矿井CH4、CO、O2检测仪等仪表2013.9.24分析

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矿井CH4、CO、O2检测仪等仪器要点第一节光学甲烷检测仪

第二节便携式甲烷检测仪第三节便携式氧检测仪第四节一氧化碳检测仪矿井光学甲烷检测仪(光学气机)第一节光学甲烷检测仪一、光学甲烷检测仪的特点及其结构(一)光学甲烷检测仪的功能和特点

甲烷检测器的功能是测量空气中甲烷的浓度，也可以测量二氧化碳等其他气体的浓度的仪器。 该仪器特点：携带方便，操作简单，安全可靠，且有足够的精度； 但是，结构复杂，维护不方便。 测定甲烷浓度的范围分为0~10% (精度0.01% )和0~100% (精度0.1% )两种。 导游词：

1856年，法国人雅明(Jamin )利用布鲁斯特干涉条纹制作了干涉仪； 是有名的雅明干涉仪。

1927年，日本东京理化大学的土井老师改进了雅明干涉仪，在保持同样精度的情况下将体积缩小了一半，而且容易调整，适合携带。 之后，日本理工化学研究厅(理研)基于土井的改良制造了便携式干涉仪，1951年、1952年分别开发了理研17、18型，之后相继开发了理研21、28型。 1953年中科院仪器馆成功仿制了理研的10L型甲烷检定仪，抚顺煤矿安全仪器厂于1966年正式投入生产。 我国煤矿使用的光学甲烷鉴定器型号较多，主要有抚顺安仪厂的AQG-1型、西安煤矿仪器厂的GWJ-1型、日本理研18型等。

AQG-1型甲烷检定仪因性能稳定、精度高、坚固耐用而得到广泛应用。 这里以AQG-1型为例进行说明。 )二)光学甲烷检定仪的结构光学甲烷检定仪

有很多种类，其外形和内部结构基本相同。

AQG-1型甲烷检测仪外形为矩形盒，由气路、光路和回路三大系统组成。 1、气路系统

空中传输系统由进气管、进气管、水分吸收管、二氧化碳吸收管、进气胶球、气室(包括甲烷室和空气室)和毛细管等构成。 2、光路系统光路系统：

由光源、聚光镜、平面镜、平行玻璃、气室、折射棱镜组、反射棱镜组、望远镜系统组成。 3、电路系统

其功能和作用是为光路提供电源。 系统由干电池、灯泡、光源盖、光源开关、微型阅读开关组成。 (三)甲烷鉴定器主要部件的名称、作用：

照明装置组：在机器不产生干涉条纹的光源部分，灯泡额定电压为1.35V，带0.3A光屏的聚光镜组：收集光源提高亮度。 平面镜组：光线通过这面镜子分裂成两条光线，在镜座的作用下，这面镜子向后倾斜了55度。

棱镜组：将平面镜射出的2列光束以90度反射2次后，折回平面镜。 反射棱镜组：用于调节光谱的位置。

物镜)通过调节物镜支架，干涉条纹在分化版上清晰成像的测量微镜组)转动微动手柄时，齿轮带动刻度盘和测量显微玻璃支架，使其偏转，产生光线偏转，移动干涉条纹的主要占1% 目镜组：具有放大作用，容易观察。 旋转后视镜基座调节屈光度，观察光谱。 在0~10%的范围内共计11条刻线。 吸收管组：内吸收管中有氯化钙或硅胶，吸收水分； 在外吸收管里放入石灰，吸

接受二氧化碳。

气室组：共分三格两侧为气室，中间安装有甲烷室为平衡气室内大气压的碟形管路。 按钮组：分为上下两个按钮，分别用于控制千分尺和光源系统的照明电路。 (四)甲烷检定仪技术参数

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5、甲烷鉴定仪允许规定误差：甲烷含量允许误差的范围%以上0~10.051~40.14~70.27~100.3二、光学甲烷鉴定仪工作原理

