光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷检测报警仪在实际使用中的应用分析.pdf

1光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式 甲烷报警仪的相同点 均能测定甲烷浓度； 有一定的使用期限且需要 定期检查、 维修、 校验， 送质量技术监督部门授权的 法定计量检定机构检定； 有携带方便、 安全可靠的 特点。 2光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式 甲烷报警仪的不同点 （1 ） 测定气体种类不同。催化燃烧式甲烷测定 器只能测定甲烷浓度， 光干涉式甲烷测定器可测甲 烷和二氧化碳浓度。 （2 ） 测定范围和最大允许误差不同。催化燃烧 式甲烷报警仪测量范围是 （0 ～4 ） C H4， M P E （0 . 1 ～0 . 3 ） C H4， 在测定范围内可以准确测定甲烷 浓度， 超出范围则不能测定甲烷浓度， 且损坏仪器。 光干涉式甲烷测定器测量范围是 （0 ～1 0 ） C H4, M P E （0 . 0 5 ～0 . 3 ） C H4，在测定范围内可以准确 测定甲烷浓度， 超出范围不能测定甲烷浓度， 但不 会损坏仪器。 （3 ） 测定方式和显示方式不同。催化燃烧式甲 烷报警仪在工作地点测定时，将仪器举到测定位 置， 即可测出甲烷浓度， 通过显示屏读数， 且具有声 光报警信号， 可连续测定环境中甲烷浓度值。光干 涉式甲烷测定器在工作地点测定时， 将仪器举到测 定位置， 挤压吸气球 5 次～1 0 次， 气体通过仪器发 生折射， 产生干涉条纹， 即可从目镜中读数。但光干 涉式甲烷测定器与测定点的温度和大气压力有关， 测定结果需乘以校正系数，才能得出甲烷浓度的最 后结果。无声光报警信号， 不能连续监测。 （4 ） 构造和原理不同。 催化燃烧式甲烷报警仪由 传感器、 电源、 放大电路、 警报电路、 显示电路等组 成。具有操作方便、 读数直观、 体积小、 重量轻、 维修 方便等特点， 但使用期限较短。 工作原理是仪器应用载体催化原理，由载体催 化元件构成测量电桥，当仪器所处的环境中存在甲 烷时， 由于甲烷在催化元件表面产生无焰燃烧， 使载 体催化元件的阻值发生变化，桥路失衡产生信号输 出， 信号大小与甲烷含量成线性比例关系， 从而实现 甲烷含量的检测与报警。 光干涉式甲烷测定器由光路、 电路、 气路三大系 统组成。光路系统由电源、 聚光镜、 平面镜、 平行玻 璃、 折光棱镜、 反射棱镜等组成。 电路系统由电池、 灯 泡、 开关等组成。气路由吸收管、 进气管、 干燥管、 气 室、 盘形管等组成。 具有操作简单， 安全可靠， 使用期 限长， 但构造复杂， 维修不便等特点。 工作原理是由光源发出光经过聚光镜到达平面 镜， 并经反射与折射形成两束光， 分别通过甲烷室和 空气室， 经折射棱镜折射后一同进入反射棱镜， 再反 射入望远镜系统， 在物镜的焦平面上产生干涉条纹。 当被测环境中没有甲烷气体时，测定器的甲烷 室和空气室均充入的是空气， 折射率和光程相同， 测 定器中的干涉条纹不产生移动。当被测环境中有甲 光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式 甲烷检测报警仪在实际使用中的应用分析 王素玲 （山西煤矿设备安全技术检测中心， 山西太原0 3 0 0 4 5 ） 摘要 通过光干涉式甲烷测定器和催化燃烧式甲烷报警仪的对比分析， 找出他们的不同特点， 说明它们在煤矿 甲烷浓度测定中发挥不同的重要作用。 关键词 光干涉式甲烷测定器； 催化燃烧式甲烷报警仪； 原理； 测定方法； 甲烷浓度 中图分类号 T D 7 7 2文献标识码 A 收稿日期 2 0 1 0 - 1 0 - 2 2 作者简介 王素玲 （1 9 8 1 ） ， 女， 山西长治人， 本科， 注册安全工程师， 从事煤矿安全仪表的检定工作。 文章编号 1 6 7 2 - 5 0 5 0（2 0 1 0 ） 1 2 - 0 0 6 2 - 0 3 6 2 烷气体时， 由于甲烷室空气成分发生变化， 折射率 发生改变， 甲烷室的光程也随之改变， 干涉条纹发 生移动。干涉条纹的移动量与甲烷体积分数成比 例， 测定条纹的移动量便可测量出空气中甲烷体积 分数。 （5 ） 测定方法和步骤不同。催化燃烧式甲烷报 警仪在使用前必须保证电量充足，保证其可靠工 作。打开电源预热 1 5 m i n ， 在新鲜空气中观察显示 值是否为零， 如有偏差按仪器使用说明书的要求对 其进行零点调整。测量时将仪器的传感器部位举至 或悬挂在测量点处， 经十几秒的自然扩散即可读出 甲烷浓度值。 