专利名称：甲烷报警矿灯风速影响试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种便携式照明装置的矿灯，特别是一种甲烷报警矿灯的试验装置。
技术背景 甲烷报警矿灯广泛应用于煤矿井下，具有携带照明和甲烷超限报警功能，使用该设备可随时监测煤矿井下作业场所的甲烷含量，当该甲烷含量达到或超过设定的报警点时，能发出声或光等报警信号，告示作业人员采取必要的防控措施。报警矿灯报警功能主要由载体催化元件和控制电路来实现，而煤矿井下存在风流，风速的大小对催化元件的输出信号有很大影响，如控制电路的自动补偿性能较差，就会导致实际报警点偏离。如设定的报警点是甲烷浓度1.0%，实际可能是甲烷浓度达到1.5%才报警，这种高于设定的报警点才
报警或不报警的状态，就可能会在其他因素的作用下引起瓦斯爆炸，危及人员生命和财产的重大损失。因此甲烷报警矿灯的报警点在风速影响下能否保持稳定，是甲烷报警矿灯的重要技术指标，其性能的优劣直接影响煤矿的安全生产，为此，国家规定对甲烷报警矿灯实行强制性安全标志认证，产品必须取得安全标志认证后方可在煤矿井下使用，而安全标志认证的一项主要内容是对产品进行性能检验，其中包括风速影响试验。[0003] 我国煤炭行业标准MT/T409-2007《甲烷报警矿灯》规定，风速影响试验是将甲烷报警矿灯置于通风试验装置中，该装置中的风速保持8m/s，向试验装置内送入甲烷气体(其浓度由低到高)，同时测试在此风速下甲烷报警矿灯的实际报警点，考核该实际报警点是否在允许的误差范围内。由于试验前不知道报警矿灯的实际报警点的数值，因此试验过程既要保持风速不变，又要不断的调整甲烷气体的浓度，试验过程复杂，现有的试验方法和相应的装置有两种一种是采用敞开式风洞，控制风洞内风速在8m/s，然后向风洞内通入甲烷气体，这种方式无法保证风洞内甲烷气体的浓度符合规定的要求，而且不能测定风洞内甲烷气体的实际浓度，测试结果很不准确；另一种是采用密封式环形风洞，调整风洞内的风速，然后缓慢地向风洞内通入高浓度甲烷气体，当试验样品报警时，再由人工抽取风洞内的气样并测定其甲烷浓度，试验过程完全依靠操作人员手工控制，这种方式很难准确控制通入风洞的甲烷量及风洞内的甲烷浓度，试验结果的准确性也很差
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种甲烷报警矿灯风速影响试验装置，它能准确地控制试验过程中的风速和甲烷气体浓度，减少人员操作产生的误差和不确定性，提高试验效率和试验结果的准确性。 本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是，甲烷报警矿灯风速影响试验装置包括有环形风洞，该风洞内设置有试样，风洞上设置有保持风洞内甲烷混合气体在设定流速的轴流风机和测量风速组件的探头，风洞上连接有可供甲烷气体的样气组件，其特点是装置还包括有一气体分析仪，该气体分析仪分别连接风洞和控制器，该控制器上连接有样气组件，通过控制器的开机设定，在控制器和气体分析仪控制下，试验装置自动完成风洞 内风速调整、风洞内甲烷浓度由低到高的分步调整及浓度的检测、试样报警时发出报警信 号、显示报警时风洞内的甲烷浓度(即报警矿灯的实际报警点)，记录试验日期和时间等信 息。 本实用新型由于实现了试验过程的自动控制，使用本实用新型的技术方案，可准 确地控制风洞内风速和甲烷气体浓度，减少人员操作产生的误差和不确定性，提高试验效 率和试验结果的准确性，同时装置充分利用现有技术和市场供应品，装置增加的设备费用 不大，易于推广使用。

图1是本实用新型甲烷报警矿灯风速影响试验装置示意图。 图2是图1中控制器和相关组成连接框图。 图3是图1装置工作原理图。 图4是图1中控制器的操作面板示意图。 图5是图1中风洞部分示意图。 图6是图5中A-A剖视示意图。
具体实施方式
