專利名稱：甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種便攜式照明裝置的礦燈，特別是一種甲烷報警礦燈的試驗裝置。
技術(shù)背景 甲烷報警礦燈廣泛應(yīng)用于煤礦井下，具有攜帶照明和甲烷超限報警功能，使用該 設(shè)備可隨時監(jiān)測煤礦井下各作業(yè)場所的甲烷含量，當(dāng)甲烷含量達(dá)到或超過設(shè)定的報警點 時，能發(fā)出聲音或光閃爍等報警信號，告示作業(yè)人員采取必要的防控措施。甲烷報警礦燈的 報警功能主要由載體催化元件和控制電路來實現(xiàn)，由于載體催化元件是熱催化元件，其工 作的穩(wěn)定性和可靠性差異較大，加上煤礦井下其它有毒有害氣體如硫化氫、一氧化碳等對 催化元件的影響，甲烷報警礦燈在實際使用中實際的報警點經(jīng)常會偏離設(shè)定的報警點，例 如設(shè)定的報警點是甲烷濃度1. 0%，實際可能是甲烷濃度0. 5%或1. 5%才報警，當(dāng)甲烷濃 度低于設(shè)定的報警點產(chǎn)生報警時，其無為的干涉會影響正常作業(yè)，當(dāng)甲烷濃度高于設(shè)定的 報警點產(chǎn)生報警時，作業(yè)人員未能及時采取防控措施，可能會引起互斯爆炸，危及人身安全 和造成財產(chǎn)重大損失。因此甲烷報警礦燈報警性能的穩(wěn)定性是其重要技術(shù)指標(biāo)，其性能的 優(yōu)劣直接影響煤礦井下的安全生產(chǎn)。為此，國家規(guī)定對甲烷報警礦燈實行強制安全標(biāo)志認(rèn) 證，產(chǎn)品必須取得安全標(biāo)志認(rèn)證后方可在煤礦井下使用，而安全標(biāo)志認(rèn)證的一項主要內(nèi)容 是對產(chǎn)品進(jìn)行性能試驗，其中包括穩(wěn)定性試驗。 我國煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T409-2007《甲烷報警礦燈》規(guī)定，穩(wěn)定性試驗是將甲烷報 警礦燈置于甲烷濃度0.3% 0.7%的氣體環(huán)境中，每天通電11小時，關(guān)閉13小時，共試驗 12天，S卩12個周期，然后測試其報警點的偏離值是否在允許范圍內(nèi)?，F(xiàn)有的試驗裝置包括 有密封的工作氣室、攪拌風(fēng)扇、甲烷氣體測定儀等組成，試驗是依靠人工操作進(jìn)行，首先向 工作氣室通入甲烷氣體，隨之啟動攪拌風(fēng)扇進(jìn)行攪拌，直至工作氣室內(nèi)氣體均勻分布，再用 光干涉甲烷氣體測定儀分析工作氣室內(nèi)甲烷濃度是否在規(guī)定范圍內(nèi)，如不在規(guī)定范圍內(nèi)， 需重復(fù)進(jìn)行調(diào)整直至符合規(guī)定要求，在調(diào)整好甲烷濃度后，將放置在工作氣室內(nèi)的試驗樣 品接通電源，通電保持連續(xù)11小時，再關(guān)閉13小時，完成一個試驗程序，然后，再重復(fù)上述 步驟進(jìn)行下一個試驗程序，試驗共進(jìn)行12天，現(xiàn)有的試驗裝置的操作過程復(fù)雜，在一個長 時間的試驗過程中，人工操作的勞動強度大、試驗控制的準(zhǔn)確性差
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種改進(jìn)的甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝 置，它能明顯地降低試驗操作者的勞動強度，提高工作效率，最大限度地減少由于人員操作 產(chǎn)生的誤差和不確定性，提高試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。 本實用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置 包括有置放試驗樣品的工作氣室，該工作氣室內(nèi)設(shè)置有風(fēng)扇，該工作氣室上還連接有可供 甲烷氣的氣樣組件，其特點是該裝置還包括有一氣體分析儀，該氣體分析儀分別連接有工作氣室和控制器，該控制器連接有氣樣組件，所述的氣體分析儀自動采集工作氣室內(nèi)的甲 烷混合氣體并和設(shè)定的報警甲烷濃度分析比較，該比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號輸入控制器， 控制器控制樣氣組件的電磁開啟或關(guān)閉，調(diào)節(jié)工作氣室內(nèi)甲烷混合氣體的甲烷濃度穩(wěn)定在 設(shè)定值，并按設(shè)定的試驗程序，控制器自動接通或關(guān)閉試驗樣品電源，試驗周期，試驗時間 等信息存儲在控制器。