光干涉式甲烷测定器在待测点附近的进风巷 道中， 捏放吸气球 5 次～1 0 次， 按 “对零” 操作方法 进行调零，使选定的黑基线对准零位。将连接 C O2 吸收管进气口的胶皮管伸向待测位置， 捏放吸气球 5 次～1 0 次， 将待测气体吸入甲烷室。按下电源开 关， 在目镜中观察黑基线的位置， 如恰与某整数刻 度重合， 读出该处刻度数值即可。如黑基线位于两 个整数之间， 则顺时针转动微调， 使黑基线退到较 小整数位上， 然后从微调刻度盘上读出小数位。将 小数位和整数位相加， 即为测出的甲烷浓度值。 （6 ） 测量结果的差异性。在同一环境中 （同一时 间、 同一位置 ） 使用两种仪器检测甲烷浓度时， 读数 不同。催化燃烧式甲烷报警仪使用中不受环境的影 响， 光干涉式甲烷测定器使用中受温度、 大气压的 影响， 显示值根据当大气压、 温度进行修正方可得 出测量值。 光干涉式甲烷测定器读数校正公式 X X 7 6 0 2 9 3 T2P2 式中 X 为真实甲烷浓度； X 为显示值； P2为测量地 点大气压； T2为测量地点温度。 由公式可知 在同一地点， 温度相同时， 光干涉 式甲烷测定器显示值与当地大气压成正比， 就山西 地区而言， 海拔高， 气压低， 因此光干涉式甲烷测定 器读数偏低， 即两种仪器在同一地点测量甲烷浓度 时读数不同。 （7 ） 使用中的注意事项。催化燃烧式甲烷报警 仪在携带和使用过程中， 严禁猛烈摔打、 碰撞， 被水 浇淋或浸泡。使用中发现欠压时， 应立即停止使用， 否则会影响仪器正常工作和使用寿命。根据 A Q 1 0 2 9 －2 0 0 7煤矿使用监控系统及检测仪器使用 管理规范 的要求， 每 1 0 d 必须使用标准气体按说 明书的要求调校一次。 光干涉式甲烷测定器携带和使用时， 防止和其 他硬物碰撞，以免损坏仪器内部零件和光学器件。 当干燥管中的钠石灰失效时，吸收 C O2的能力下 降， 因 C O2与甲烷的折射率相当， 此时测得的甲烷 浓度会偏高， 所以使用中应注意检查钠石灰， 定期 对其进行更换。如钠石灰颗粒较大， 气体通过吸收 管速度较快， 接触时间太短， 不能完全吸收， 因此钠 石灰颗粒直径应保持在 3 m m ～5 m m 。在火区、 密闭 区等缺氧的地点， 由于气体成分变化大， 用光干涉 式甲烷测定器测定甲烷浓度时， 读数会偏大 （氧气 浓度每降低 1 ， 甲烷浓度测定结果会偏大约 2 ） ， 此时不应使用光干涉式甲烷测定器进行测定。光干 涉式甲烷测定器使用中受环境的影响较大， 因此应 根据当地大气压和温度对其读数进行修正。使用前 应认真检查所装盘形管和橡皮堵头及胶管各段接 头是否有漏气的地方， 如有漏气会造成空气室中空 气不新鲜， 折射率增大， 折射率差降低， 甲烷读数降 低。应定期对仪器进行检查、 维护、 校正， 严禁使用 带病的仪器。 3结束语 综上所述， 催化燃烧式甲烷报警仪和光干涉式 甲烷测定器各有优点和不足， 但都是矿井甲烷浓度 测定不可缺少的安全仪器。相关单位应正确使用、 定期检定，使其继续发挥瓦斯管理安全哨兵的作 用， 为减少煤矿安全事故的发生提供保证。 Application Analysis of Light Interference Methane Measuring Meter and Catalysis Combustion Type Methane Alarm Detector WANG Su-ling S h a n x i C o a l E q u i p m e n t S a f e t y T e c h n o l o g y T e s t i n g C e n t e r , T a i y u a nS h a n x i 0 3 0 0 4 5 ， C h i n a 6 3 编辑 徐树文 合理选定， 否则将限制传感器工作。大明煤矿斜井 E S 7 0 5 封闭采空区内外气压差自动、连续监测中零 压差设定及压差监测数据情况见表 1 。 2 ） 由于传感器读数采用国际标准单位千帕 （k P a ） ， 与 U型压差计单位毫米水柱 （m m H2O ） 不一 致， 要除以 9 . 8 P a / m m H2O换算。 3 ） 由于传感器读数以千帕 （k P a ） 单位， 小数后 保留一位有效数字，与压差计读数存在 0 m m H2O ～ 5 m m H2O的系统误差。 4 ） 传感器进入压差监测前要在安设的封闭区 域外部气压下通电 3 0 m i n 校准 “0 . 0 0 k P a ” 。 5 ） 对传感器一旦选定接设封闭区域内部气压 的端口，就指定了传感器读数所标识的压差方向 （见表 ） ， 之后不能改变传感器接设封闭区域内部气 压的端口， 否则将给判断压差方向造成混乱。 