一種原生煤層氣體測試裝置及方法制造方法及圖紙

一種原生煤層氣體測試裝置及方法，包括氮氣發生裝置和鉆孔設備；氮氣發生裝置與密閉取芯裝置通過管路連接，與氮氣噴管連接，并通過管路與推動裝置連接；將煤樣罐底座的耦合器I與多功能控溫/監測裝置底座的耦合器II連接；單片機控制器位于多功能控溫/監測裝置的開關門內，通過線路與裝置各單元連接；多參數氣體傳感器固定于多功能控溫/監測裝置的箱體外側，通過管路、線路及三通球閥與裝置內的煤樣罐連接；多參數氣體傳感器將氣體傳感器采集到的氣體數據信傳輸給手機。本發明專利技術具有檢測方法簡單、檢測過程煤樣暴露時間短、可定性定量的分析氣體成分及濃度、氣體濃度檢測精度高、數據結果實時傳輸監測的特點。據結果實時傳輸監測的特點。據結果實時傳輸監測的特點。

【技術實現步驟摘要】
一種原生煤層氣體測試裝置及方法


[0001]本專利技術涉及煤層氣體測試
，具體涉及一種原生煤層氣體測試裝置及方法。

技術介紹

[0002]原生煤層氣體是賦存于未開采煤層及煤系地層中的氣體，是與煤伴生、共生的氣體資源，主要成分是甲烷，發熱量與常規天然氣相當，是寶貴的能源資源。然而，原生煤層氣體是一種無色、無味、無臭、可以燃燒或爆炸的氣體,難溶于水,擴散性較空氣高,無毒,但濃度很高時,會引起窒息并帶來安全隱患。
[0003]原生煤層氣體的濃度及成分，是選擇煤自燃指標氣體、確定預警指標的重要依據，及時、精確的原生煤層氣體分析數據，可以為煤自燃預防、精準劃分煤自燃階段、確定火災區域等領域提供重要的基礎數據；同時，還可以為瓦斯災害防治提供可靠資料，以避免或減免瓦斯爆炸、瓦斯突出、中毒窒息等事故的發生。
[0004]在現階段，在對原生煤層氣體含量進行檢測時,常采用瓦斯含量測定儀進行檢測，而瓦斯含量測定儀是通過排水集氣法來進行測定煤樣瓦斯含量的。
[0005]現有技術至少存在如下技術問題:
[0006]解吸開始前，各類儀器的密封性檢測方法較為麻煩、耗時較長，需泡至清水中，容易腐蝕儀器。
[0007]煤樣在空氣氣氛中鉆取以及運輸至解吸設備時，容易被氧化導致數據產生較大誤差，無法確定所檢測氣體是原生氣體還是氧化氣體，且難以定量分析氣體濃度。
[0008]煤樣罐在井下解吸測定后，需運至實驗室進一步解吸，運輸的過程中煤樣罐中存在氧氣，煤體易低溫氧化。
[0009]煤樣罐在井下解吸測定后，需運至實驗室進一步粉碎后解吸，粉碎煤樣時需要使用碎煤機，大大延長了煤樣暴露時間，缺少準確性。煤樣的粒度、溫度都會影響解吸規律與解吸強度。傳統解吸設備無法精確分析解吸氣體的成分及濃度。

