尚輝

摘要：針對煤礦瓦斯抽采鉆場、支管等抽采流量小和波動大的區(qū)域，介紹了一種GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器檢測系統(tǒng)。簡述了其工作原理和結(jié)構(gòu)特點，另外探討了GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器檢測系統(tǒng)對煤礦廠經(jīng)濟生產(chǎn)的意義，并分析了其在現(xiàn)場的應用。實踐證明該抽放多參數(shù)傳感器能夠提高煤礦瓦斯抽采監(jiān)測的效率，協(xié)助煤礦工作人員的工作。

關鍵詞：GD3型；瓦斯抽放；多參數(shù)；應用

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.10.099

0引言

隨著國家科技的快速發(fā)展和煤礦廠需要評估煤礦瓦斯抽采是否達到排放標準，帶動瓦斯抽放技術(shù)快速發(fā)展的勢頭，與此同時也帶動了瓦斯抽放監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)飛速發(fā)展。最開始瓦斯抽采一般只需要抽采總管的大范圍計量，后來煤礦開采采用區(qū)域計量，并通過評估單元來進行瓦斯抽采。但由于煤礦開采鉆井現(xiàn)場和源頭支管內(nèi)的瓦斯氣體流量較小，最小值低于0.8米/秒，另外，抽采系統(tǒng)工作條件變化使得流量的變化范圍比高達1∶20，因此，針對這些工況條件，要嚴格按要求選擇計量設備。因此需要能夠及時有效的監(jiān)測瓦斯抽放的實際情況的監(jiān)測系統(tǒng)來防止測量精度的誤差大其他能量消耗方面的損失。GD3型瓦斯抽放多參數(shù)傳感器監(jiān)控系統(tǒng)在國有煤礦企業(yè)被廣泛安裝，它能對瓦斯抽放泵房的各種參數(shù)進行集中監(jiān)測，從而控制礦安全生產(chǎn)。但國內(nèi)對GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器檢測系統(tǒng)的研究比較少，本文將探討GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器檢測系統(tǒng)的特點、工作原理以及應用。

1特點

GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控過程中體現(xiàn)出智能化、數(shù)字化和自動化的優(yōu)勢。監(jiān)控主機不僅可以通過網(wǎng)絡遠程控制間接在其他機器上顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和測試數(shù)據(jù)，而且可以通過監(jiān)控網(wǎng)絡上的機器查看與主機相同的內(nèi)容。實時顯示，統(tǒng)計和數(shù)據(jù)處理功能強大，且可長期存儲數(shù)據(jù)。測量精度高、穩(wěn)定性強、連續(xù)集中性。由于其多參數(shù)設計，一個傳感器可以同時研究多個檢測項，同時測量、顯示和傳輸管道介質(zhì)的工況流量、標況流量、管通瓦斯純流量、管道絕對壓力、管道相對壓力、環(huán)境大氣壓等參數(shù)。支持200Hz-1000Hz標準頻率信號輸出和RS485倍號輸出。截面線式測量方式，精度高，插拔重復性好，可靠性高特點。采用活動絲口卡套式接口，使用維護方便。壓損微小，對抽放效果無影響。本質(zhì)防堵設計，工作穩(wěn)定性好，維護量小。調(diào)試方法，校準簡單，可直接在風洞上進行標校。具有故障自診斷功能。

2工作原理

GD3型多參數(shù)傳感器通過高性能微處理器運行。它包括液晶顯示器、鍵盤輸入、數(shù)據(jù)傳輸?shù)缺姸嘟换スδ?。另一方面，它顯示輸出功能被啟用，允許同時測量多個參數(shù)。整個電路采用可靠的電源處理電路，具有防雷和抗電磁干擾功能。整機原理圖如圖1所示。

3意義

瓦斯由于點多面廣結(jié)構(gòu)特點一般管理很困難。另外由于偶然和系統(tǒng)誤差的因素，瓦斯抽采過程中國必須時刻關注瓦斯氣體濃度，防止其不穩(wěn)定性造成一些可怕的事故。過去一般通過人工測量來監(jiān)控瓦斯，一般需要消耗大量的時間和精力，并且也不能及時反饋信息反饋，收集的數(shù)據(jù)誤差大，有時也會造成少報和漏報的現(xiàn)象，因而單靠人工管理風險高。據(jù)報道很多煤礦廠經(jīng)常發(fā)生反應進行過程中不得不停止運行，結(jié)果產(chǎn)量降低，損失增加，并且經(jīng)調(diào)查，這些事故發(fā)生一般是人為因素造成的。所以，為了能夠及時準確地發(fā)現(xiàn)煤礦廠的瓦斯情況，避免各種人為因素造成的不好后果，制定更合理的預防措施，GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器在很多煤礦廠都被安裝。

