突出气体压力衰减的检测装置及检测方法

摘要

本发明涉及一种煤矿井巷施工过程中瓦斯检测及监控领域，特别是一种突出气体压力衰减的检测装置以及检测方法。压力罐与主罐体连接，压力罐与主罐体连接管路上设置有气动球阀和PID调节球阀，主罐体的一端装有导流管，主罐体与导流管连接部位装有爆破膜片，导流管伸入消音装置的一端装有突出波接收膜片。本发明与现有技术相比，突出波接收装置对突出波进行快速反应，然后控制气动阀瞬间关闭，保证进气压力不影响爆破时主罐体压力；利用PID控制阀对主罐体的压力控制，随着主罐体的压力增大，进气的流量越来越小，在爆破时进气流量已经很小，保证主罐体内的压力受进气压力影响很小；通过消音装置减小了突出波的噪音和振动对仪器设备测量的影响。

权利要求

1.一种突出气体压力衰减的检测装置，包括主罐体，压力罐，减压阀，电磁阀，爆破膜片，突出波接收装置，气动球阀，其特征在于：压力罐与主罐体连接，压力罐与主罐体连接管路上设置有气动球阀和PID调节球阀，主罐体的一端装有导流管，主罐体与导流管连接部位装有爆破膜片，导流管伸入消音装置的一端装有突出波接收膜片；所述压力罐的两端分别装有所述PID调节球阀的一端和所述电磁阀的一端，所述电磁阀控制气动球阀开启和关闭；

所述PID调节球阀的另一端与所述气动球阀连接，所述气动球阀另一端连接所述主罐体；调整所述减压阀保证所述压力罐的压力在0.5～0.7MPa之间；所述主罐体与所述导流管连接部位为所述主罐体的锥筒端部分；所述主罐体的锥筒端部分装有高频压力变送器；所述导流管装有高频压力变送器。

2.根据权利要求1所述的突出气体压力衰减的检测装置，其特征在于：突出波接收膜片通过绝缘环与导流管连接。

3.根据权利要求1所述的突出气体压力衰减的检测装置，其特征在于：消音装置与突出波接收膜片相对应的底面装有声波缓冲垫。

4.根据权利要求1所述的突出气体压力衰减的检测装置，其特征在于：主罐体连接压力变送器和高频压力变送器，高频压力变送器与高频数据采集仪连接，电接点压力表、PID调节球阀、电磁阀、压力变送器以及爆破膜片分别与信号传输模块连接，信号传输模块和高频数据采集仪分别与上位机连接。

5.根据权利要求1所述的突出气体压力衰减的检测装置，其特征在于：消音装置整体呈筒状结构。

6.一种如权利要求1至5中任意一项所述的检测装置的检测方法，按如下步骤进行：调整减压阀，保证压力罐内的压力，根据爆破膜片的厚度设定PID调节球阀的控制压力，打开上位机，启动气动球阀向主罐体内充入实验气体，则自动记录压力变化和突出后的压力变化。

说明书

突出气体压力衰减的检测装置及检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种煤矿井巷施工过程中瓦斯检测及监控领域，特别是一种突出气体压力衰减的检测装置以及检测方法。

背景技术

[0002] 本发明专利涉及煤矿井巷施工工程中瓦斯突出压力衰减监控领域，具体讲是一种气体突出压力衰减速率参数检测方法和检测装置，可用于研究煤矿井筒、巷道等工程开挖时瓦斯突出过程压力变化及强度的分析和防护方案制定。

背景技术

[0003] 瓦斯突出是指煤矿井下生产过程中，煤层和岩层内的大量瓦斯在极短时间内向采掘空间突然喷射的现象。突出过程中具有时间短、气体压力衰减速率快、强度高、破坏性大的特性，因而在突出现场无法实现监测。不同突出强度的行为对矿山造成的灾害不尽相同，因无法获取突出现场实际的相应实验数据为瓦斯突出研究带来很大的困难。本发明可根据不同突出强度调整爆破膜片，在实验室中进行相似模拟测试，为瓦斯衰减速率测定及研究提供基础实验数据。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，而提供一种突出气体压力衰减的检测装置以及检测方法。

