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矿井瓦斯检测仪及其使用
教案

矿井瓦斯监测仪及其使用
第一节 光学瓦斯检测仪及其使用
一、光学甲烷检测仪的特点及构造
1、光学甲烷检测仪的功能和特点
光学甲烷检测仪是用来测定甲烷浓度，也可测定其他气体浓度的一种仪器。按其测量甲烷浓度的范围，分为0~10%（精度0.01%）和0~100%（精度0.1%）两种。这种仪器的特点是携带方便，操作简单，安全可靠，但构造复杂，维修不便。
2、光学甲烷检测仪的构造
光学甲烷检测仪有很多种类，我国生产的主要有AQG-1型和AWJ型，其外形和内部构造基本相同。AQG-1型甲烷检测仪外形是个矩形盒子，由气路、光路和电路三大系统组成。
（1）、气路系统。由吸气管、进气管、水分吸收管、二氧化碳吸收管、吸气橡皮球、气室和毛细管等组成。
（2）、光路系统。由光源、聚光镜、平面镜、平行玻璃、气室、折光棱镜组 、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。该系统由电池、灯泡、光源盖、光源电门和微读数电门等组成。
瓦斯鉴定器主要部件的名称、作用：
照明装置组：是仪器产生干涉条纹的光源部分，灯泡的额定电压1.35V，0.3A带光屏的聚光镜组：汇集光源，使之增强亮度。
平面镜组：光线经过此镜分裂为两束光线，由于镜座的作用，该镜向后倾斜55度。
折光棱镜组：将平面镜射出的两列光束经两次90度反射后，折回平面镜上。
反射棱镜组：用于调节光谱的位置。
物镜组：调节镜座可使干涉条纹在分化版上成像清晰
测微镜组：转动微动手轮时，因齿轮带动刻度盘和测微玻璃座，使其偏转，产生光线的偏折，使干涉条纹移动主要供测定1%以下的微数使用。
目镜组：起放大作用，便于观察。通过旋转镜座调节视度，看清光谱。在0~10%范围共2１道刻线
吸收管组：内吸收管装有氯化钙或硅胶，用以吸收水分；外吸收管装纳石灰，用以吸收CO2。
气室组：共分三格两侧为空气室，中间为瓦斯室为平衡气室内的大气压力，装有盘型管。
按钮组：分为上下两个按钮，分别用来控制测微和光源系统的照明电路。
二、光学甲烷检测仪的工作原理
光学甲烷检测仪是根据光干涉原理制成的。其工作原理如下：
由光源发出的光，经聚光镜到达平面镜，并经其反射和折射形成两束光，分别通过空气室和甲烷室，再经折光棱镜折射到反射棱镜，最后反射给望远镜系统。由于光程差的结果，在物镜的焦平面上将产生干涉条纹。
由于光的折射率与空气介质的密度有直接关系，如果以空气室和甲烷室都充入新鲜空气产生的条纹为基准（对零），那么，当含有甲烷的空气冲入甲烷室时，由于空气室中的新鲜空气与甲烷室中的含有甲烷的空气的密度不同，他们的折射率不同，因而光程也就不同，于是干涉条纹产生位移，从目镜中可以看到干涉条纹移动的距离。由于干涉条纹的位移大小与瓦斯浓度的高低成正比关系，所以，根据干涉条纹的移动距离就可以测知甲烷的浓度。我们在分划板上读出位移的大小，其数值就是测定的甲烷浓度。
三、光学甲烷检测仪的使用
1、使用光学甲烷检测仪前的五项准备工作：
（1）检查药品是否失效，发现失效应及时更换。
（2）进行气密检查：一手堵住进气孔一手挤压吸气球，1min不膨胀还原为合格
（3）电源是否充足，光谱是否清晰：安装电池按下按钮由目镜观察，旋转保护玻璃框调整视度达到数字最清晰，干涉条纹清晰。
（4）清洗气室，校对基线：必须在与测定地区温差不超过10℃的新鲜空气清洗气室。一般在井底车场进行。
（5）、对零：按下微读数盘的零位刻度线与指标线重合；然后观察目镜，转动主调螺杆，将干涉条纹最黑的一条与分化板上的零位对准，记住。旋上护盖使用中不得再动，以免零位变动。
2、使用光学甲烷检测仪测定瓦斯浓度
测瓦斯方法:（1）把胶管伸到要检查的地点挤压气球7-8次,（2）按电门,观察光谱移动距离。浓度不超过一分时,转动微动手轮,把光谱基线对到零位,读出瓦斯几厘。如光谱移动超过整分的位置时,转动微动手轮,把光谱的基准线对到整分位置,然后观察微动刻度盘,就可读出几分几厘。