應用GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器監(jiān)控系統(tǒng)可以真正地實現(xiàn)自動化，能夠在線實時監(jiān)測各個地下管線分支、總管路以及瓦斯常用的各種參數(shù)，包括煤炭開采量、使用量以及排空量。通過遠程實時控制瓦斯排氣泵站，協(xié)助監(jiān)督人員的檢查從而提高工作效率。GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測瓦斯?jié)舛炔粌H可以在監(jiān)控室實現(xiàn)，也可以在現(xiàn)場瓦斯區(qū)實現(xiàn)，這保證了煤礦廠穩(wěn)定安全運行。安裝GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器監(jiān)控系統(tǒng)后可以大大減小人為因素對瓦斯事故的影響。很難追蹤核實過去的數(shù)據(jù)是否真實可靠，也很難找到一些不負責的瓦斯氣體檢查員。但這個監(jiān)控網(wǎng)絡總是可以追查實時數(shù)據(jù)。除此之外，系統(tǒng)反饋信息很容易得到，這樣不僅減少了可避免的損失和一些不負責員工記錄不真實數(shù)據(jù)的誤導，而且提高了經(jīng)濟效益。

4現(xiàn)場應用

4.1傳感器現(xiàn)場適應性分析

煤礦井有很多鉆場，而且每個鉆場包含多個鉆孔，其基本上超過數(shù)百個，這些鉆孔導管的數(shù)量也很多，一般管直徑為D50mm或D100mm。鉆場管道的布置必須根據(jù)現(xiàn)場條件要求進行布置，所以鉆場管道的布置方式有很多。由于煤礦井場地空間有限和嚴格要求以及短的直管段距離，很難實現(xiàn)穩(wěn)定流場；管道內(nèi)流動情況和鉆井分支流量工作條件將隨著抽采進度實時變化，流場受其他方面的排水作業(yè)條件的影響。

鉆井氣體流量測量問題是解決上述討論的客觀條件問題，其核心是選擇儀器。

GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器的使用原理是參照差壓測量方式，皮托管作為測量探桿，不同直徑的皮托管插入的深度不同。所以煤礦抽采管道也有很多。該GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器能夠自動校準流量、壓力等，按照設定校準周期定期校準差壓測量零點，能長期穩(wěn)定地測量，測量下限低至0.3米/秒，測量上限達30米/秒，使那些管道流量波動大的情況得以適用。

4.2現(xiàn)場運行情況分析

在煤礦井下的瓦斯抽放管道內(nèi)，氣體中常含有水、煤灰和其它雜質(zhì)，這些雜質(zhì)經(jīng)常會堵塞傳感器，進而導致測量的結(jié)果不可信；另外紅外瓦斯氣體探頭對氣體中的水比較敏感，一般工作一段時間后傳感器本身性能會受到一定的影響。一般煤礦井工作人員為了反應正常運行只有經(jīng)常更換紅外甲烷傳感器，但這個解決辦法會增加監(jiān)控成本。所以合理處理管道是一個重要問題。經(jīng)過研究，將氣水分離裝置加裝在瓦斯抽放管道取樣處，過濾瓦斯氣體，干燥和清潔通入到巡檢儀的內(nèi)部的氣體，這個措施取得較好效果。

4.3現(xiàn)場運行結(jié)果分析

對比在臨渙煤9136鉆場的現(xiàn)場測試的測量數(shù)據(jù)，觀察長期穩(wěn)定性得知，該GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器在測量流量時表現(xiàn)出工作穩(wěn)定并且壽命長的優(yōu)勢，在小流量測量段有較高的精度，這一特點可以滿足煤礦鉆場及小管道直徑流量計量區(qū)的要求，有較高的利用前景。該GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器檢測系統(tǒng)在山西省、貴州省、寧夏回族自治區(qū)等地都被安裝應用。經(jīng)過運行試驗證明GD3型礦用瓦斯抽放多參數(shù)傳感器工作狀態(tài)比較穩(wěn)定，適合煤礦井瓦斯抽采。

5結(jié)論

GD3型瓦斯抽采多參數(shù)傳感器具有測量下限低、多參數(shù)測量、準確度高、智能等優(yōu)勢，主要適用于小管徑低流速的管道環(huán)境?，F(xiàn)場應用表明，通過運用GD3型瓦斯抽采多參數(shù)傳感器監(jiān)測系統(tǒng)可以有效追蹤瓦斯抽放的實際情況，減輕了煤礦人員監(jiān)控壓力，有效地提高了煤礦瓦斯抽采監(jiān)測的效率，保證了礦井瓦斯抽采系統(tǒng)可靠運行，加快了煤礦瓦斯抽采速度，確保了礦山安全生產(chǎn)。

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