試驗時，甲烷濃度穩(wěn)定在設(shè)定值后，控制器按設(shè)定的試驗程序，即由 控制器讀取時鐘信息并開始計時，連續(xù)運行達(dá)11小時后，控制器發(fā)出信號關(guān)閉試樣電源， 當(dāng)該試樣電源關(guān)閉達(dá)13小時后，控制器再次發(fā)出信號再開啟試驗電源，如此連續(xù)運行12個 周期完成甲烷報警礦燈的穩(wěn)定性試驗。 本實用新型在整個試驗過程中自動控制工作氣室內(nèi)甲烷混合氣體的甲烷濃度并 保持穩(wěn)定，自動控制試驗的周期和時間，自動貯存試驗信息，取代傳統(tǒng)的人工操作，使用本 實用新型提供的裝置，可以使甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗的勞動強度降至最低，同時能最大 限度地減少人員操作產(chǎn)生的誤差和不確定性，提高了試驗效率和試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，本實 用新型提供的技術(shù)方案，充分利用現(xiàn)有技術(shù)提供的條件，設(shè)備和采用的元器件均為現(xiàn)有產(chǎn) 品或市場供應(yīng)品，在經(jīng)濟(jì)上不會給使用者帶來過多的負(fù)擔(dān)，有利推廣采用。

圖1是本實用新型甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置示意圖。 圖2是圖1中各組成部分連接結(jié)構(gòu)框圖。 圖3是圖1裝置的原理框圖。 圖4是圖1中控制器的控制面板示意圖。
具體實施方式
參照圖1、2，甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置包括有氣體分析儀1、 UPS電源2、控制 器3、試驗樣品4、工作氣室5、氣樣組件6。 氣體分析儀l，可采用QGS-08C型甲烷氣體分析儀，其樣氣采集管道和分析后返回 管道和工作氣室連通，其信號輸出經(jīng)導(dǎo)線和控制器3的單板機31連接，用以將氣體分析儀 1的比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號輸入單板機31。 UPS電源2，是不間斷供電裝置，連接于控制器3和電源，其蓄電池容量可保證試驗 裝置連續(xù)運行48小時以上，當(dāng)試驗過程中發(fā)生斷電，UPS電源2立刻開始工作，保證試驗不 受影響。 控制器3，包括有單片機31 、開關(guān)組32、電磁閥驅(qū)動電路33、風(fēng)扇驅(qū)動電路34、存貯 器35、時鐘36、樣品電源驅(qū)動電路37、 RS232接口 38、數(shù)碼管39和面板30，其中 單片機31，可為AT89C52型單片機，該單片機31分別連設(shè)控制器3中各組成，是控 制器3的核心器件； 開關(guān)組32包括有啟動開關(guān)、氣樣開關(guān)和風(fēng)扇開關(guān)，分別連接于單片機31 ; 電磁閥驅(qū)動電路33，其一端連接于單板機31，另一端和樣氣組件6的電磁閥63連
接，以控制樣氣的開或關(guān)； 風(fēng)扇驅(qū)動電路34，其一端連接于單板機31 ，另一端連接有工作氣室5內(nèi)的風(fēng)扇52， 以控制風(fēng)扇52的開或關(guān)；[0019] 存貯器35，可采用CAT24WC256型存儲器，該存貯器35和單板機31連接，可自動記 錄試驗周期和時間等信息； 時鐘36，可采用PCF8563型時鐘日歷芯片，該時鐘36和單板機31連接，實現(xiàn)試驗 過程的計時； 樣品電源驅(qū)動電路37，其一端連接于單板機31，另一端經(jīng)繼電器和電壓調(diào)節(jié)旋鈕 連接于樣品，用以控制樣品電源的開或關(guān)； 在控制器3上還設(shè)置有RS232接口 38，用以將試驗周期、試驗時間等信息傳輸?shù)接?