新型红外瓦斯检测仪的原理与设计

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文章编号:1001-0874(2000)04-0026-02

煤矿机电

2000年第4期

新型红外瓦斯检测仪的原理与设计

王璞1,黄鹤全1,钱建勋2

(1.兖矿集团公司科技中心,山东邹城273500;2.兖矿集团公司南屯煤矿,山东邹城273515)

摘要:简述红外气体分析器的基本原理和结构;针对煤矿井下粉尘、水汽等的影响,提出适合煤

矿井下使用的气体分析器的性能指标;阐述红外气体分析器在测量矿井甲烷气体浓度中的应用,

以及红外技术在煤矿中的应用前景和潜在市场。关键词:红外技术;气体分析;瓦斯检测仪;原理中图分类号:TD712+.55文献标识码:B

1红外气体分析器的原理

,该物质的分子和转动能量,同一种物质对不同波长的红外辐射吸收程度不同,如果将不同波长的红外辐射按顺序通过某物质,逐一测量其吸收程度,并记录下来,就得到了该物质在测定波长范围内的吸收光谱曲线。

每种物质都有特定的吸收光谱,例如:在2～14μm范围内,CO2有三个吸收峰值,即2.78μm,4.28μm,14.3μm;CO的吸收峰值在4.65μm处;SO2的吸收峰值有两个,4.0μm和7.35μm;CH4吸收峰值在3.39因此,可以根据各种气体光谱曲μm。线上某些特定波长处吸收峰值的变化来判断气体的浓度。

在非色散红外吸收法中,气体对红外辐射的吸采用矿用隔爆型变频调速装置的风机调速系统具有显著的节能效果,以西山煤电(集团)有限责任公司屯兰矿运巷掘进为例,比用传统方法作业(图3曲线f2)节约电量8.58万kWh。以该巷道掘进速度,一个队年节约电量为21.45万kWh,全矿局扇年节约电量为85.8万kWh,合计人民币25.74万元。而且,变频调速装置的应用,提高了自动化程度,减轻了操作人员的劳动强度

,

节省了大量的人力和物力,具有显著的社会效益。

660V/1140V矿用隔爆型变频调速装置在局扇的应用仅仅是煤矿交流变频技术应用的开端,随着该装置技术的成熟,必将在更广泛领域得到应用与推广。

参考文献:

[1]张立,等.现代电力电子技术—器件、电路及应用[M].

因此在巷道掘进过程中,根据工作面的实际情

况调节风机转速,减小电动机输出功率,达到节能的目的。采用矿用隔爆型变频调速装置控制风机的方法,可与风压或瓦斯探头及监控网络等连接,形成适合煤矿井下生产的风机调速系统,该系统考虑风机出口处装一节铁皮风筒,其间安装压力传感器。风机调速系统原理图如图5所示。

图5局扇调速系统原理图

P-压力传感器;BP-矿用隔爆型变频调速装置;KM和KB-三相交流接触器;M-风机电动机

北京:科学出版社,1992

[2]J.M.D.MurphyandF.G.Turnbull.PowerElectronic

ControlofACMotors[M].PergamonPress,1988

图3的f2就是该调速系统的风机运行功率曲线。

4结论

作者简介:达善荣(1960-),高级工程师。1983年毕业于西安矿业学院机械制造专业,现任西山煤电(集团)有限责任公司兰屯矿机电副矿长。

(收稿日期:2000-05-10;责任编辑:胡昌炽)

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收遵循朗泊-比尔定律:

I=I0exp(-kcL)

降,因此每隔一段时间就要用标准气体进行零点和

[1]

式中:I0—红外辐射的初始能量;

I—红外辐射被气体吸收后的能量;k—与气体及辐射波长有关的常数;c—被测气体的浓度;

L—辐射通过气体层的厚度。

灵敏度的校正。

针对现有瓦斯传感器存在的问题,矿用新型红外甲烷传感器被作为煤矿安全关键技术的研究列入了国家“九五”攻关项目。利用红外技术进行矿井气体分析本身就具有优良的特性,它能测量多种气体,测量范围宽,灵敏度高,测量精度高,响应速度快,有良好的选择性,能进行连续分析和自动控制,不会中毒,便于操作维护,使用寿命长。

新型的矿用红外甲烷传感器借鉴现有的红外气体分析器的设计思路,,使用以对传感器的零点和,有,有与矿井监控系。以下是新型矿用红外甲烷传感器设计中的几个关键点:

(1)光源:光源采用红外发光二极管,红外发光

由[1]式可知:通过检测红外辐射经气体吸收后的辐射强度,就可计算出被测气体的浓度。红外气体分析器是基于物质对红外辐射有选择的原理,它的工作波长是预先确定的,测量的对象是一种或几种预先确定的物质,可以作连续的定量分析。

2(1),,,必须在,、防潮装置。如果采用开放式气室,还要考虑到高湿度下镜片的防露问题。

(2)红外气体分析器必须有防爆功能,封闭式

二极管的峰值波长在3.39采用μm至3.9μm之间。红外发光二极管使整机的功耗大大降低,满足整机的本安性能要求。

(2)气室:气室采用敞开式,省去了气泵和复杂

气室采用气泵和管道抽气的传统方法,使整机的电功率和体积都比较大,再加上防爆外壳,显得更加笨重,不便于井下使用。因此,红外气体分析器除了要具备防爆功能外,还要使整体结构轻巧,不宜采用传统的设计。

(3)红外气体分析器要作为矿井环境监测系统中的传感器,必须具有这类传感器应有的一系列指标和报警功能,应能输出适当的信号制式与目前煤矿所用的监测系统兼容。

3新型的矿用红外甲烷传感器

的气路,使整机体积小,功耗低,方便携带。

(3)光路:采用单光源、双探测器、双滤光片的双光路系统。光源由单片机控制发出调制光,省去了调制装置。3.39μm滤光片和3.9μm滤光片相应地把光学系统变成了两个光路 …… 此处隐藏：889字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……