技術實現思路

[0010]為了克服以上技術缺陷，本專利技術的目的在于提供一種原生煤層氣體測試裝置及方法，具有檢測方法簡單、檢測過程煤樣暴露時間短、密封性檢測簡便、儀器壽命較長、可定性定量的分析氣體成分及濃度、氣體濃度檢測精度高、解吸條件可控、數據結果實時傳輸監測的特點。
[0011]為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：
[0012]一種原生煤層氣體測試裝置，包括氮氣發生裝置和鉆孔設備；
[0013]所述氮氣發生裝置用于將空氣中的氮氣分離，增壓至所需壓力后，通過管路將氮氣導入鉆孔設備中。
[0014]所述鉆孔設備用于在指定原生煤層處鉆孔至一定深度，為后續密閉取樣做準備；
[0015]所述氮氣發生裝置與密閉取芯裝置通過管路連接，與氮氣噴管連接制造氮氣氣氛，并通過管路與推動裝置連接，作為其空氣源；煤樣罐裝入煤樣后，將煤樣罐底座的耦合器I與多功能控溫/監測裝置底座的耦合器II連接；單片機控制器位于多功能控溫/監測裝置的開關門內，通過線路與裝置各單元連接；多參數氣體傳感器固定于多功能控溫/監測裝置的箱體外側，通過管路、線路及三通球閥，與裝置內的煤樣罐連接；多參數氣體傳感器通過無線通信模塊將氣體傳感器采集到的氣體數據信息實時傳輸給配套的防爆手機。
[0016]所述氮氣發生裝置包括依次連接的空氣壓縮機、制氮設備和增壓機；
[0017]所述鉆孔設備包括鉆孔鉆頭、鉆桿、鉆桿外筒、推動裝置、連接頭I、氮氣噴管；
[0018]推動裝置、鉆桿、鉆桿外筒和連接頭I依次連接；
[0019]所述鉆桿、鉆桿外筒外側設置氮氣噴管，氮氣噴管通過氣體質量流量控制器與增壓機相連。
[0020]所述鉆孔設備鉆孔完成后退出鉆孔鉆頭，卸下鉆孔鉆頭并換上密閉取芯裝置。
[0021]所述鉆孔設備與密閉取芯裝置通過連接頭I與連接頭II連接，鉆孔鉆頭與密閉取芯裝置共用連接頭I。
[0022]所述多功能控溫/監測裝置包括：內框架、外框架、隔熱棉、控制電路、單片機控制器、半導體制冷片、金屬導熱片、熱電偶探頭、控制/顯示一體面板、卡扣、耦合器II、多參數氣體傳感器；
[0023]所述多功能控溫/監測裝置的內框架和外框架均為箱體結構，中間設有隔熱棉，所述多功能控溫/監測裝置設有開關門，用于裝入/取出煤樣罐，所述開關門上設有控制/顯示一體面板，所述開關門內部設有單片機控制器，所述煤樣罐伺服電機、多參數氣體傳感器的啟停以及多功能控溫/監測裝置的溫度，由控制電和單片機控制器控制，所述多功能控溫/監測裝置的控溫裝置由半導體制冷片、金屬導熱片以及風扇生成溫度，通過控制/顯示一體面板、控制電路和單片機控制器精準調控溫度。
[0024]所述多功能控溫/監測裝置用于解吸煤樣，通過控制煤樣的粒度、溫度，將解吸出的氣體進行定性定量分析，并把相關氣體數據實時傳輸至配套的防爆手機。
[0025]所述多參數氣體傳感器由進氣口、出氣口、氣體傳感器、無線通信模塊組成，氣體由進氣口流入氣體傳感器，從出氣口流出裝置，通過無線通信模塊將氣體傳感器采集到的甲烷、一氧化碳、硫化氫、二氧化碳、氧氣氣體數據信息實時傳輸給配套的防爆手機，防爆手機接收到數據后通過app自動記錄數據，并將數據信息通過井下環網傳輸至云端服務器，地面監測計算機通過云端服務器獲取數據信息。
[0026]所述多參數氣體傳感器用于將煤樣解吸出的氣體進行定性定量分析，并把相關氣體數據實時傳輸至配套的防爆手機。