算機保存和處理，以查詢試驗信息；設(shè)置在控制面板30上的雙數(shù)碼管39，用以顯示試驗的 運行時間，單數(shù)碼管39'顯示試驗電壓； 控制器3設(shè)置有一控制面板30，如圖4，該控制面板30上設(shè)置有開關(guān)組32、氣樣調(diào) 節(jié)旋鈕、一組電壓調(diào)節(jié)旋鈕(圖示為3個)、一組電壓數(shù)碼管39'(單排數(shù)碼管)和計時數(shù) 碼管39雙排數(shù)碼管，其設(shè)置可便于操作和監(jiān)控。 試驗樣品(試樣)4，是安設(shè)在密封的工作氣室5內(nèi)，可根據(jù)實際需選擇其數(shù)量，圖 l示試樣4的數(shù)量為3個。 工作氣室5，是一密封的氣室體51、風(fēng)扇52和連接管路構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有技術(shù)相 似。 氣樣組件6，包括有鋼瓶61、手動閥62和電磁閥63，其中鋼瓶61的結(jié)構(gòu)和功能均
和現(xiàn)有技術(shù)相同或相似，閥件的設(shè)置可提供試驗操作方便和實現(xiàn)自動控制。 裝置的試驗運行(對照圖1 、 2 、 3 、 4); 將試驗樣品4放置在工作氣室5，將試樣的電源按正、負(fù)極連接在接線座； 按控制面板30的電源按鈕，接通電源，調(diào)節(jié)"電壓"調(diào)節(jié)旋鈕，供電源電壓試樣4的
工作電壓； 按"氣樣"按鈕接通氣體通道，調(diào)節(jié)"氣樣調(diào)節(jié)"旋鈕至合適位置(該旋鈕控制甲 烷氣體的流量)； 按"風(fēng)機"按鈕，使工作氣室5內(nèi)風(fēng)扇52開始運轉(zhuǎn)； 用專用遙控器調(diào)節(jié)數(shù)碼管39的上排數(shù)碼管，設(shè)定試驗開始日期； 按"啟動"按鈕開啟控制器3的控制系統(tǒng)； 開啟氣體分析儀l的電源，設(shè)置甲烷報警濃度為O. 5% (試驗要求工作氣室5內(nèi)甲 烷濃度為O. 3% 0. 7%，取平均值)，將氣體分析儀上流量計調(diào)整為0. 5L/min，即采樣的氣 體流量為0. 5L/min ; 打開樣氣組件6的鋼瓶61的手動閥62，甲烷氣體可經(jīng)電磁閥63通入工作氣室5， 再經(jīng)風(fēng)扇52攪拌，甲烷氣體可均勻分布在工作氣室5的內(nèi)腔； 氣體分析儀l由控制器3控制抽取工作氣室5內(nèi)少量的甲烷與空氣的混合氣并和 設(shè)定的甲烷濃度進(jìn)行分析比較，分析后的氣體從氣體分析儀1返回工作氣室5，同時將比較 結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號，該信號輸入到單片機31，單片機31根據(jù)輸入信號經(jīng)電磁閥驅(qū)動電路 33開啟或關(guān)閉氣樣組件6的電磁閥63，即氣體分析儀1測試的甲烷濃度低于0. 5%時，電磁 閥63保持開啟，使甲烷氣體繼續(xù)進(jìn)入工作氣室5，當(dāng)氣體分析儀測試的甲烷濃度高于0. 5% 時，電磁閥63將關(guān)閉，使甲烷氣體不再通入工作氣室5 ; 當(dāng)氣體分析儀1顯示的甲烷濃度達(dá)到設(shè)定值時，控制器3的單片機31發(fā)出指令，使時鐘36開始計時，控制面板30上的數(shù)碼管39的下排數(shù)碼開始顯示試驗運行時間； 當(dāng)連續(xù)工作11小時后，單片機31從時鐘36讀取信號，經(jīng)樣品電源驅(qū)動電路37的 繼電器關(guān)閉試驗樣品4的工作電源； 當(dāng)試驗樣品4的電源連續(xù)關(guān)閉時間達(dá)到13小時后，單片機31從時鐘36讀取信號， 經(jīng)樣品電源驅(qū)動電器37的繼電器開啟試驗樣品4的工作電源，進(jìn)行下一周期的試驗； 從上述第1周期的時鐘36開始計時起，依次連續(xù)循環(huán)試驗運行12個周期，完成標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定的試驗，然后測試其報警點的偏離是否在允許范圍內(nèi)。 試驗運行過程中，控制器31始終處于工作狀態(tài)，自動完成工作氣室5內(nèi)甲烷濃度 的檢測和調(diào)整，試驗周期和時間自動記錄在存貯器35內(nèi)，并可通過通訊接口 RS232接口連 接到計算機，可處理和查詢試驗信息；試驗過程中如發(fā)生斷電，UPS電源2立刻開始為試驗 裝置供電，UPS電源2的蓄電池可保證試驗持續(xù)運行48小時以上。
