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基本信息
- 項目名稱：
- 煤層殘存瓦斯含量快速準(zhǔn)確測定綜合裝置研制
- 小類：
- 機(jī)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(jìn)球磨機(jī)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(jìn)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(zhǔn)確可靠性。
- 詳細(xì)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(shè)定轉(zhuǎn)速，打開電機(jī)開關(guān)，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(shè)置：所有電磁閥和玻璃旋塞均處于關(guān)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(dǎo)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(guān)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(guān)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(zhǔn)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(zhǔn)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(guān)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(guān)閉電磁閥26，再關(guān)閉干燥機(jī)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(jìn)入吸氣瓶，待穩(wěn)定后關(guān)閉電磁閥24。 6）量筒儲氣：打開電磁閥25（電磁閥6），讓空氣進(jìn)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(jìn)入量筒。當(dāng)吸氣瓶液面達(dá)到最頂端時及時關(guān)閉電磁閥23，再關(guān)閉其他電磁閥。 7）重復(fù)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(zhǔn)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(zhǔn)瓶液體出口處。在夾子夾住水準(zhǔn)管出口的情況下擰動固定螺栓，調(diào)整水準(zhǔn)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(zhǔn)管，使水準(zhǔn)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(zhǔn)管內(nèi)液體太少或太多，可用水準(zhǔn)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(zhǔn)瓶的水位與量管的水位齊平，記下讀數(shù)，關(guān)閉電磁閥23，打開電磁閥20、21、22，抬起水準(zhǔn)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(yīng)注意隨時關(guān)閉，以防水進(jìn)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(yīng)涂滿真空酯，加強(qiáng)密封效果。 5）解吸過程中，解吸量應(yīng)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(yīng)報廢。 6）為加快解吸速度，水準(zhǔn)瓶應(yīng)放在低處。 7）實驗時，水準(zhǔn)瓶和三個量管之間的截止閥和夾子都應(yīng)開啟。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計目的： 目前，在我國常用的煤層殘存瓦斯含量測定儀設(shè)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(jī)粉碎效率低，工作時噪聲大，煤樣罐裝卸不方便，操作復(fù)雜、需要大量時間來完成等缺點，為此我們進(jìn)行了改進(jìn)。 基本思路： 1）改進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)采用無級調(diào)速，可以設(shè)定不同轉(zhuǎn)速，提高粉碎不同煤塊時的效率。 3）改進(jìn)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(jī)直接帶動煤樣罐旋轉(zhuǎn)，提高了工作效率。 技術(shù)關(guān)鍵： 測定儀器的密封性，球磨機(jī)的設(shè)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(jī)參考轉(zhuǎn)速：155±10r/min，粉碎煤樣時間：60min
科學(xué)性、先進(jìn)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(jī)采用無級調(diào)速，可以設(shè)定不同轉(zhuǎn)速，提高粉碎不同煤塊時的效率。 我們通過重復(fù)實驗找到了粉碎煤樣的最佳轉(zhuǎn)速（155±10r/min）；球磨機(jī)采用可調(diào)式減震支架，提高了設(shè)備工作時的穩(wěn)定性；煤樣罐與球磨機(jī)之間采用柔性連接方式,減小了球磨機(jī)工作時的噪聲；改進(jìn)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(jī)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(xué)院大學(xué)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(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明 首先通過球磨機(jī)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(jìn)行數(shù)據(jù)分析進(jìn)行進(jìn)行相關(guān)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(zhǔn)確地測出煤層瓦斯含量，更好地指導(dǎo)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(jìn)行新井或生產(chǎn)礦井新水平的通風(fēng)設(shè)計與抽瓦斯的工程設(shè)計，必須預(yù)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(yù)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(jì)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(xué)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(yīng)接投標(biāo)項目也已制定出一整套瓦斯含量測定裝置，但價格昂貴。