甲烷探测器是根据光干涉原理制作的。 其结构：从光源1发出的光经过聚光透镜2到达平面镜3，通过其反射和折射成为2束光，分别通过空气室和甲烷室，经过折射棱镜6折射到反射棱镜7，反射到望远系统8。 光路差的结果是在物镜的焦点面上产生干涉条纹。

以空气室和甲烷室均充入新鲜空气形成的条纹为基准(0)，由于充入甲烷室时，空气室的新鲜空气和甲烷室的含甲烷空气密度不同，导致它们的折射率不同，从而导致光路不同，干涉根据干涉条纹位移的距离可以测量甲烷的浓度。 用标线片读取位移的大小，其数值为测量的甲烷浓度。 (七)药品规定及识别内吸收管路中有氯化钙或硅胶，吸收水分； 在外吸收管中加入石灰，吸收CO2。 药品颗粒以大小3~5mm为宜。 过大的气体与药品接触不充分，过小的气体通过时阻力过大，药末容易进入气室。 纳石灰在粉红色强碱失效后颜色会变浅，变成牙齿的黄色。 氯化钙因白色块状失效，发粘。 硅胶白色或蓝色失效变成粉红色。 (八) AQG—1型甲烷鉴定仪检测气体时，是否应注意这些问题？

(1)测量空气湿度过大，干涉条纹不明显时，可根据需要在仪器外部再增加一根氯化钙吸收管。 此外，光源各部件的接触不良、灯泡的位移会影响干涉条纹的清晰度。 (2)测得甲烷读数高于实际浓度，原因：钠石灰失效或吸收能力下降； 空气从盘管堵塞的吸气球或吸气球到气室之间泄漏。

(3)测定的甲烷读数低于实际浓度。 原因：气室安装的碟形管路与橡胶塞及气室各接头存在破裂漏气； 甲烷流入、出口和进气球漏气，接头不能充分渗透其他气体； 调整零位时进入的空气不新鲜，空气和甲烷室之间混合空气。 )4)空气中氧浓度的变化严重影响甲烷测量结果，氧浓度下降时，读数会产生正值偏差矿井便携式甲烷检测仪(燃气便携式仪器)第二节便携式甲烷检测仪一、便携式甲烷检测仪的特点和种类

便携式甲烷检测仪是一种便携式可连续自动测量甲烷浓度的全电子仪器，具有操作方便、读取直观、工作可靠、体积小、重量轻、维护方便等特点。 便携式甲烷检测仪种类繁多，根据检测原理可分为热催化式、导热式和半导体气敏元件式三类：热催化便携式甲烷检测仪测量范围：0~4%CH4或0~5%CH4，用于低浓度甲烷的测量。 导热便携式甲烷检定仪测量范围：

0~100%CH4，用于高浓度甲烷的测定。 导热便携式甲烷检定仪，元件寿命长，无催化剂中毒现象。 二.便携式甲烷检定仪的结构和工作原理1、热催化式

热催化式甲烷检定仪由传感器、电源、放大电路、报警电路、显示电路等部分组成。 其中，传感器是机器的主要部分，与甲烷直接接触反应，将甲烷浓度值转换为电能，经放大电路放大后传送至显示和报警电路。 当甲烷浓度低于4%时，其电路中的电桥输出电压与甲烷浓度成正比关系。

当甲烷浓度超过4%时，回路中桥输出电压和甲烷浓度不再成比例关系。 因此，热催化式甲烷检定仪只能用于低浓度甲烷的测定。 2、热传导式

导热甲烷检测仪与热催化甲烷检测仪结构基本相同，由传感器、电源、放大电路、报警电路、显示电路等部分组成。 甲烷含量越高，电路中的电桥越不平衡，输出的电流越大，根据电流的大小可以知道空气中甲烷含量的值。 利用该原理制作的检定仪一般常用于高浓度甲烷的检定。 第三节氧检测仪煤矿井下常用的测定氧浓度的检测仪有甲烷、氧两用检测仪和OX-8C型矿山氧检测仪两种。 一.甲烷氧两用装置

