用于測(cè)試煤樣瓦斯吸附解吸規(guī)律的伺服測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于瓦斯吸附解吸測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測(cè)試煤樣瓦斯吸附解吸規(guī)律的伺服測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤體瓦斯解吸規(guī)律為煤層瓦斯含量與壓力測(cè)定、煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)和煤層氣資源勘探開(kāi)發(fā)等提供了理論依據(jù)。目前人們對(duì)煤體的吸附解吸規(guī)律進(jìn)行了大量的研究，一方面根據(jù)瓦斯解吸規(guī)律計(jì)算損失瓦斯量，另一方面根據(jù)瓦斯解吸規(guī)律尋求突出危險(xiǎn)預(yù)測(cè)指標(biāo)及其臨界值?，F(xiàn)階段煤體瓦斯解吸規(guī)律的研究方法主要采用吸附-解吸實(shí)驗(yàn)方法，而研究煤體的瓦斯解吸初期規(guī)律主要是測(cè)量煤樣瓦斯的解吸速率和解吸量，目前煤樣瓦斯解吸速率和解吸量的測(cè)定裝置是瓦斯解吸儀，該設(shè)備的技術(shù)已經(jīng)很成熟，而瓦斯解吸量的測(cè)量大部分采用標(biāo)有刻度的量筒，使用這類裝置尚存在以下不足之處:1、試驗(yàn)人員要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力來(lái)記錄數(shù)據(jù)，通過(guò)人工讀數(shù)所存在的誤差大，而且不能實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù);2、在讀取量筒內(nèi)液體體積的刻度時(shí)，由于排水法而造成量筒內(nèi)液面的波動(dòng)，會(huì)影響試驗(yàn)人員讀取數(shù)據(jù)，尤其是瓦斯初始解吸階段瓦斯解吸量較大時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員很難精確讀取數(shù)據(jù);3、目前用排水法測(cè)量氣體體積，當(dāng)氣體的壓力大于一個(gè)大氣壓時(shí)才能把水排出，使得煤樣解吸出來(lái)的瓦斯氣體大于一個(gè)大氣壓，此時(shí)的瓦斯氣體體積會(huì)發(fā)生變化，存在誤差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)數(shù)據(jù)精確，能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，并且確保煤樣解吸出的瓦斯氣體在一個(gè)大氣壓條件下的用于測(cè)試煤樣瓦斯吸附解吸規(guī)律的伺服測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:用于測(cè)試煤樣瓦斯吸附解吸規(guī)律的伺服測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，包括瓦斯供給裝置、抽真空裝置、瓦斯吸附裝置、瓦斯解吸測(cè)量裝置和電控裝置;瓦斯供給裝置包括高壓瓦斯罐和充氣罐，高壓瓦斯罐與充氣罐之間通過(guò)導(dǎo)氣管連通，高壓瓦斯罐的出氣端設(shè)有開(kāi)關(guān)閥門，高壓瓦斯罐與充氣罐之間的導(dǎo)氣管上沿瓦斯流通方向依次串聯(lián)設(shè)有減壓閥、第一氣壓表、第一三通閥門和第一閥門；抽真空裝置包括真空栗和真空計(jì)，真空栗通過(guò)導(dǎo)氣管與第一三通閥門連通，真空計(jì)設(shè)在真空栗與第一三通閥門之間的導(dǎo)氣管上，真空計(jì)與真空栗之間的導(dǎo)氣管上設(shè)有第二閥門；瓦斯吸附裝置包括煤樣罐，充氣罐與煤樣罐之間通過(guò)導(dǎo)氣管連通，充氣罐與煤樣罐之間的導(dǎo)氣管上沿瓦斯流通方向依次串聯(lián)設(shè)有第二氣壓表、第三閥門、第二三通閥門、第四閥門和第三氣壓表；瓦斯解吸測(cè)量裝置包括儲(chǔ)水容器、集水容器、電子天平、伺服電機(jī)、固定支架和導(dǎo)水管，儲(chǔ)水容器呈密閉結