基本信息
- 項目名稱：
- 煤層殘存瓦斯含量快速準確測定綜合裝置研制
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本次創(chuàng)新通過改進球磨機結(jié)構(gòu)提高了粉碎煤樣的效率，簡化了操作過程，縮短了實驗時間。通過改進瓦斯含量測定儀的結(jié)構(gòu)，增加輔助性結(jié)構(gòu)，保證了實驗裝置的密封性和控制的高效性以及實驗結(jié)果的準確可靠性。
- 詳細介紹：
- 使用說明： 一、粉碎煤樣過程 1)稱250g煤樣加入煤樣罐中，設定轉(zhuǎn)速，打開電機開關，并計時； 2)60分鐘后取出煤樣罐，抽取氣體。 二、測定瓦斯含量過程 初始設置：所有電磁閥和玻璃旋塞均處于關閉狀態(tài)，打開電源，并檢查煤樣罐的氣密性，若無漏氣，則將穿刺針頭插入煤樣罐。 1）吸氣系統(tǒng)抽真空：打開循環(huán)水泵，導通玻璃閥28、29、31。開啟真空泵，再打開電磁閥27（電磁閥8）開始抽真空。抽真空結(jié)束后先關閉電磁閥27和干燥劑后面的玻璃閥32，然后再停真空泵。最后關閉玻璃閥1。 裝置結(jié)構(gòu)圖（詳見上傳圖片） 1—超級恒溫器；2—密封罐；3—穿刺針頭；4—濾塵管；5—集水瓶；6—冷卻管；7—水銀U形管；8—隔水瓶；9—吸水管；10—排水瓶；11—吸氣瓶；12—真空瓶；13—量管；14—取氣支管；15—水準瓶；16—干燥塔；17—分隔球；18—真空泵；19螺旋夾； 20～27—電磁閥1～8；28～33—單向活塞 2）量筒充液：將水準瓶放到架子上，并保證每個量管都能有水流通過，依次打開電磁閥22、21、20（實物依次為電磁閥3、2、1）。觀察量管內(nèi)液面上升快慢，若不一致，可通過下方的閥門來調(diào)節(jié)（特殊情況下可以采用夾子），使它們的上升速度最大限度的保持一致。充液完畢后依次關閉電磁閥20、21、22。 3）真空瓶抽真空：先開啟真空泵18，打開干燥劑后面的玻璃閥32，再打開電磁閥26（電磁閥7）。等真空瓶快滿時關閉電磁閥26，再關閉干燥機后面的玻璃閥32，停止真空泵18。 4）脫氣：打開穿刺針頭3旁邊的玻璃閥33。 5）吸氣瓶吸氣：打開電磁閥24（電磁閥5），使吸氣瓶11左側(cè)系統(tǒng)中的瓦斯氣在吸氣瓶真空度的影響下進入吸氣瓶，待穩(wěn)定后關閉電磁閥24。 6）量筒儲氣：打開電磁閥25（電磁閥6），讓空氣進入真空瓶，待吸氣瓶液面穩(wěn)定以后一次打開電磁閥21、22、23（電磁閥2、3、4，也可以只打開電磁閥4），讓氣體在量筒中水的重力和壓力作用下進入量筒。當吸氣瓶液面達到最頂端時及時關閉電磁閥23，再關閉其他電磁閥。 7）重復上述3—6的步驟，直至10分鐘內(nèi)的瓦斯解吸量小于10ml。 8）量管量氣：先給特用水準管注入一定量的液體（三個量管同時使用時不小于80 mm），用夾子夾住水準瓶液體出口處。在夾子夾住水準管出口的情況下擰動固定螺栓，調(diào)整水準管高度大致與量管液面高度一致，再去掉夾子，開始調(diào)整水準管，使水準管液面與量管液面完全水平，讀取數(shù)據(jù)，并做記錄（在此過程中如果水準管內(nèi)液體太少或太多，可用水準瓶來調(diào)節(jié)）。 9）如果三個量管都已基本充滿解吸氣體，則讓水準瓶的水位與量管的水位齊平，記下讀數(shù)，關閉電磁閥23，打開電磁閥20、21、22，抬起水準瓶，排掉解吸氣體（同時，用注射器采樣，分析其成分），重新解吸。 三、注意事項 1）電磁閥5不能輕易打開，需要打開時，應注意隨時關閉，以防水進入真空系統(tǒng)。 2）水銀柱旁邊的玻璃也不能輕易打開，以防水銀柱突然上升沖擊玻璃管。 3）電磁閥1和6右邊的旋鈕可用來調(diào)節(jié)流量。 4）玻璃旋塞四周應涂滿真空酯，加強密封效果。 5）解吸過程中，解吸量應呈下降趨勢，如果，其大小基本保持不變，則有可能是煤樣罐漏氣，解吸的氣體為空氣，煤樣應報廢。 6）為加快解吸速度，水準瓶應放在低處。 7）實驗時，水準瓶和三個量管之間的截止閥和夾子都應開啟。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關鍵和主要技術(shù)指標
