取到气体分析器，在使用中，所述气体分析器被放置在封闭区域外部，以便能够分析封闭区域内的气体。回气管(6)适合穿过屏障进入封闭区域，以将已取样的气体返回到封闭区域。
文档编号G01N1/24GK1853095SQ200480026625
公开日2006年10月25日 申请日期2004年9月14日 优先权日2003年9月15日
发明者欧内斯特·菲利普斯·范·伊登 申请人:安格罗美国研究实验室(私营)有限公司