[0027]所述多功能控溫/監測裝置通過卡扣以及耦合器II連接并操控解吸/破碎一體煤樣罐，所述煤樣罐包括：煤樣罐底座，耦合器II、安裝在所述煤樣罐底座上的罐體圓筒以及罐體圓筒頂部的密封蓋，所述煤樣罐底座內固定連接有伺服電機。
[0028]所述伺服電機的輸出端固定有螺紋桿，所述螺紋桿的頂部有限位塊，所述螺紋桿的外側壁通過螺紋連接有刀片盤，所述刀片盤的外側壁與所述煤樣罐罐體圓筒的內側壁相貼合，所述刀片盤的外側壁與所述煤樣罐罐體圓筒的內側壁滑動連接，所述刀片盤的底部設有可更換篩網。
[0029]所述煤樣罐密封蓋設置有小型電子壓力傳感器；小型電子壓力傳感器用于檢測、顯示煤樣罐內部的壓力大小。
[0030]所述煤樣罐通過卡扣、耦合器固定連接在多功能控溫/監測裝置中，通過多功能控溫/監測裝置的控制/顯示一體面板，操控煤樣罐碎煤功能的啟停、設置箱體溫度以及顯示煤樣罐的內部壓力。
[0031]所述耦合器包括位于煤樣罐底部的耦合器I以及設于多功能控溫/監測裝置底座上的耦合器II，耦合器I與耦合器II相互耦合實現電連接，兩者均為同心導電環設計，相互之間交錯插入連接，通過電源電極環與相應簧片通電，通過信號極環與相應簧片傳導信號，將小型電子壓力傳感器的數據傳輸至控制/顯示一體面板，并經由控制/顯示一體面板和控制電路完成煤樣罐碎煤功能的啟停功能。
[0032]所述密閉取芯裝置包括：連接頭II、取芯外筒、取芯內筒、旋轉內筒、密閉閥門、取芯鉆頭、密閉體，取芯后將密閉體內的煤樣迅速轉移至煤樣罐中蓋上密封蓋；
[0033]所述取芯內筒外側為取芯外筒，內側為取芯內筒，所述取芯內筒內部為密閉體，密閉體端部為密閉閥門；所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種原生煤層氣體測試裝置，其特征在于，包括氮氣發生裝置(1)和鉆孔設備(6)；所述氮氣發生裝置(1)用于將空氣中的氮氣分離，增壓至所需壓力后，通過管路將氮氣導入鉆孔設備(6)中。所述鉆孔設備(6)用于在指定原生煤層處鉆孔至一定深度，為后續密閉取樣做準備；所述氮氣發生裝置(1)與密閉取芯裝置(13)通過管路連接，與氮氣噴管(7)連接制造氮氣氣氛，并通過管路與推動裝置(12)連接，作為其空氣源；煤樣罐(21)裝入煤樣后，將煤樣罐底座(23)的耦合器I(24)與多功能控溫/監測裝置(47)底座的耦合器II(36)連接；單片機控制器(45)位于多功能控溫/監測裝置(47)的開關門(43)內，通過線路與裝置各單元連接；多參數氣體傳感器(46)固定于多功能控溫/監測裝置(47)的箱體外側，通過管路、線路及三通球閥(52)，與裝置內的煤樣罐(21)連接；多參數氣體傳感器(46)通過無線通信模塊(56)將氣體傳感器(55)采集到的氣體數據信息實時傳輸給配套的防爆手機(57)。2.根據權利要求1所述的一種原生煤層氣體測試裝置，其特征在于，所述氮氣發生裝置(1)包括依次連接的空氣壓縮機、制氮設備(3)和增壓機(4)；所述鉆孔設備(6)包括鉆孔鉆頭(8)、鉆桿(9)、鉆桿外筒(10)、推動裝置(12)、連接頭I(11)、氮氣噴管(7)；推動裝置(12)、鉆桿(9)、鉆桿外筒(10)和連接頭I(11)依次連接；所述鉆桿(9)、鉆桿外筒(10)外側設置氮氣噴管(7)，氮氣噴管(7)通過氣體質量流量控制器(5)與增壓機(4)相連。3.根據權利要求1所述的一種原生煤層氣體測試裝置，其特征在于，所述鉆孔設備(6)鉆孔完成后退出鉆孔鉆頭(8)，卸下鉆孔鉆頭(8)并換上密閉取芯裝置(13)，所述鉆孔設備(6)與密閉取芯裝置(13)通過連接頭I(11)與連接頭II(14)連接，鉆孔鉆頭(8)與密閉取芯裝置(13)共用連接頭I(11)。