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第 2期 2 0 0 6年 6月 水力采煤与管道运输 HY DRAULI C C OAL MI NI NG PI P ELI NE TRANS PORTATI ON No ． 2 J u n ． 2 0 0 6 瓦斯检测仪器测量误差的 分 析 与 研 究 刘来生 开津集团公司唐山矿业分公 司 司北 居山 0 6 3 0 0 0 [ 摘要] 唐山矿为高瓦斯矿井， 瓦斯测量结果对生产调度和瓦斯治理有重要意义。对瓦斯测量过 程中数值偏差现象作 了分析研究。找出了产生测量误差的原因， 并对检测仪器仪表的使用提 出了 管理和技术措施 。 [ 关键词] 瓦斯检测仪测量误差研究 [ 中图分类号] T D 7 1 2 ． 5 5 [ 文献标识码] A [ 文章编号-] 1 0 0 6 --0 8 9 8 2 0 0 6 o 2 0 O 2 6 一O 2 1 前言 斯浓度越高偏移越多。 随着煤矿生产技术水平的不断提高， 使用的瓦 斯测量仪器也越来越多。目前， 唐山矿业公司井下 检测瓦斯使用了传感器、 便携式瓦斯报警仪和光学 式瓦斯检定器等多种仪器。在井下生产的瓦斯检测 中， 经常会出现这样的情形， 即在同一地点使用不同 的仪器测量瓦斯 ， 会得到不同的瓦斯含量， 有时各数 值相差较大。这种测量偏差给煤矿生产安全管理造 成一定困难。 2 瓦斯检测仪器的测量原理 2 ． 1 瓦斯传感器 采用催化元件及补偿元件组成的测量电桥作为 气一电转换元件。当气室内有瓦斯通过时， 在催化 元件表面产生无焰燃烧， 温度升高， 元件阻值增大， 电桥失去平衡输出电信号， 再经信号放大后， 经过电 压一频率转换译码电路， 显示出瓦斯数据。 2 ． 2 便携式瓦斯报警仪 测量原理与瓦斯传感器基本相同， 也是采用催 化元件完成气一电转换。不同的是便携式报警仪采 用充 电电池供 电。 2 ． 3 光学检定器 光学瓦斯检定器是利用不同气体折射率不同的 原理而制成 的光学检定仪器。它 由光源、 平面镜、 空 气室、 气样室、 折射棱镜， 反射镜和望远镜组成。气 样室通入空气后， 通过调零手轮， 将干涉条纹调在零 基准线上。当其它气体 如瓦斯 进入气样室时， 因 其折射率与空气不同， 使光路光程发生变化， 干涉条 纹发生偏移， 此偏移量即可用来表示瓦斯浓度。瓦 2 6 3 测置误差来源 瓦斯测量仪器测量中产生偏差的因素很多， 不 同种类的仪器产生测量偏差的原因也不完全相同。 3 ． 1 光学瓦斯检定器 1 用光学检定器测量沼气含量时， 不同观测人 的观测结果差别较大。而有的现场瓦斯检查员在读 数时不对小数 ， 产生的读数误差会更大。 2 光学检定器在大巷校准零点后， 由于工作面 气压和温度变化， 可能使仪器零点漂移， 这也是造成 测量误差的一个因素。 3 光学检定器在测量瓦斯时， 是利用氢氧化钙 吸收药管滤掉二氧化碳气体， 如果药管吸收作用下 降时， 就会使光学检定器测量数值偏高。 3 ． 2 瓦斯传感器 1 瓦斯传感器校验时产生误差。在传感器校 核过程中， 如现场风速过大， 可能造成进入气室的标 准气样的瓦斯浓度比实际标准气样低； 另外， 因流量 计本身偏差大和人员读数不准而造成送气流量偏高 或偏低。这些都会使瓦斯传感器产生测量偏差。 2 目前， 由于还没有各等级的标准气样 ， 故无 法准确检验催化元件的线性度。从而使瓦斯传感器 催化元件对瓦斯反应的线性可能不好， 影响仪器的 瓦斯测量精度。 3 氧气、 二氧化碳气对瓦斯传感器的影响 ①瓦斯传感器对瓦斯测量过程是催化燃烧的过 程， 氧气含量的高低对催化燃烧过程有很大的影响， 当氧气含量偏低时， 燃烧程度下降， 相应地使传感器 指示数偏低。 维普资讯 2 0 0 6年 6月 刘来生 瓦斯检测仪器测量误差的分析与研究 第 2期 ②当进入气室的气样有二氧化碳时， 它对催化 燃烧过程也会产生阻碍作用， 会造成瓦斯传感器指 示数值偏低。 4 瓦斯传感器在测量高浓度沼气时， 采用热导 元件组成测量电桥。