光學瓦斯檢定器的使用

光學瓦斯檢定器的使用

2010.3.25主要內(nèi)容瓦斯基本概念及性質(zhì)瓦斯爆炸條件及機理光學瓦斯檢定器的構(gòu)造與原理光學瓦斯檢定器的操作1.瓦斯基本概念及性質(zhì)1.1瓦斯的基本概念概念：“井下以甲烷（CH4）為主的有毒、有害氣體的總稱，有時單獨指甲烷”。來源：主要來源于煤層及圍巖內(nèi)涌出到礦井中的氣體。此外，礦井生產(chǎn)中產(chǎn)生的氣體如放炮產(chǎn)生的炮煙等，井下空氣與煤、巖、礦用材料等反應生成的氣體以及井下人員呼吸生成的氣體也是礦井瓦斯的重要來源。1.2瓦斯的性質(zhì)無色、無味、無嗅的氣體，標準狀態(tài)下密度0.716kg/m3，為空氣密度的0.554倍，無風時會首先積聚在巷道上部。它是極難溶于水的可燃性氣體，閃點為-188℃，引燃溫度為650℃，擴散性。瓦斯在空氣中具有較強的擴散性，局部地點較高濃度的瓦斯會自動向低濃度的區(qū)域擴散。涌出的瓦斯會擠占空間，使空氣中氧氣濃度下降，從而具有窒息性。當混合氣體中瓦斯的濃度達25%-30%時，可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、失調(diào)；達到43％時，氧的濃度降低到12%，人在此環(huán)境下會感到呼吸短促，時間稍長就會昏迷并有死亡危險。煤層氣的溫室效應約為CO2的21倍。逸散在空氣中的煤層氣，破壞了臭氧層，加劇了溫室效應。1.2瓦斯的性質(zhì)燃燒性、爆炸性。瓦斯是一種可燃性氣體，按瓦斯在空氣中發(fā)生燃燒的性狀不同，可以將它分為三個區(qū)間：①助燃區(qū)間：濃度小于爆炸下限，不能形成持續(xù)的火焰，只能起到助燃的作用。②爆炸區(qū)間：遇一定能量的點火源會形成可自動加速的燃燒鋒面，從而形成強烈的爆炸。③擴散燃燒區(qū)：濃度大于爆炸上限。該區(qū)域內(nèi)瓦斯空氣的混合氣體無法直接被點燃，但當其與新鮮空氣混合時，可以在混合界面上被點燃并形成穩(wěn)定的火焰。煤層氣發(fā)熱量高，每立方米達31.4～34.4MJ（7536～8200大卡以上），每1000m3煤層氣相當于1噸燃油或1.25噸標準煤?？捎米髅裼萌剂?、工業(yè)燃料、發(fā)電燃料、汽車燃料和重要的化工原料。1.3瓦斯的賦存狀態(tài)瓦斯在一定的壓力下以游離和吸附兩種狀態(tài)賦存在煤體中：游離瓦斯存在于煤的孔隙和裂隙中，吸附瓦斯積聚在孔隙壁面上，游離瓦斯和吸附瓦斯處于動態(tài)平衡狀態(tài)。煤礦開采過程中，游離的瓦斯首先放散到開采空間，使鄰近煤層中瓦斯壓力降低、游離瓦斯量減少，這時，煤中吸附的瓦斯就解析出來，成為新的游離態(tài)瓦斯。這一過程不斷重復，從而使煤層中的瓦斯源源不斷地涌出到開采空間。

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ort游離狀態(tài)瓦斯吸附狀態(tài)瓦斯兩種狀態(tài)的瓦斯在一定溫度和壓力條件下處于一種動平衡狀態(tài)。條件變化，平衡隨之變化。其中吸附瓦斯占煤層瓦斯總量的80％~90％。2.瓦斯爆炸條件及機理1.1瓦斯爆炸的基本條件瓦斯爆炸的發(fā)生必須具備三個基本條件，即：①瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為5%～16%。②混合氣體中氧的濃度不低于12%。③有足夠能量的點火源。瓦斯爆炸下限5%，上限16%是指瓦斯空氣混合氣體爆炸的大致范圍，隨著其它可燃氣體的混入，瓦斯爆炸范圍會發(fā)生變化，而環(huán)境溫度、壓力及點燃源的能量等都對瓦斯爆炸限有影響，因此，瓦斯爆炸的界限并不是一個固定不變的常數(shù)。1.2瓦斯爆炸機理瓦斯爆炸發(fā)生的過程：處于爆炸限內(nèi)的瓦斯空氣混合氣體首先在點火源處被引燃，形成厚度僅有0.01～0.1mm的火焰層面。該火焰鋒面向未燃的混合氣體中傳播，傳播的速度稱為燃燒速度。瓦斯燃燒產(chǎn)生的熱使燃燒鋒面前方的氣體受到壓縮，產(chǎn)生一個超前于燃燒鋒面的壓縮波，壓縮波作用于未燃氣體使其溫度升高，從而使火焰的傳播速度進一步增大，這樣就產(chǎn)生壓力更高的壓縮波，從而獲得更高的火焰?zhèn)鞑ニ俣取訉赢a(chǎn)生的壓縮波產(chǎn)生疊加，形成具有強烈破壞作用的沖擊波，這就是爆炸?？扇蓟旌蠚怏w的燃燒爆炸分為爆燃和爆轟兩種狀態(tài)，爆燃的傳播速度為每秒幾米至幾百米。爆轟的傳播速度超過音速（334m/s），最高可達2000m/s。呼和浩特本溪大連3.光學瓦斯檢定器的構(gòu)造與原理3.1光學瓦斯檢定器的構(gòu)造