[0005] 本检测装置采用如下技术方案：

[0006] 一种突出气体压力衰减的检测装置，压力罐，减压阀，电磁阀，爆破膜片，突出波接收装置，气动球阀，压力罐与主罐体连接，压力罐与主罐体连接管路上设置有气动球阀和PID调节球阀，主罐体的一端装有导流管，主罐体与导流管连接部位装有爆破膜片，导流管伸入消音装置的一端装有突出波接收膜片。

[0007] 采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，突出波接收装置对突出波进行快速反应，然后控制气动阀瞬间关闭，保证进气压力不影响爆破时主罐体压力；利用PID控制阀对主罐体的压力控制，随着主罐体的压力增大，进气的流量越来越小，在爆破时进气流量已经很小，保证主罐体内的压力受进气压力影响很小；通过消音装置减小了突出波的噪音和振动对仪器设备测量的影响。

[0008] 检测装置所采用的优选方案是：

[0009] 压力罐的两端分别装有PID调节球阀的一端和电磁阀的一端，电磁阀控制气动球阀开启和关闭；PID调节球阀的另一端与气动球阀连接。

[0010] 突出波接收膜片通过绝缘环与导流管连接。

[0011] 消音装置与突出波接收膜片相对应的底面装有声波缓冲垫。

[0012] 主罐体连接压力变送器和高频压力变送器，高频压力变送器与高频数据采集仪连接，电接点压力表、PID调节球阀、电磁阀、压力变送器以及爆破膜片分别与信号传输模块连接，信号传输模块和高频数据采集仪分别与上位机连接。

[0013] 消音装置整体呈筒状结构。

[0014] 主罐体的锥筒端部分装有高频压力变送器。

[0015] 检测方法采用的技术方案是：

[0016] 按如下步骤进行：调整减压阀，保证压力罐内的压力，根据爆破膜片的厚度设定PID调节球阀的控制压力，打开上位机，启动气动球阀向主罐体内充入实验气体，则自动记录压力变化和突出后的压力变化。

[0017] 检测方法的优点是：压力差大小利用PID理论控制PID调节球阀打开的大小，保证进气压力不影响突出时主罐体内的压力变化；能够对主罐体内的突出压力和导流管内压力变化进行测量；通过调整膜片厚度对不同压力突出情况进行测量。

[0018] 检测方法的优选方案是：

[0019] 调整减压阀保证压力罐的压力在0.5～0.7MPa之间。

附图说明

[0020] 图1是本发明的结构示意图。

[0021] 图2是突出波接收装置的局部结构示意图。

[0022] 图3是图2的侧视图。

[0023] 图4是冲击波冲破爆破膜片后的结构示意图。

[0024] 图5是本发明检测装置的原理示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图及实施例详述本发明：

[0026] 一种突出气体压力衰减的检测装置，参见附图1至附图5，图中：减压阀1、压力罐2 、电接点压力表3、电磁阀4、PID调节球阀5 、气动球阀6 、压力变送器7、主罐体8、高频压力变送器9、爆破膜片10、导流管11 、突出波接收装置12、突出波接收膜片1201、绝缘环1202、消音装置13、声波缓冲垫1301、消音器1302、消音筒壁1303、高频数据采集仪14 、监测主机15、上位机16、信号传输模块17、小车18。

[0027] 本实施例中，压力罐2与主罐体8连接，压力罐2与主罐体8连接管路上设置有气动球阀6和PID调节球阀5；主罐体8的一端装有导流管11，主罐体8与导流管11连接部位装有爆破膜片10，导流管11伸入消音装置13的一端装有突出波接收膜片1201，突出波接收膜片1201通过绝缘环1202与导流管11连接。