它是根据不同热导率的介质通 过气室时带走的热量不同来测量瓦斯的。当被测气 样含有二氧化碳时， 将对瓦斯的热导率产生很大影 响， 带走的热量大大降低， 使电桥输出电信号减少， 造成传感器瓦斯测量值下降。 5 瓦斯传感器测量电桥输出的电信号非常微 弱， 需要经过放大后予以输出。一般来说， 运算放大 器增益很高， 影响测量数据偏差。另外， 作为零点调 整用的零点电位器和作为精度调整用的精度电位器 都是碳膜电位器， 在受到外力作用时阻值发生变化， 使测量数据产生偏差。 4 不同仪器的比对测量及偏差消除 4 ． 1 不同仪器的瓦斯 比对测量 为了对不 同仪器的测量结果进行 比对 ， 通风区 于 2 0 0 2年 1 2 月 2 4日、 2 6日， 在通风区地 面监测维 修室， 对从 T 1 4 9 1 、 7 0 4 2 等工作面取制的气样， 分别 使用上述三种瓦斯检测仪器进行实际测量。为了确 保此次测量结果的可靠性， 事前对三种仪器进行了 校验， 并利用气相色谱分析仪分析了被测气样的瓦 斯、 氧气和二氧化碳浓度等作为参照。 4 ． 2 测量结果的对 比分析 通过对三种瓦斯测量仪器对相同瓦斯气样的测 定结果 的分析 ， 可得出以下结论 1 对于同一个被测气样来说， 色谱分析结果瓦 斯数值最大， 瓦斯传感器指示数值次之， 便携式瓦斯 报警仪指示数值最小， 而光学检定器测量结果则因 人而异， 且相差较多。 2 在同一地点， 瓦斯传感器、 便携式瓦斯报警 仪、 光学检定器测量数值偏差只要不超过 0 ． 2 就 能达到技术要求。 3 煤矿井下空气中的瓦斯含量 1 ． O 是一个 关键数据， 因此， 为保证瓦斯传感器能在 1 ． o 时准 确报警， 井下现场都用瓦斯浓度为 1 ． O 的标准气 样对瓦斯传感器和瓦斯报警仪进行标定。 4 ． 3 降低测量结果偏差的措施 在现场瓦斯测量中， 为提高不同测量仪器测量 结果的一致性 ， 制定 以下措施 1 提高监测人员的技术素质， 严格按规程规定 的期限校对瓦斯传感器， 而且要提高校对质量。 2 加强技术培训 ， 纠正测量 中不 良的习惯性做 法， 正确使用瓦斯检定器， 提高光学检定器测量精 度。 3 加强仪器的维护保养和检修工作， 保证下井 仪器、 仪表的完好和准确度。 4 对现场环境复杂， 可能存在氧气不足和二氧 化碳偏大地点， 及时抽取气样进行色谱分析， 根据分 析结果， 指导现场测量， 纠正可能产生的错误偏差。 [ 作者简介] 刘采生 1 9 5 9 一 河北唐 山人 ， 开滦 集团公 司唐 山矿业分公 司高 级技师 1 9 9 2 年毕业于开滦大学机电专业， 曾在 全国煤矿 自 动化 刊 物发表过 MAG一1型 瓦斯排放器技 术改造 [ 收稿日期] 2 O O 6 0 1 0 l l 上接第 2 2页 为 5 O ， 人工捅滤饼为 6 O ， 采用拍打器可达到 9 O 。 3 效果评价 1 减少了材料消耗。解决了滤板、 滤布上存有” 死饼” 和” 循环饼” 的问题 ， 使其负载强度降低， 在滤 板胶条老化， 弹性变小时， 拍打器可有效辅助滤饼脱 落， 从而大大延长了滤板胶条的有效使用寿命， 仅此 项每年可减少费用支出约 9 万元。 2 提高工效， 稳定产品质量。由于整个浮选系 统 比改造前提前 3 0 mi n进入正常运行状态 ， 既减少 了浮选、 过滤岗位司机的设备调节次数， 又有利于浮 选司机的合理操作和各项指标的完成。 3 提高了经济效益。安装拍打器可减少捅滤饼 工人 8 名， 减少劳务费 2 ． 8 8 万元。可使浮精产率提 高 0 ． 】 个百分点， 增产精煤 0 ． 3万 t 以入洗原煤 3 0 0 万 t ／ a 计 ， 以 3 0 0元／ t 精煤计算， 可增加效益 9 O万元 。 [ 作者简介] 李雅 萍， 1 9 7 3 一 ， 女 ， 西山煤矿 总公 司东曲选煤 厂助理机 电工 程师， 1 9 9 6年 7月毕业 于西山联合大学 。 [ 收稿日,] 2 o o 6 -0 2 o 8 27 维普资讯