束管監測系統

為確保礦井安全生產，井下環境監測需設一套束管監測系統，主要利用色譜分析技術對井下氣體成份的分析，實現CO、CO2、CH4、O2、N2（計算值）等氣體含量的24小時線上連續監測，對其含量變化情況進行預測。

基本介紹

• 中文名：束管監測系統
• 外文名：Tube Bundle Monitoring System
• 電源：220V±5%
• 溫度：10-35℃
• 相對溫度：≤90%

簡介

系統採用高精度、低漂移的煤礦專用氣相色譜儀，能夠在早期監測到自燃的臨界點。

束管監測點設在回採工作面。

煤礦自燃火災束管監測系統說明

用途

該系統廣泛適用於大、中、小各類煤礦自然火災預報和防治工作。利用氣相色譜技術對井下監測地點的O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等氣體含量實現24小時連續循環監測，經過對自然發火標誌氣體的分析，及時預測預報發火點的溫度變化，為煤礦自然火災和礦井瓦斯事故的防治工作提供科學依據。

組成

主要有粉塵過濾器、單管、束管、水蒸氣過濾器、分路箱、抽氣泵、氣體採樣控制櫃、監控電腦、束管專用色譜儀、列印輸出設備、網卡、系統軟體等組成。

主要功能

1）束管負壓採樣（目前已研發出正壓輸氣採樣技術）、色譜分析，無需任何電化學感測器；

2）自然火災預報功能：通過對氣體的分析，及時準確的預測火源溫度變化情況；

3）系統自動控制24小時線上監測；

4）輸出功能齊全：產生正常分析、束管分析、趨勢分析報表及趨勢圖等11種圖表；

5）具有氣體含量超限自動報警功能；

6）資料庫記錄個數無限制，對歷史數據進行分析比較；

7）具有聯網功能：實現分析數據共享， 為領導決策提供依據，並可實現與礦井安全監控系統聯網。

8）色譜儀自編程功能。

9）火災瓦斯爆炸危險程度的判別。

10）井下管路最大採樣距離30公里。

主要技術參數

1）控制束管監測路束：12-30路（可擴充）；

2）運行時間：24小時連續監測或人工設定；

3）分析氣體成分：CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等。

4）色譜儀檢測限≤0.1PPM；

5）系統誤差≤1.5%；

運行環境

1）電源：220V±5%，380V±10% 50Hz交流電；

2）總功率：≤2.5KW（不含抽氣泵）；

3）溫度：10-35℃；

4）相對溫度≤90%；

5）微機：P4以上原裝機或工控機。

國內發展歷程

20世紀80年代初,我國研製成功並套用了束管監測煤層自然發火系統,對煤層自燃隱患預測預報的效果較好。我國最先套用的紅外束管監測系統有KHY-1、KHY-2型和ASZ型等。因它們是為大型礦井監測設計的，全套設備複雜，管理技術要求較高，裝備費用較昂貴。並且，系統對煤層自燃隱患的各種標誌性氣體分析精度相對較低，感測器元件壽命短，需經常更換，不能跟蹤檢測預報等。雖然後來又開發出適用於小型礦井的KHY-3型，但同樣存在系統分析精度較低、感測器壽命短等問題。

進入20世紀90年代以來，在總結、分析紅外束管監測系統存在的問題的前提下，在微機自動控制、色譜儀高精度分析、束管負壓採樣和分析成分較多等高新技術基礎上，開發出的具有井下任意地點的O₂、N₂、CH₄、CO、CO₂、C₂H₄、C₂H₆、C₂H₂ 等氣體含量實現24h連續循環監測，準確判定和分析煤層自然火災的標誌性氣體，及時預測預報發火隱患程度的高技術專利的ZS32F煤礦束管監測系統，不僅測定組分多，精確度高，可對煤層的自燃趨勢實施跟蹤監測預報，且可查找、確定自燃標誌性氣體。

礦用束管正壓與負壓輸氣研究

為了更好的幫助煤礦專業人員了解正壓與負壓束管在氣體採樣方面的基本性能,從而可以在煤礦自燃火災監測領域上有更好的套用,設計了2個試驗分別測試正壓與負壓束管長度與採樣時間的關係、束管長度與穩定採樣流量的關係;然後用2個經驗函式擬合了2個試驗的相關數據,並且根據擬合的函式對正壓與負壓束管的性能進行了比較和分析。試驗表明,正壓輸氣系統在相同長度下,無論採樣時間還是採樣流量都大大優於負壓輸氣系統。

（1）正壓輸氣的方式是在井下樣氣的採集速度上優於負壓輸氣方式，而且隨著束管長度的增加，正壓輸氣的優勢越大；

（2）在標氣採樣流量穩定後，正壓輸氣方式的流量是負壓輸氣方式的10~20倍，而且在長度越長時，正壓輸氣優勢越大；

（3）在束管達到一定長度後，正壓與負壓輸氣流量將達到一個極限最小值，其中負壓輸氣方式的流量將不能滿足一些氣體分析儀器的最低流量要求。