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)水容器頂部設(shè)有進(jìn)水管，進(jìn)水管上設(shè)有進(jìn)水閥門，儲(chǔ)水容器頂端通過(guò)導(dǎo)氣管與第二三通閥門連通，儲(chǔ)水容器與第二三通閥門之間的導(dǎo)氣管上設(shè)有第五閥門，儲(chǔ)水容器上連接有數(shù)字壓力計(jì)，儲(chǔ)水容器底部設(shè)有排水管，排水管與導(dǎo)水管連通，導(dǎo)水管為軟管并設(shè)置在固定支架內(nèi)，固定支架底端固定連接在伺服電機(jī)的輸出軸上，伺服電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線連接有伺服驅(qū)動(dòng)器，集水容器上部敞口并位于導(dǎo)水管出口處的下方，集水容器設(shè)置在電子天平上，數(shù)字壓力計(jì)、伺服驅(qū)動(dòng)器和電子天平分別通過(guò)導(dǎo)線與電控裝置連接。
[0005]電控裝置采用計(jì)算機(jī)或單片機(jī)或PLC或集成電路。
[0006]采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0007]1、本實(shí)用新型的用于測(cè)試煤樣瓦斯吸附解吸規(guī)律的伺服測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)包括瓦斯供給裝置、抽真空裝置、瓦斯吸附裝置、瓦斯解吸測(cè)量裝置和電控裝置，瓦斯供給裝置利用高壓瓦斯罐提供瓦斯氣體，通過(guò)減壓閥將瓦斯壓力調(diào)節(jié)到試驗(yàn)所需的壓力大小，并充入充氣罐內(nèi)，利用充氣罐向煤樣中注入瓦斯氣體，這樣使得煤樣充分吸附瓦斯直至達(dá)到吸附平衡;抽真空裝置利用真空栗對(duì)整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行脫氣處理，確保試驗(yàn)過(guò)程中只有瓦斯氣體參與到試驗(yàn)中，從而排除其他氣體對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾;瓦斯吸附裝置用于煤樣的瓦斯吸附解吸試驗(yàn);瓦斯解吸測(cè)量裝置用于測(cè)量瓦斯解吸速率和解吸量；電控裝置用于實(shí)時(shí)采集、儲(chǔ)存并顯示瓦斯氣體解吸量及解吸速率；
[0008]2、本實(shí)用新型采用瓦斯解吸測(cè)量裝置，開(kāi)始進(jìn)行瓦斯解吸試驗(yàn)后，解吸出來(lái)的瓦斯氣體通過(guò)導(dǎo)氣管進(jìn)入儲(chǔ)水容器的上部，使儲(chǔ)水容器頂部瓦斯壓力升高，數(shù)字壓力計(jì)將檢測(cè)到的解吸瓦斯氣體壓力升高后的值實(shí)時(shí)傳輸給電控裝置，電控裝置通過(guò)控制伺服驅(qū)動(dòng)器使得伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于固定支架底端固定在伺服電機(jī)的輸出軸上，導(dǎo)水管及固定支架跟隨伺服電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，儲(chǔ)水容器內(nèi)的液態(tài)水經(jīng)排水管及導(dǎo)水管排出流入到集水容器內(nèi)，導(dǎo)水管內(nèi)的水位和儲(chǔ)水容器中的水位由于相連通而始終位于同一平面上，實(shí)現(xiàn)解吸瓦斯氣體保持在一個(gè)大氣壓下，避免了解吸出的瓦斯氣體體積發(fā)生變化，電子天平將集水容器內(nèi)液態(tài)水的質(zhì)量增加值及集水容器內(nèi)液態(tài)水的累積質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給電控裝置，電控裝置將電子天平傳輸?shù)脑囼?yàn)數(shù)據(jù)換算成瓦斯解吸量和解吸速率并實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了瓦斯解吸速率和瓦斯解吸量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)顯示，采用上述裝置，數(shù)據(jù)采集精確快捷，避免了人工讀數(shù)所存在的誤差，提高了試驗(yàn)的準(zhǔn)確率，節(jié)省了數(shù)據(jù)處理時(shí)間，便于科研人員更好地分析試驗(yàn)結(jié)果。