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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 煤層殘存瓦斯含量快速準(zhǔn)確測(cè)定綜合裝置研制
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本次創(chuàng)新通過(guò)改進(jìn)球磨機(jī)結(jié)構(gòu)提高了粉碎煤樣的效率，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間。通過(guò)改進(jìn)瓦斯含量測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)，增加輔助性結(jié)構(gòu)，保證了實(shí)驗(yàn)裝置的密封性和控制的高效性以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性。
- 詳細(xì)介紹：
- 使用說(shuō)明： 一、粉碎煤樣過(guò)程 1)稱250g煤樣加入煤樣罐中，設(shè)定轉(zhuǎn)速，打開(kāi)電機(jī)開(kāi)關(guān)，并計(jì)時(shí)； 2)60分鐘后取出煤樣罐，抽取氣體。 二、測(cè)定瓦斯含量過(guò)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(kāi)電源，并檢查煤樣罐的氣密性，若無(wú)漏氣，則將穿刺針頭插入煤樣罐。 1）吸氣系統(tǒng)抽真空：打開(kāi)循環(huán)水泵，導(dǎo)通玻璃閥28、29、31。開(kāi)啟真空泵，再打開(kāi)電磁閥27（電磁閥8）開(kāi)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(jiàn)上傳圖片） 1—超級(jí)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(gè)量管都能有水流通過(guò)，依次打開(kāi)電磁閥22、21、20（實(shí)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(guò)下方的閥門來(lái)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(kāi)啟真空泵18，打開(kāi)干燥劑后面的玻璃閥32，再打開(kāi)電磁閥26（電磁閥7）。等真空瓶快滿時(shí)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(kāi)穿刺針頭3旁邊的玻璃閥33。 5）吸氣瓶吸氣：打開(kāi)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(chǔ)氣：打開(kāi)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(kāi)電磁閥21、22、23（電磁閥2、3、4，也可以只打開(kāi)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(shí)及時(shí)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(gè)量管同時(shí)使用時(shí)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(dòng)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(kāi)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(guò)程中如果水準(zhǔn)管內(nèi)液體太少或太多，可用水準(zhǔn)瓶來(lái)調(diào)節(jié)）。 9）如果三個(gè)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(kāi)電磁閥20、21、22，抬起水準(zhǔn)瓶，排掉解吸氣體（同時(shí)，用注射器采樣，分析其成分），重新解吸。 三、注意事項(xiàng) 1）電磁閥5不能輕易打開(kāi)，需要打開(kāi)時(shí)，應(yīng)注意隨時(shí)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(kāi)，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(lái)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(guò)程中，解吸量應(yīng)呈下降趨勢(shì)，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(bào)廢。 6）為加快解吸速度，水準(zhǔn)瓶應(yīng)放在低處。 7）實(shí)驗(yàn)時(shí)，水準(zhǔn)瓶和三個(gè)量管之間的截止閥和夾子都應(yīng)開(kāi)啟。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的： 目前，在我國(guó)常用的煤層殘存瓦斯含量測(cè)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(shí)噪聲大，煤樣罐裝卸不方便，操作復(fù)雜、需要大量時(shí)間來(lái)完成等缺點(diǎn)，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?cè)瓉?lái)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(jiǎn)化。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1）瓦斯含量測(cè)定裝置將絕大部分旋塞改成電磁閥，并集中用電路控制臺(tái)進(jìn)行控制；增加了新的冷卻循環(huán)系統(tǒng)、水位測(cè)量裝置、樣罐固定架、循環(huán)水與大氣溫度測(cè)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(wú)級(jí)調(diào)速，可以設(shè)定不同轉(zhuǎn)速，提高粉碎不同煤塊時(shí)的效率。 3）改進(jìn)煤樣罐的裝夾結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)煤樣罐的快速裝夾，使操作簡(jiǎn)化。 4）去掉皮帶傳動(dòng)，電機(jī)直接帶動(dòng)煤樣罐旋轉(zhuǎn)，提高了工作效率。 技術(shù)關(guān)鍵： 測(cè)定儀器的密封性，球磨機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，操作流程的簡(jiǎn)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(shí)間：60min
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1）測(cè)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(cè)量裝置、煤樣罐固定架、循環(huán)水與大氣溫度測(cè) 定的溫度表氣流控制閥等輔助性裝置，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為真實(shí)可靠。 2）煤樣粉碎裝置電機(jī)采用無(wú)級(jí)調(diào)速，可以設(shè)定不同轉(zhuǎn)速，提高粉碎不同煤塊時(shí)的效率。 我們通過(guò)重復(fù)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)的噪聲；改進(jìn)煤樣罐的裝夾結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)煤樣罐的快速裝夾，使操作簡(jiǎn)化；去掉皮帶傳動(dòng)，電機(jī)直接帶動(dòng)煤樣罐旋轉(zhuǎn)，提高了工作效率。
獲獎(jiǎng)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(jìng)賽中獲得二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 圖片 現(xiàn)場(chǎng)演示 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明 首先通過(guò)球磨機(jī)粉碎從煤礦中采集的煤樣，再通過(guò)煤層瓦斯含量測(cè)定儀按照規(guī)定的操作流程測(cè)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(shí)間?？梢詭椭夹g(shù)人員快速準(zhǔn)確地測(cè)出煤層瓦斯含量，更好地指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)。我國(guó)煤礦資源豐富，礦井較多，安全問(wèn)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(jì)與抽瓦斯的工程設(shè)計(jì)，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(duì)礦井瓦斯涌出量做出正確的預(yù)測(cè)，對(duì)煤產(chǎn)地瓦斯資源作出評(píng)價(jià)。所以有著很好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 目前，在我國(guó)常用的煤層殘存瓦斯含量測(cè)定儀為煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷貉兄?，該儀器的密封性能已不能滿足實(shí)驗(yàn)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(xiàng)目也已制定出一整套瓦斯含量測(cè)定裝置，但價(jià)格昂貴。