權(quán)利要求一種甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置，該裝置包括有一置放試驗樣品的工作氣室，該工作氣室內(nèi)設(shè)置有風(fēng)扇，該工作氣室上還連接有可供甲烷氣的氣樣組件，其特征在于裝置還包括有一氣體分析儀(1)，該氣體分析儀(1)分別連接有工作氣室(5)和控制器(3)，該控制器(3)連接有氣樣組件(6)，所述的氣體分析儀(1)自動采集工作氣室(5)內(nèi)的甲烷混合氣體并與設(shè)定的報警甲烷濃度分析比較，該比較結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號輸入控制器(3)，控制器(3)控制樣氣組件(6)的電磁閥(63)開啟或關(guān)閉，調(diào)節(jié)工作氣室(5)內(nèi)甲烷混合氣體的甲烷濃度穩(wěn)定在設(shè)定值，并按設(shè)定的試驗程序，控制器(3)自動接通或關(guān)閉試驗樣品電源，試驗周期、試驗時間等信息存儲在控制器(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置，其特征是控制器(3)包括有單片機(31)，單片機(31)經(jīng)電磁閥驅(qū)動電路(31)連接有樣氣組件(6)的電磁閥(63)控制該電磁閥(63)開啟或關(guān)閉，單片機(31)經(jīng)風(fēng)扇驅(qū)動電路(34)連接有工作氣室(5)內(nèi)的風(fēng)扇(52)控制該風(fēng)扇(52)的開或關(guān)，單片機(31)上設(shè)置有存貯器(35)，該存貯器(35)自動記錄試驗周期和時間，單片機(31)上設(shè)置有時鐘(36)和數(shù)碼管(39)實現(xiàn)試驗運行或關(guān)閉的計時和顯示，單片機(31)還連接有樣品電源驅(qū)動電路(37)，該電路控制試驗樣品(4)的試驗電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置，其特征是控制器(3)的單板機(31)上設(shè)置有RS232通訊接口 (38)，該通訊接口 (38)連接計算機以保存和處理試驗信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置，其特征是控制器(3)設(shè)置有控制面板(30)，該控制面板(30)上設(shè)置有開關(guān)組(32)、氣樣調(diào)節(jié)旋鈕、樣品電壓調(diào)節(jié)旋鈕、數(shù)碼管39和計時顯示屏。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置，其特征是控制器(3)上設(shè)置有UPS電源(2)。
專利摘要一種甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗裝置，主要解決提高試驗工作效率等技術(shù)問題，其采用技術(shù)方案是該裝置包括有一氣體分析儀，該分析儀分別連接有工作氣室和控制器，該控制器連接有氣樣組件，氣體分析儀自動采集工作室內(nèi)氣樣并和設(shè)定報警甲烷濃度分析比較，該比較信號輸入控制器，以控制樣氣開或關(guān)，使工作氣室內(nèi)甲烷濃度在設(shè)定值，控制器自動接通或關(guān)閉試樣電源，試驗周期、時間信息存貯在控制器，適用于各式甲烷報警礦燈穩(wěn)定性試驗。
文檔編號G01R31/44GK201535816SQ20092021012
公開日2010年7月28日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者夏文剛, 臧財運, 閔建中, 陸鳴, 顧展, 顧苑婷 申請人:煤炭科學(xué)研究總院上海分院