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，本實(shí)用新型的用于測(cè)試煤樣瓦斯吸附解吸規(guī)律的伺服測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，包括瓦斯供給裝置、抽真空裝置、瓦斯吸附裝置、瓦斯解吸測(cè)量裝置和電控裝置I;瓦斯供給裝置包括高壓瓦斯罐2和充氣罐3，高壓瓦斯罐2與充氣罐3之間通過(guò)導(dǎo)氣管4連通，高壓瓦斯罐2的出氣端設(shè)有開(kāi)關(guān)閥門5，高壓瓦斯罐2與充氣罐3之間的導(dǎo)氣管4上沿瓦斯流通方向依次串聯(lián)設(shè)有減壓閥6、第一氣壓表7、第一三通閥門8和第一閥門9;抽真空裝置包括真空栗10和真空計(jì)11，真空栗10通過(guò)導(dǎo)氣管4與第一三通閥門8連通，真空計(jì)11設(shè)在真空栗10與第一三通閥門8之間的導(dǎo)氣管4上，真空計(jì)11與真空栗10之間的導(dǎo)氣管4上設(shè)有第二閥門12;瓦斯吸附裝置包括煤樣罐13，充氣罐3與煤樣罐13之間通過(guò)導(dǎo)氣管4連通，充氣罐3與煤樣罐13之間的導(dǎo)氣管4上沿瓦斯流通方向依次串聯(lián)設(shè)有第二氣壓表14、第三閥門15、第二三通閥門16、第四閥門17和第三氣壓表18;瓦斯解吸測(cè)量裝置包括儲(chǔ)水容器19、集水容器20、電子天平21、伺服電機(jī)22、固定支架23和導(dǎo)水管24，儲(chǔ)水容器19呈密閉結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)水容器19頂部設(shè)有進(jìn)水管25，進(jìn)水管25上設(shè)有進(jìn)水閥門26，儲(chǔ)水容器19頂端通過(guò)導(dǎo)氣管4與第二三通閥門16連通，儲(chǔ)水容器19與第二三通閥門16之間的導(dǎo)氣管4上設(shè)有第五閥門27，儲(chǔ)水容器19上連接有數(shù)字壓力計(jì)28，儲(chǔ)水容器19底部設(shè)有排水管29，排水管29與導(dǎo)水管24連通，導(dǎo)水管24為軟管并設(shè)置在固定支架23內(nèi)，固定支架23底端固定連接在伺服電機(jī)22的輸出軸上，伺服電機(jī)22通過(guò)導(dǎo)線連接有伺服驅(qū)動(dòng)器30，集水容器20上部敞口并位于導(dǎo)水管24出口處的下方，集水容器20設(shè)置在電子天平21上，數(shù)字壓力計(jì)28、伺服驅(qū)動(dòng)器30和電子天平21分別通過(guò)導(dǎo)線與電控裝置I連接。高壓瓦斯罐2內(nèi)充入的瓦斯氣體為市售甲烷標(biāo)準(zhǔn)氣，體積為40L/瓶，純度299.99%,導(dǎo)氣管4的耐壓值在60MPa以上。
[0011]電控裝置I采用計(jì)算機(jī)或單片機(jī)或PLC或集成電路。
[0012]其中真空栗10、伺服電機(jī)22、伺服驅(qū)動(dòng)器30、電子天平21和數(shù)字壓力計(jì)28等均為本領(lǐng)域現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)，其具體結(jié)構(gòu)不再詳述。
[0013]用于測(cè)試煤樣瓦斯吸附解吸規(guī)律的伺服測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法依次包括以下步驟:
[0014]( I)在井下采掘工作面上鉆取塊狀新鮮煤樣，進(jìn)行嚴(yán)密封裝后送至地面實(shí)驗(yàn)室，將新鮮煤樣粉碎、篩分成不同的粒度，檢查試驗(yàn)系統(tǒng)確保試驗(yàn)系統(tǒng)連接可靠，并用氦氣檢查試驗(yàn)系統(tǒng)的氣密性確保試驗(yàn)系統(tǒng)氣密性良好；
[0015](2)在煤樣罐13中裝填煤樣；
[0016](3)打開(kāi)進(jìn)水閥門26通過(guò)進(jìn)水管25向儲(chǔ)水容器19中注滿液態(tài)水31，然后關(guān)閉進(jìn)水閥門26;