3、测二氧化碳方法:（1）在需测量地点先测瓦斯含量;（2）甩掉苏打石灰附管,测出混合气体的含量;（3）从混合气体中减去瓦斯含量,乘以系数0.955,就是二氧化碳含量。注:测二氧化碳时,测瓦斯和混合气体要在同一地点、同一位置进行。
4、光学甲烷检测仪发生零位漂移的原因和预防方法
零位漂移俗称“跑正”或“跑负”，会造成测定结果不准，发生零位漂移的常见原因有：
（1）、仪器空气室内不新鲜，毛细管失去作用；
（2）、“对零”是的地点与待测地点的温度和压力相差较大；
（3）、甲烷室气路不畅通。
防止零位漂移的方法有：
（1）、经常用新鲜空气清洗空气室，不要连班使用一个检定器；
（2）、仪器对零时，应尽量在与待测地点温度和压力相近的地方进行；
（3）、经常检查检定器的气路，发现不畅通或堵塞要及时修理。
5、校准光学甲烷检测仪测得的甲烷浓度值
光学甲烷检测仪是在1个标准大气压（1.013×105pa）和温度20℃的条件下标定的。当被测地点的大气压力超过1.013×105pa_+100pa、温度超过20℃+2℃范围时，应当进行修正。
6、光学甲烷检测仪的常见故障及排除方法
（1）、检查药品时，如果药品失效，会发现药品的颗粒变小成粉或胶接在一起，应及时更换，否则可能使测定瓦斯数值偏高，有时会阻塞进气管路。
(2)、气密检查时，如果发现漏气，应找出漏气的部位，及时处理，如管头漏气应将管头切掉按好。
（3）、检查光路时，无光，可能是灯泡坏，电池无电，电门坏等。
（4）当发现干涉条纹无法归零，或干涉条纹和分划板的刻线不平行时，不要摔打检测仪，应找专职校对人员调校。
（5）、当目镜内出现雾气时，应找专职人员修理。
四、使用和保养光学甲烷检测仪应注意的问题
1、携带和使用时，防止与其他硬物碰撞；
2、干涉条纹不清晰，是空气湿度大，光学玻璃上有雾粒或灰尘附在上面，应由修理人员擦拭，或调整光路系统；
3、测定时，因含有其他气体而影响测定值，可加装其他类药物进行吸收；
4、氧气浓度的影响。氧气每降低1%，测量结果将偏大0.2%。
5、大气压的影响。
6、火区的影响。（偏大很多）
7、高浓度二氧化碳的影响。
8、仪器要定期由计量部门按计量检定规程进行校正。（每年１次）
校正仪器操作程序
一、操作程序：
接受操作命令→瓦斯鉴定器使用前的检查：（1）检查药品是否失效（2）进行气密检查（3）电源是否充足，光谱是否清晰（4）清洗气室，校对基线→检查瓦斯→在需测地点距顶板20厘米处挤压气球7-8次→按电门,观察光谱移动距离→浓度不超过一分时,转动微动手轮,把光谱基线对到零位,读出瓦斯几厘→如光谱移动超过整分的位置时,把光谱的基准线对到整分位置,然后观察微动刻度盘,就可读出几分几厘→检查 二氧化碳→在需测地点距底板20厘米处先测瓦斯含量→甩掉苏打石灰附管,测出混合气体的含量→从混合气体中减去瓦斯含量,乘以系数0.955,即为二氧化碳含量。（在测二氧化碳时,测瓦斯和混合气体要在同一地点、同一位置进行。）→操作完毕
（二）瓦斯检定器的技术参数
AQG—1型瓦斯鉴定器主要技术数据：
1、精度为：       万分之一
2、刻度最低为：  0.02%
3、测量的范围：　0~10%
4、目测：       0.01%
5、瓦斯鉴定器的允许规定误差：
瓦斯含量                      允许误差的范围%以上
0~1                        　± 0.05
1~4                          ±0.1
4~7                          ±0.2
7~10                         ±0.3
AQG—2型瓦斯鉴定器主要技术数据：
1、目镜分化板刻度最低为：   5%
  2、测量的范围：         0~100%
  3、测微刻度盘最小值       0.2%
  4、瓦斯鉴定器的允许规定误差：
  瓦斯含量               允许误差的范围%以上
    0~10                        ± 0.5
    >10~40                    ±1
    >40~70                      ±2