6 ） 要经常检查连接胶管状态， 发现老化、 漏气 要及时更换。 7 ） 按规定进行传感器标校， 发现零点漂移， 或 与 “U ” 型压差计读数相差较大及时查明原因予以 消除。 5结论 打钻孔向煤层深部埋设温度传感器敏感元件 以监测自然发火温度， 预报发火， 抓住了煤体发火 的重点部位，合理拓展了温度传感器的使用方法， 提高了矿井火灾预报能力， 增强了矿井 “一通三防” 安全。 封闭区域内外气压差的自动、连续监测方法， 不仅丰富了矿井安全监控系统的用途， 而且提升了 封闭区域内部瓦斯的合理抽放及利用， 增强了矿井 瓦斯安全水平。 项 目数据对比 传感器读数 / k P a5 . 0 05 . 2 35 . 8 64 . 6 63 . 9 8 压 差 /（m m H2O ）02 38 83 51 0 4 封闭区内外风向无由里向外由里向外由外向里由外向里 表 1 E S 7 0 5 封闭采空区内外气压差监测数据表 Development of Mine Safety Monitoring System in Daming Mine LI Ji-ming; YANG Xin D a m i n g C o a l , T i e f a C o a l G r o u p , D i a o b i n g s h a nL i a o n i n g , 1 1 2 7 0 3 , C h i n a Abstract T h r o u g ht h e t w o d e v e l o p m e n t a p p l i c a t i o n s o f m i n e s a f e t y m o n i t o r i n g s y s t e ma n di t s e q u i p - m e n t s i nD a m i n gm i n e , t h ep a p e r a n a l y z e s t h em e t h o dt h a t t h es y s t e mm o n i t o r s t h es p o n t a n e o u s c o m b u s - t i o nt e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r ed i f f e r e n c eb e t w e e ni n t e r i o r a n de x t e r i o r o f t h ei s o l a t e da r e aa n dp r e s e n t s s o m e p r e c a u t i o n s . Key words m o n i t o r i n g ; s e n s o r ; s p o n t a n e o u s c o m b u s t i o n ; d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e ; d e v e l o p m e n t Abstract B y t h e c o m p a r i s o no f l i g h t i n t e r f e r e n c e m e t h a n e m e a s u r i n g m e t e r a n dc a t a l y s i s c o m b u s t i o n t y p em e t h a n ea l a r md e t e c t o r , t h ep a p e rp o i n t so u t t h e i ro w nd i f f e r e n t c h a r a c t e r i s t i c sa n de x p l a i n st h e i r i m p o r t a n t e f f e c t s i nt h e m e t h a n e c o n c e n t r a t i o nd e t e c t i o n . Key words l i g h t i n t e r f e r e n c em e t h a n em e a s u r i n gm e t e r , c a t a l y s i sc o m b u s t i o nt y p em e t h a n ea l a r m d e t e c t o r ; p r i n c i p l e ; m e a s u r i n g m e t h o d s ; m e t h a n e c o n c e n t r a t i o n 编辑 徐树文 （上接第 4 7 页 ） 6 4