束管监测设计方案.doc
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1、 JSG-7型煤矿自然发火束管监测系统JSG-7型煤矿自然发火束管监测系统设计方案邹城市南煤科技有限公司2011年3月煤矿自然发火束管监测系统设计一束管监测系统及选型参考上世纪后期国外开始使用束管监测的方法以预报煤层自然发火。八十年 代我国引进了这种方法和技术,由当时的抚顺煤研所研制了这种设备,并在兖矿的兴隆庄煤矿和南屯煤矿首先使用。当时的束管监测系统使用的气体分析设备是由佛山分析仪器厂生产的红外线气体分析仪和磁导式氧气分析仪,分析的指标气体是一氧化碳,二氧化碳,甲烷和氧气。使用过程中发现稳定性差,特别是分析微量气体的红外线一氧化碳分析仪不但不稳定,而且受到甲烷和二氧化碳气体的影响(气体交叉干
2、扰)使分析数据不准确。分析氧气的磁导式氧气分析仪对气体流量的稳定性要求高,而束管系统管路的长短不一样,管路的阻力不同使气体的流量不同,导致磁导式氧气分析仪分析的数据误差较大。这些原因的存在使当时的束管监测系统的使用效果不好。这种分析模式也可称为第一代束管监测系统。后来国家专门安排资金研究束管监测系统的气体分析设备,由当时的抚顺煤研所和北京分析仪器厂共同研制,并列为国家八五科技攻关项目。研究的结果生产出了以气相色谱仪为分析设备的束管监测系统。这种分析设备可对煤层自然发火的指标气体进行全分析,包括乙烯,乙烷,乙炔和丙烷等。该装置在全国逐步推广。又有其他厂家研究了用从美国引进的SP3430气相色谱仪
3、作为气体分析设备的束管监测系统。现在国内生产束管监测系统的十个生产厂家中有七个是这种模式。这也可称为第二代束管监测系统。气相色谱仪是利用某些材料对不同气体的吸附和解吸特性,即分离的原理制成的气体分析设备。配置不同原理的检测器,可分析煤矿自然发火的所有指标气体,而且分析精度高(对C2H4,C2H6,C2H2,C3H8的最小检测浓度可达到0.1ppm)。气相色谱仪的缺点是设备操作复杂,对操作人员的素质要求高;设备准备时间长,从开机到可以工作要2小时左右;每天开机都要作标准气体的组分表以保证其分析的准确性;分析速度慢,作一个气样的全分析要9-12分钟左右;气相色谱仪工作参数(温度,气体压力,流量,色
4、谱柱状态等)发生微小变化都使结果产生误差,需要经常进行校正;井下测点不同,气体浓度变化范围很大,高浓度的气体使色谱仪产生严重拖尾。由于普通气相色谱仪不适合在线检测,由气相色谱仪组成的束管监测系统并不是真正意义上的“监测系统”。 用气相色谱仪的氢焰检测器专门检测C2H4,C2H6,C2H2等碳氢化合物,是一种成熟的技术。如用GDX-502和PAROPAK两种柱材料充填的色谱柱有着良好的分离度和较高的柱效率及长期的稳定性。这种结构的气相色谱仪没有甲烷化炉等高温部件;不用微量(CO)和常量(CH4,CO2)分析混在一起的氢焰检测器;也没有对温度稳定性要求很高的热导池检测器,设备相当稳定可靠,气相色谱
5、仪开机后能很快的进入工作状态,作一次校正因子可以使用较长时间,并可长期连续运行,能满足在线分析的要求。德国进口的不分光原理的红外线分析仪可以同时分析CO,CO2,CH4和O2四种气体,红外线气体分析仪分析气体准确、快速,在通气之后,分钟即可得出结果。对其分析结果我们做过试验,多次用比色管和光学检测仪结果对比,证明红外线分析仪分析数值准确无误。红外线气体分析仪操作简单,每次开机后自动通入空气校正,不需要人工干预,不需要设置,自动出结果。即使无此经验操作员经过天培训后,可以完全掌握整套束管监测设备操作技术。红外线气体分析仪性能稳定,基本上可以做到免维护,我公司自年将第一台进口红外线应用于束管监测系
6、统至现在,红外线气体分析仪还未出现系统出现任何质量问题。由以上两种设备结合而成的束管监测系统具有分析指标气体全,分析速度快,可长期连续运行的优点,是一种目前最完善的束管系统,也可称之为第三代束管监测系统。束管监测系统气体分析设备性能对比()气相色谱仪气体分析模式优点:分析气体种类多,精度高,成本适中缺点:分析速度慢(12-24分钟/样);故障率高,不易维护;操作复杂,不易掌握,对人员素质要求很高;不适合连续运行,需要频繁变换灵敏度以改变量程,微量和常量分析不兼顾。()红外线和气相色谱仪结合分析模式优点:分析气体种类多;精度高,速度快(3分钟/样);免维护,易操作,设备自动校正,不需人工干预。结