- 設計目的： 目前，在我國常用的煤層殘存瓦斯含量測定儀設備陳舊，技術(shù)落后，存在著儀器密封性不好、各玻璃器皿之間的膠管連接容易破裂、粉碎煤樣使用的球磨機粉碎效率低，工作時噪聲大，煤樣罐裝卸不方便，操作復雜、需要大量時間來完成等缺點，為此我們進行了改進。 基本思路： 1）改進原系統(tǒng)所使用的玻璃旋塞，改用電磁閥統(tǒng)一集中控制，改變原來裝置的結(jié)構(gòu)。 2）改變球磨機的裝夾結(jié)構(gòu)，鏈接方式，使得粉碎效率提高，操作簡化。 創(chuàng)新點： 1）瓦斯含量測定裝置將絕大部分旋塞改成電磁閥，并集中用電路控制臺進行控制；增加了新的冷卻循環(huán)系統(tǒng)、水位測量裝置、樣罐固定架、循環(huán)水與大氣溫度測定的溫度表、量管流量控制閥氣流控制閥等輔助性裝置。 2）煤樣粉碎裝置電機采用無級調(diào)速，可以設定不同轉(zhuǎn)速，提高粉碎不同煤塊時的效率。 3）改進煤樣罐的裝夾結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)煤樣罐的快速裝夾，使操作簡化。 4）去掉皮帶傳動，電機直接帶動煤樣罐旋轉(zhuǎn)，提高了工作效率。 技術(shù)關鍵： 測定儀器的密封性，球磨機的設計結(jié)構(gòu)，操作流程的簡單高效性 技術(shù)參數(shù)： 真空泵：抽氣速率4L/min，極限真空：7×10-2Pa 抽氣量：最大量程2460ｍｌ，電機參考轉(zhuǎn)速：155±10r/min，粉碎煤樣時間：60min
科學性、先進性
- 1）測定瓦斯含量裝置將絕大部分旋塞改成電磁閥，保證了裝置的密封性和控制的高效性。增加了新的冷卻循環(huán)系統(tǒng)、水位測量裝置、煤樣罐固定架、循環(huán)水與大氣溫度測 定的溫度表氣流控制閥等輔助性裝置，使實驗結(jié)果更為真實可靠。 2）煤樣粉碎裝置電機采用無級調(diào)速，可以設定不同轉(zhuǎn)速，提高粉碎不同煤塊時的效率。 我們通過重復實驗找到了粉碎煤樣的最佳轉(zhuǎn)速（155±10r/min）；球磨機采用可調(diào)式減震支架，提高了設備工作時的穩(wěn)定性；煤樣罐與球磨機之間采用柔性連接方式,減小了球磨機工作時的噪聲；改進煤樣罐的裝夾結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)煤樣罐的快速裝夾，使操作簡化；去掉皮帶傳動，電機直接帶動煤樣罐旋轉(zhuǎn)，提高了工作效率。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品在2009年華北科技學院大學生科技創(chuàng)新競賽中獲得二等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖片 現(xiàn)場演示 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明 首先通過球磨機粉碎從煤礦中采集的煤樣，再通過煤層瓦斯含量測定儀按照規(guī)定的操作流程測定煤樣的瓦斯含量，最后進行數(shù)據(jù)分析進行進行相關決策。 本套裝置成本低，密封性能好，使用方便，節(jié)省時間?？梢詭椭夹g(shù)人員快速準確地測出煤層瓦斯含量，更好地指導煤礦安全生產(chǎn)。我國煤礦資源豐富，礦井較多，安全問題一直是煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重中之重，為了正確地進行新井或生產(chǎn)礦井新水平的通風設計與抽瓦斯的工程設計，必須預先知道煤產(chǎn)地煤巖瓦斯含量及其分布規(guī)律，才能對礦井瓦斯涌出量做出正確的預測，對煤產(chǎn)地瓦斯資源作出評價。所以有著很好的市場前景和經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 目前，在我國常用的煤層殘存瓦斯含量測定儀為煤炭科學研究總院撫順分院研制，該儀器的密封性能已不能滿足實驗要求，如各玻璃器皿之間的連接膠管破裂，甚至腐爛。 重慶煤炭研究院在六月份應接投標項目也已制定出一整套瓦斯含量測定裝置，但價格昂貴。