[0028] 突出波接收装置由突出波接收膜片1201和绝缘环1201以及导流管11组成，突出波接收装置对突出波进行快速反应，控制气动球阀6的动作。

[0029] 压力罐2的两端分别装有PID调节球阀5的一端和电磁阀4的一端，电磁阀4的另一端与气动球阀6连接，电磁阀4控制气动球阀6开启和关闭，PID调节球阀5的另一端与气动球阀6连接。

[0030] 消音装置13与突出波接收膜片1201相对应的一面装有声波缓冲垫1301。消音装置13整体呈筒状结构；消音装置13的筒壁上装有消音器1302，消音筒壁1303以及与筒壁结构部分两端连接的端板分别采用消音材料制成。

[0031] 主罐体8的圆柱筒体端连接压力变送器7，主罐体8的圆锥筒体部分装有高频压力变送器9，高频压力变送器9与高频数据采集仪14连接。

[0032] 其中：电接点压力表2、PID调节球阀5、电磁阀4、压力变送器7以及爆破膜片10分别与信号传输模块17连接，高频压力变送器9设置为两个，其中一个设置在主罐体8的圆锥筒体部分，另一个设置在导流管11的外壁上，高频压力变送器9与高频数据采集仪14连接，信号传输模块17和高频数据采集仪14分别与上位机16连接；上位机16与监测主机15连接。

[0033] 检测方法，按如下步骤进行：调整减压阀1保证压力罐的压力在0.5～0.7MPa之间，保证压力罐内的压力，根据爆破膜片10的厚度设定PID调节球阀5的控制压力，打开上位机16，启动气动球阀6向主罐体8内充入瓦斯气体，各仪器自动记录压力变化和突出后的压力变化。

[0034] 本实施例中，安装好的爆破膜片10，给主罐体8通入一定压力气体，随着压力增高爆破膜片10破裂，通过高频数据采集仪14对主罐体8内压力变化记录和导流管11内压力进行记录，监测主机16通过RS485传入上位机16（上位计算机）并储存。本实施例，具有成本低廉的优点，能够连续稳定进行检测装置。

[0035] 利用的突出波接收装置12对突出波进行快速反应，然后控制气动球阀瞬间关闭，保证进气压力不影响爆破时主罐体8内的压力；利用PID调节球阀对主罐体8的压力控制，随着主罐体8的压力增大，进气的流量越来越小，在爆破时进气流量已经很小，保证主罐体8内的压力受进气压力影响很小。利用高频数据采集仪14对主罐体8压力瞬间变化和导流管11内的压力变化进行记录；通过消音装置13减小了突出波的噪音和振动对仪器设备测量的影响。为煤层开采和安全提供科学方法和重要依据。

[0036] 设备整体（所有零部件）紧凑的安装在小车18上（图1中只表达出部分小车结构，其他安装位置省略），保证随时随地可以移动，让测量更加便捷；作为改进，采用PID阀进行控制，减小进气压力的影响。

[0037] 监测主机系统模块包括高频压力采集系统、压力采集模块、温度采集模块、设备控制模块、报警显示模块、数据存储、远程数据传输模块、供电模块。报警显示模块可预定报警值，监测结果数据能在LCD屏实时显示，数据存储模块采用大容量SD卡缓存数据，远程数据传送模块通过RS485连通远程上位计算机，实现对监测指标的在线分析。

[0038] 本实施例的优点是：根据压力差大小利用PID理论控制PID调节球阀5打开的大小，保证进气压力不影响突出时主罐体8内的压力变化。利用高频数据采集仪14对主罐体8内的突出压力和导流管11内压力变化进行测量；调整爆破膜片10厚度对不同压力突出情况进行测量；调整导流管11的长度，实现对突出压力衰减变化测量的影响。系统具有数据存储与传输、显示等功能；采样在线监测；系统构成简单，操作便利，成本低廉。

[0039] 本文中所描述具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。