7、合红外快速分析和色谱仪微量精确特点,真正意义上的在线束管监测系统。缺点:成本略高。二JSG-7束管监测系统的特点本系统结合了色谱监测的高灵敏度,红外线监测的快速连续两种监测手段的特点。1. 运行稳定,可靠性强, 系统的设备,配件均选用经过考察的进口或国内优质产品。(1)德国西门子原装进口红外线气体分析仪(2)美国嘉仕达进口无油真空抽气泵站. 我公司长期采用进口无油真空泵组合泵站,产品均已通过ISO14001 、CE、及RoHS认证,客户反应效果良好。兖矿集团兴隆庄煤矿束管监测系统由SG-2003改造为我公司生产的JSG-7型后,在每天小时连续运行的情况下,抽气泵站(台抽气泵,台备用)在年之内,
8、无一台发生故障,现在已经连续使用年,仅有一台因漏气返厂维修。(3)美国MAC二位三通电磁阀组(4)美国嘉仕达真空抽气膜片泵 2. 操作简便。整个系统在微机控制下运行,显示器和控制柜均能动态的反映出当前束管检测的工作状态,操作人员可以方便的设置各种参数来满足不同的监测需要。 3. 自动化程度高。操作人员设置好参数,启动束管检测后,系统进入自动状态,连续不断地进行采样、分析、输出结果,直到完成设定的次数或人工干预为止。对于人工采样,设有专门的进样口,方便采样方式的变化。三JSG-7束管监测系统的功能 1. 工业计算机自动控制,24 小时在线检测,实现无人值守; 2. 自动设置参数,每次进入系统均按
9、上一次修改的最新参数设置; 3. 可建立气样数据库,通过系统自动求出或输入的组份表,可按用户要求形成文件,组份名称可输入汉字; 4. 自动输出每路束管气体的分析结果。在微机控制下,每一路数据分析完成后,可根据要求自动将结果输出到打印机; 5. 独特的数据库分析功能。在束管检测下,系统自动将分析数据存入数据库,并可用数据库分析某一采样点的气体含量在一段时间内的变化趋势,可用图形方式表现,非常直观; 6. 具有气体含量超限自动报警功能;7. 系统具有联网功能,可以接入工业网,便于领导和调度人员对井下气体的变化情况进行直接监测。四 JSG-7束管监测系统的参数 1. 控制束管检测路数 8路至 32路
10、(可扩充)2. 运行时间 24小时连续循环检测或人工设定。3. 每路气样的分析时间3分钟(或7分钟,随配置而定)。4. 分析气体成份 C0、C02、CH4、O2、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8、O2、N2.5. 分析精度 C2H4、C2H6、C2H2.最小检知浓度:0.110-6(0.1 ppm) CO最小检知浓度:110-6(1 ppm)五JSG-7束管监测系统的运行环境 控制系统安装在地面气体分析室,气体分析室应符合以下要求: (1)电源220V5,单相50HZ交流电 (2)总功率5Kw (3)接地线接地电阻3 (4)温度:1035 (5)相对湿度:85六JSG-7束管监测系统的组
11、成JSG-7型煤矿自然发火束管监测系统由红外线气体分析仪,气相色谱仪,采样控制柜,抽气泵和管路等设备材料组成。序号设备名称规格型号单位数量主要技术参数1红外线气体分析仪U23台1德国西门子原装进口四组份气体分析仪2煤矿专用色谱仪GC2010台1双氢焰,甲烷转化炉,双六通阀自动进样332位AD转换器JSG-7-1套1AD数据信号转换4信号输出采集器JSG-7-2套1信号采集转换5工控机P4,320G台1专业工控机和19寸液晶显示器6激光打印机HL2140台1美国兄弟HL-2140打印机7气体采样控制柜JSG-7-3台1气体预处理,流量控制和显示,16 输出控制器,16只真空电磁阀,16只流量计,
12、继电器板和2台进口采样泵等。8色谱工作站JSG-7-4套1免费赠送9束管监测数据采集系统JSG-7-5套1免费赠送10净化稳压电源KV台1正泰稳压电源11氢气发生器SHC-300台199.999%12空气发生器SHC-3L台1高纯度压缩空气13束管抽气泵站JSG-7-6套1可移动控制柜内安装4台进口无油真空泵和保护控制装置。抽气距离20KM,噪音低,不需要专用泵房。14标准气体8L瓶19组分,用于分析仪校正,含减压阀15束管分线箱8路个2束管分路使用16气水分离器300ml个20束管管路除水17粉尘过滤器KF2000个20束管管路除尘18束管接头8个50连接束管使用1916芯束管PZ-ZKW/
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