参照图1，甲烷报警矿灯风速影响试验装置包括有气体分析仪1、测量风速组件2、 控制器3、样气组件4、风洞5和试样6。 气体分析仪1，可采用AGS-08C型甲烷气体分析仪，如图1、2、3所示，该气体分析仪 1经管道连接于风洞5内腔，可自动采集风洞5内甲烷和空气混合气体，并测定其甲烷的浓 度，随之将甲烷浓度转换为模拟信号，气体分析仪1经导线连接有单片机31，即可将上述模 拟信号输入单片机31，由单片机31调节风洞内甲烷气体浓度。 测量风速组件2，如图1、2所示，该组件包括有风速仪21 (如KAN0MAXKA22型热线 式风速仪)和连接于风速仪21的探头22，风速仪21上设置有风速显示屏，可随时显示风洞 5内探头22检测风洞5内的风速。 控制器3，如图2所示，包括有单片机31、电磁阀驱动电路32、风机控制电路33、存
贮器34、时钟35、数码管36、36'、电源开关37和开关组38 ;其中 单片机31，可采用AT89C52型单片机，是控制器3的重要组成； 电磁阀驱动电路32，该电路一端连接单片机31，另一端连接气样组件4的电磁阀
43，单片机31根据气体分析仪1的输出信号控制电磁阀43的开启或关闭，控制样气组件4
的甲烷气体供入风洞5或切断，实现自动调整风洞5内混合气体的甲烷浓度，并在设定时间
内保持甲烷浓度值稳定； 风机控制电路33，该电路一端连接单片机31，另一端连接于风机51的驱动电机， 可通过调压器调节风机51的转速； 存贮器34，可采用CAT24WC256型存贮器，存贮器34连接于单片机31，以记录试验 信息，单片机31上连设有时钟35，可采用PCF8563型时钟日历芯片，以控制试验的计时信 息；[0021] 数码管连接在单片机31并布置在控制器3的操作面板30，其中双排数码管36用 以显示试验日期、时间，单排数码管36'，用以显示试验电压； 电源开关37，连接于220V交流电源，是供入控制器3的主电源，开关组包括风机 开关和气样开关，均连接于单片机31 ;上述各开关均设置在控制器3的操作面板30，方便使 用； 操作面板30，如图4所示，该操作面板30是固设在控制器3的壳体上，操作面板30 上分别布设有双排数码管36，用以显示试验的日期、时间；单排数码管36'用以显示试验 电压；电压调节旋钮用以调节试样6的试验电压；气样调节旋钮用以控制样气组件4通入 风洞5的甲烷气体流量；风速调节旋钮用以通过调压器调节轴流风机的转速，从而控制风 洞5内混合气体的流速；气样组件4的手动开关42、风机开关和电源开关37 ;报警指示灯。 气样组件4，包括有钢瓶41、手动阀42和电磁阀43，钢瓶41存贮甲烷气可经管道、 手动阀42和电磁阀43通入风洞5，并由该二阀组控制甲烷气的通入或切断。 风洞5，如图1、5、6所示，风洞5是一环形密封结构，和现有技术基本相似，其洞体 53内设置有轴流防爆风机51，风机51由控制器3控制其开关或调节转速；风洞5内设置有 样品座54，用以安装被测试的试样6 ;在样品座54上部支架相应试样6的适当位置处固设 有一光敏元件52，该光敏元件52连接于控制器3的单板机31，光敏元件52在试验过程中 能检测到试样6的闪烁光源，并产生信号，从而使操作面板30上的报警指示灯闪烁，该信号 同时传输到单片机31，经电磁阀驱动电路32驱动电磁阀43关闭；风洞体53上还固设有测 量风速组件2的测速探头22，用以检测风洞5内的风速。 试验时 将试样6放置在风洞5内的样品座54上，试样6的电源按正、负极连接在风洞5 的电源接线座上，盖好风洞5的上盖55，使风洞5密封； 按操作面板30的电源开关37，接通试验装置电源，调节电压调节旋钮，使数码管 36'显示数值符合试样6的工作电压；按风机开关，使风洞5内风机51运转；开启风速仪21 的电源开关(风速仪可采用交流或直流电源供电)，探头22开始检测风洞5内的风速，如风 速仪21显示风速大于或小于8m/s，调节操作面板30上的风速调节旋钮，通过调压器调节风 机51的转速，直至风速仪21显示的风速为8±0. lm/s ;调节气样调节旋钮至适当位置(该 旋钮控制甲烷气体流量)； 用专用遥控器调节双排数码管36的上排数码，设定试验日期； 打开样气组件4钢瓶41的手动阀42，甲烷气从控制器3的气样输入接口通入电磁