1、甲烷、氧两用检测报警器的功能和特点甲烷、氧两用检测报警器是一种集监测甲烷浓度、氧含量两种功能于一体的便携式报警器，可同时连续测量环境中甲烷浓度和氧含量。

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沼气、氧气两用的检测报警器可随身携带，并可固定某点或抬高至某点进行检测。 意识到危险极限时，为了不发生危险迅速退出。 随着井深的增加，大气压力也随之增加，因此在实际测量时修正由于井深的差异引起的误差。 一、甲烷氧双用器二、OX-8C型矿井测氧仪1、OX-8C型矿井测氧仪的功能和特点

OX-8C型矿井测氧仪是外形小、质量轻、便于携带、精度高、寿命长的特点。 是在矿井中测量空气中氧量的专用仪器。 测量范围：0~25%(0.5 )探头寿命不少于6个月。

第四节一氧化碳检测仪

发生煤矿火灾、甲烷、煤尘爆炸事故时，会产生大量一氧化碳气体。

一氧化碳无色、无味、有剧毒，对人身危害极大。 因此，为了保证矿工的安全，及时检测矿工一氧化碳是重要的手段。 现行检测一氧化碳的手段主要有：束线检测一氧化碳检测器抽油泵采样、色谱分析一氧化碳检测管。 一.二氧化碳检测仪的结构和种类

根据原理分为电化学、红外线吸收气敏半导体型的安装方式有便携式和固定型两种。

LTJ-300型便携式甲烷检测报警器是一种应用电化学原理实现空气中一氧化碳气体含量测量和超限自动报警的便携式仪器。 具有读取快速、直观、准确、连续监测等特点。 显示范围：0~0.0003%CO； 报警范围： 0.210-4 CO~1.510-3内，可任意调整。 警报方式断续音响信号。

LTJ-300型便携式甲烷检测报警器为长方形，左上部有报警指示灯，右上部有传感器中央3位数字显示窗，设备右侧设有电源开关。 二.一氧化碳检定管

井下有害气体多采用抽油泵采集气样，用色谱仪分析。 一氧化碳检测管主要有比长式和比色式两种。 在井下现场比长式检定管使用得更多。 1、抽油泵

泵的结构由铝合金管和气密性良好的活塞等组成。 一次提取50mL的气体样品。 活塞杆有10个等分刻度，表示进气样品的毫升数。 三通阀有三个位置，阀门平放时，抽取气体样品；阀门指向垂直位置，通过活塞将气体样品通过检定管插孔挤出； 当阀门处于45位置时，处于密闭状态，此时，可以将气体样本带到安全的地方进行检定。 水泵

1-； 气体入口； 2-检定管插孔3-三通阀手柄； 比5-色板6-温度计2，一氧化碳检定管

一氧化碳检测管由壶、堵塞物、保护胶、隔离层、指示剂和刻度等构成。 盒子是用中性玻璃加工的。 堵塞物为玻璃丝布仿生棉或耐酸涤纶，它对管内物质起固定作用。 检定管除了刻度外，还有测量上限(0.05%CO )。 1 2 3 4 5 6

一氧化碳检测管

1-堵塞物2-活性炭3-硅胶4-清除剂5-玻璃粉6-指示剂3、测定方法

)1)在测量地点往复活塞2~3次，使吸引泵内充满待测气体，将阀门扭到45的位置。 )2)打开一氧化碳检定管两端封口，露出标有“0”刻度的一端

进入孔，将阀门拧到垂直位置。

)3)在100s下以50mL的均匀速度送入检定管。 )4)送气后，检定管路内棕环上端所示数字，直接读取被测气体中的一氧化碳浓度。

若被测气体中一氧化碳浓度大于检定管上限，即气体样品尚未送入检定管，全部变色，应先考虑反病毒措施，然后缩小送气量和送气时间进行测量。 测量管的读数乘以缩小倍数即为被测量气体的一氧化碳浓度值。