4.根據權利要求1所述的一種原生煤層氣體測試裝置，其特征在于，所述多功能控溫/監測裝置(47)包括：內框架(40)、外框架(41)、隔熱棉(42)、控制電路(37)、單片機控制器(45)、半導體制冷片(48)、金屬導熱片(49)、熱電偶探頭(38)、控制/顯示一體面板(44)、卡扣(34)、耦合器II(36)、多參數氣體傳感器(46)；所述多功能控溫/監測裝置(47)的內框架(40)和外框架(41)均為箱體結構，中間設有隔熱棉(42)，所述多功能控溫/監測裝置(47)設有開關門(43)，用于裝入/取出煤樣罐(21)，所述開關門(43)上設有控制/顯示一體面板(44)，所述開關門(43)內部設有單片機控制器(37)，所述煤樣罐伺服電機(26)、多參數氣體傳感器(46)的啟停以及多功能控溫/監測裝置(47)的溫度，由控制電路(37)和單片機控制器(45)控制，所述多功能控溫/監測裝置(47)的控溫裝置(51)由半導體制冷片(48)、金屬導熱片(49)以及風扇(50)生成溫度，通過控制/顯示一體面板(44)、控制電路(37)和單片機控制器(45)精準調控溫度。5.根據權利要求4所述的一種原生煤層氣體測試裝置，其特征在于，所述多功能控溫/監測裝置(47)用于解吸煤樣，通過控制煤樣的粒度、溫度，將解吸出的氣體進行定性定量分析，并把相關氣體數據實時傳輸至配套的防爆手機(57)。6.根據權利要求4所述的一種原生煤層氣體測試裝置，其特征在于，所述多參數氣體傳感器(46)由進氣口(53)、出氣口(54)、氣體傳感器(55)、無線通信模塊(56)組成，氣體由進氣口(53)流入氣體傳感器(55)，從出氣口(54)流出裝置，通過無線通信模塊(56)將氣體傳
感器(55)采集到的甲烷、一氧化碳、硫化氫、二氧化碳、氧氣氣體數據信息實時傳輸給配套的防爆手機(57)，防爆手機(57)接收到數據后通過app自動記錄數據，并將數據信息通過井下環網傳輸至云端服務器，地面監測計算機通過云端服務器獲取數據信息；所述多參數氣體傳感器(46)用于將煤樣解吸出的氣體進行定性定量分析，并把相關氣體數據實時傳輸至配套的防爆手機(57)。7.根據權利要求4所述的一種原生煤層氣體測試裝置，其特征在于，所述多功能控溫/監測裝置(47)通過卡扣(34)以及耦合器II(36)連接并操控解吸/破碎一體煤樣罐(21)，所述煤樣罐(21)包括：煤樣罐底座(23)，耦合器II(36)、安裝在所述煤樣罐底座上的罐體圓筒(25)以及罐體圓筒頂部的密封蓋(22)，所述煤樣罐底座(23)內固定連接有伺服電機(26)；所述伺服電機(26)的輸出端固定有螺紋桿(27)，所述螺紋桿(27)的頂部有限位塊(28)，所述螺紋桿(27)的外側壁通過螺紋連接有刀片盤(29)，所述刀片盤(29)的外側壁與所述煤樣罐罐體圓筒(25)的內側壁相貼合，所述刀片盤(29)的外側壁與所述煤樣罐罐體圓筒(25)的內側壁滑動連接，所述刀片盤(29)的底部設有可更換篩網(3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李宣東，劉蔭，閆林，許巖巖，文虎，郭軍，周力鑫，余明文，李岱霖，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：發明
國別省市：