阀43，再经电磁阀43从风洞5的气体入接头56输送到风洞5内； 开启气体分析仪1的电源，将甲烷报警浓度上、下限设定为0. 85% CH4 1. 10% C4，设定调整间隔为0. 05% C4，将气体分析仪1的流量计调整为0. 5L/min，即气体分析仪 1从风洞5内采集气样的流量为0. 5L/min ; 气体分析仪1自动从风洞5的采样出接头57抽取风洞5的甲烷与空气混合气体， 经样气入口进入气体分析仪1内，并和设定的甲烷浓度进行分析比较，将比较结果转换为 模拟信号传输到控制器1的单片机31，单片机31根据输入信号经电磁阀驱动电路32控制 电磁阀43的开启或关闭； 在上述程序过程中，当风洞1内甲烷浓度达到设定下限浓度后，各部分保持此稳定状态1分钟，如试样6未报警，即操作面板30上报警指示灯未闪烁，控制器1重新开始工作，自动将风洞5内的甲烷气体浓度从0. 85% CH4 1. 10% CH4按0. 05% CH4的间隔逐级调高，直到出现报警； 如在0. 85% CH4 1. 10% CH4范围内未出现报警，则此试样6的报警点偏离规定的报警点，该试样6不合格； 如在0. 85% CH4 1. 10% CH4范围内出现报警，即风洞5内试样6的光源开始闪烁，光敏元件52检测到光源闪烁并产生信号，使操作面板30上的报警指示灯闪烁，同时将信号传输到单片机31，单片机31经电磁阀驱动电路32驱动电磁阀43关闭，此时气体分析仪1上显示的甲烷浓度即该试验甲烷报警矿灯的实际报警点；[0036] 操作面板30上双排数码管36显示试验日期和时间，试验完成。
权利要求一种甲烷报警矿灯风速影响试验装置，该装置包括有环形风洞，该风洞内设置有试样，风洞上设置有保持风洞内甲烷混合气体在设定流速的轴流风机和测量风速组件的探头，风洞上连接有可供甲烷气体的气样组件，其特征在于装置还包括有一气体分析仪(1)，该气体分析仪(1)分别连接风洞(5)和控制器(3)，该控制器(3)上连接有样气组件(4)，通过控制器(3)的开机设定，在控制器(3)和气体分析仪(1)控制下，试验装置自动完成风洞(5)内风速调整、风洞(5)内甲烷浓度由低到高的分步调整及浓度的检测、试样报警时发出报警信号、显示报警时风洞(5)内的甲烷浓度、记录试验日期和时间。
2. 根据权利要求1所述的甲烷报警矿灯风速影响试验装置，其特征是控制器(3)包括有单片机(31)，该单片机(31)经电磁阀驱动电路(32)连接有样气组件(4)的电磁阀(43)，单片机(31)根据输入信号控制电磁阀(43)的开启或关闭，该单片机(31)经风机控制电路(33)连接风机(52)，控制风机(52)的风速，该单片机(31)上连设有存贮器(34)，以记录试验信息，单片机(31)上连设有时钟(35)以控制试验的计时信息，单片机(31)连接有设置在风洞的光敏元件(52)，光敏元件检测到光源闪烁并产生报警信号，并将该信号传输至单片机(31)并驱动电磁阀关闭，单片机(31)连设有双排数码管(36)，显示试验日期、时间，及连接有单排数码管(36')，显示试验电压，单片机(31)还连接有气体分析仪(1)，自动完成风洞内甲烷浓度由低到高的分步调整及浓度的检测，单片机(31)连接有电源开关(37)和开关组(38)。
3. 根据权利要求l所述的甲烷报警矿灯风速影响试验装置，其特征是控制器(3)上设置有一操作面板(30)，该操作面板(30)上分别布设有双排数码管(36)、单排数码管(36')、电压调节旋钮、气样调节旋钮、风速调节旋钮、气样组件(4)的手动开关(42)、风机开关和电源开关(37)。
4. 根据权利要求l所述的甲烷报警矿灯风速影响试验装置，其特征是风洞(5)的样品座(54)上部支架固设有一光敏元件(52)。
5. 根据权利要求l所述的甲烷报警矿灯风速影响试验装置，其特征是风洞(5)的风洞体(53)上固设有一测量风速组件(2)的测速探头(22)。
专利摘要一种甲烷报警矿灯风速影响试验装置，主要解决提高试验效率和试验结果准确性等技术问题，其采用技术方案是装置上设有一气体分析仪，该气体分析仪分别连接风洞和控制器，该控制器上连接有样气组件，通过控制器的开机设定，试验装置自动完成风洞内甲烷浓度由低到高的分步调整及浓度检测，试样报警时提供报警信号和显示报警点，并记录日期、时间等信息，适用于各式甲烷报警矿灯的风速影响试验。
文档编号G01N27/00GK201548507SQ20092021012
公开日2010年8月11日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者杨炳和, 臧财运, 闵建中, 陆鸣, 顾展, 顾苑婷 申请人:煤炭科学研究总院上海分院