  >70~100                     ±3
（七）药品的规定及识别
内吸收管装有氯化钙或硅胶，用以吸收水分；外吸收管装纳石灰，用以吸收CO2。药品颗粒规定大小3~5mm为合适。太大气体与药品接触不充分，太小气体通过时阻力太大且药末容易进入气室。纳石灰为粉红色强碱失效时颜色变浅成为牙黄色。氯化钙为白色块状失效变黏发潮。硅胶为白色或蓝色失效变为粉红色。
（八）AQG—1型瓦斯鉴定器检测气体时应注意那些问题？
（1）如测定空气湿度过大，干涉条纹不清晰，必要时可以在仪器外部再增加一只氯化钙吸收管。另外光源各部件接触不良、灯泡移位都会影响干涉条纹的清晰。
（2）所测甲烷读数比实际浓度偏高，原因：钠石灰失效或吸收能力降低；盘型管被堵；吸气球或吸气球到气室之间漏气。
（3）所测甲烷读数比实际浓度偏低，原因：气室上所装的盘型管合橡胶堵头以及与空气室各个接头有破裂漏气现象；瓦斯进、出口合吸气球漏气，接头不紧渗入其他气体；调整零位时进入的空气不新鲜，或空气与瓦斯室之间串气。
（4）空气之中的氧气浓度的变化对甲烷测定的结果影响很大当氧气浓度降低时，读数产生正值偏差

第二节 便携式甲烷检测仪及其使用
一、 便携仪式甲烷检测仪的特点和种类
便携仪是一种携带式可连续自动测定环境中瓦斯浓度的全电子仪器，具有操作方便、读数直观、工作可靠、体积小、质量轻、维修方便等特点。
按测量原理可分为：热催化式、热导式、及半导体气敏元件三大类。
二、 便携式甲烷检测仪的构造和工作原理
1、 热催化式
热催化式甲烷检测仪是由传感器、电源、放大电路、报警电路、显示电路等部分构成。主要部分是催化元件。
热催化元件是用铂丝按一定的几何参数绕制的螺旋圈、外部涂以氧化铝浆并经煅烧而成的一定形状的耐温多孔载体。其表面上浸渍有一种铂、钯催化剂。因为这种检测元件表面呈黑色，所以被称为黑元件。除黑元件外，在仪器的甲烷检测室中，还有一个与检测元件构造相同，但表面没有涂催化剂的补偿元件，称白元件。黑白两个元件分别接在一个电桥的两个相邻的桥臂上，而电桥的另外两个桥臂分别接入适当的电阻。它们共同组成的测量电桥如图　　　　　
当一定的工作电流通过检测元件（黑元件）时，其表面即被加热到一定的温度，而这时当含有瓦斯的空气接触到检测元件表面时，便被催化燃烧，燃烧放出的热量又过来进一步使元件的温度升高，使铂丝的电阻值明显增加，于是电桥失去平衡，输出一定的电压。电桥输出的电压与瓦斯的浓度基本上呈正比关系。一般用于低浓度甲烷检测。
２、热导式甲烷传感器与热催化式的异同
与热催化式甲烷传感器的构造基本相同，热导式甲烷传感器也是由传感器、电源、放大电路、显示及报警电路组成。区别在于它们的原理不同。

热导式传感器是根据矿井空气的热导系数随瓦斯含量不同而不同这一特性，通过测量这个变化来达到测量瓦斯含量的目的。由于当瓦斯浓度低时两臂的比较不明显，所以利用这种原理制成的检测仪器常用于检测高浓度瓦斯的检测。
三、 便携式甲烷检测仪的使用
１、 使用前的要求
使用前，首先在清洁空气中打开电源，预热１５分钟，观察指示是否为零，如有偏差，则要调整点位器使其归零。
２、 使用方法和步骤
测量时，用手将仪器的传感器部位举至或悬挂在测量处，经十几秒钟的自然扩散，即可读数，也可由工作人员随身携带，瓦斯超限发出声、光报警时，再重点监视环境瓦斯，或采取相应措施。
３、 使用时应注意的事项
（１）、要保护好仪器，携带和使用时严谨摔打、碰撞，严禁被水浇淋或浸泡。
（２）、当使用中发现电压不足时，仪器应立即停止使用，避免电池过放而缩短使用寿命。
（３）、仪器应定期调校（一般每７天）。
（４）、当环境中瓦斯浓度和Ｈ２Ｓ含量超过规定值时，仪器应停止使用。
（５）、在检查过程中要注意顶板情况，注意自身安全。
（６）当瓦斯浓度超过规定值时，应迅速撤离，并及时处理或回报。
（７）、当闻到有其他特殊的气味时，也要迅速撤离，然后查明原因。
４、常见故障及排除方法
一般出现故障时，不允许井下维修，应上井交专职人员维修。
四、 便携仪的日常维护
（１）、爱护，经常保持仪器清洁。
（２）、及时进行检验，保持其精度。
（３）、在通风干燥处保存。
（４）、发现电池无电时，应及时充电。