1—目鏡；2—主調(diào)螺旋；3—微調(diào)螺旋；4—吸氣孔；5—進氣孔；6—微讀數(shù)觀察窗；7—微讀數(shù)電門；8—光源電門；9—水分吸收管；10—吸氣橡皮球；11—二氧化碳吸收管；12—干電池；13—光源蓋；14—目鏡蓋；15—主調(diào)螺旋蓋。16—燈泡；17—光柵；18—聚光鏡；19—光屏；20—平行平面鏡；21—平面玻璃；22—氣室；23—反射棱鏡；24—折射棱鏡；25—物鏡；26—測微玻璃；27—分劃板；28—場鏡；29—目鏡保護蓋；30—毛細管

瓦斯檢定器由氣路、光路和電路三大系統(tǒng)組成：氣路系統(tǒng)。由吸氣管、進氣管、水分吸收管、二氧化碳吸收管、吸氣橡皮球、氣室（包括瓦斯室和空氣室）和毛細管等組成。其主要部件的作用是：氣室用于分別存貯新鮮空氣和含有瓦斯或二氧化碳的氣體；水分吸收管內(nèi)裝有氯化鈣（或硅膠），用于吸收混合氣體中的水分，使之不進入瓦斯室，以使測定準確；毛細管，其外端連通大氣，其作用是使測定時的空氣室內(nèi)的空氣溫度和絕對壓力與被測地點（或瓦斯室內(nèi)）的溫度和絕對壓力相同，同時又使含瓦斯的氣體不能進入空氣室；二氧化碳吸收管內(nèi)裝有顆粒直徑為的鈉石灰，用于吸收混合氣體中的二氧化碳，以便準確地測定瓦斯?jié)舛?。電路系統(tǒng)。其功能和作用是為光路供給電源。由電池、燈泡0、光源蓋、光源電門和微讀數(shù)電門組成。3.2光學瓦斯檢定器的原理

光學瓦斯檢定器是根據(jù)光干涉原理制成的。它的光路系統(tǒng)如圖所示。其工作原理如下：由光源發(fā)出的光，經(jīng)聚光鏡到達平面鏡。并經(jīng)其反射與折射形成兩束光，分別通過空氣室和瓦斯室，再經(jīng)折光棱鏡折射到反射棱鏡，再反射給望遠鏡系統(tǒng)。由于光程差的結(jié)果，在物鏡的焦平面上將產(chǎn)生干涉條紋。由于光的折射率與氣體介質(zhì)的密度有直接關系，如果以空氣室和瓦斯室都充入新鮮空氣產(chǎn)生的條紋為基準（對零），那么，當含有瓦斯的空氣充入瓦斯室時，由于空氣室中的新鮮空氣與瓦斯室中的含有瓦斯的空氣的密度不同，他們的折射率即不同，因而光程也就不同，于是干涉條紋產(chǎn)生位移，從目鏡中可以看到干涉條紋移動的距離。由于干涉條紋的位移大小與瓦斯?jié)舛鹊母叩统烧汝P系，所以，根據(jù)干涉條紋的移動距離就可以測知瓦斯的濃度。我們在分劃板上讀出位移的大小，其數(shù)值就是測定的瓦斯?jié)舛取?.光學瓦斯檢定器的操作

4.1使用光學瓦斯檢定器之前的準備工作

必須對瓦斯檢定器進行以下檢查工作：檢查藥品性能。檢查水分吸收管中的氯化鈣（或硅膠）和外接的二氧化碳吸收管中的鈉石灰是否變色，若變色則失效，應打開吸收管更換新藥劑，新藥劑的顆粒直徑要在3-5mm之間，不可過大或過小。因為顆粒過大不能充分吸收通過氣體中的水分或二氧化碳；顆粒過小又容易堵塞甚至其粉末被吸入氣室內(nèi)。顆粒直徑不合要求會影響測定的精度。檢查氣路系統(tǒng)。首先檢查吸氣球是否漏氣：用手捏扁吸氣球，另一手掐住膠管，然后放松氣球，若氣球不脹起，則表明不漏氣；其次，檢查儀器是否漏氣：將吸氣膠皮管同檢定器吸氣孔連接，堵住進氣孔，捏扁吸氣球，松手后球不脹起為好；最后，檢查氣路是否暢通，即放開進氣孔，捏放吸氣球，以氣球癟起自如為好。檢查光路系統(tǒng)。按下光源電門，由目鏡觀察，并旋轉(zhuǎn)目鏡筒，調(diào)整到分劃板清晰為止，再看干涉條紋是否清晰，如不清晰，可取下光源蓋，擰松燈泡后蓋，調(diào)整燈泡后端小柄，同時觀察目鏡內(nèi)條紋，直到條紋清晰為止。然后擰緊燈泡后蓋，裝好儀器。4.2使用光學瓦斯檢定器測定瓦斯?jié)舛?/p>

調(diào)零。在地面或井下新鮮空氣中，手捏氣球5～6次。對零。按下微讀數(shù)盤的零位刻度與指標線重合；旋下主調(diào)螺旋蓋，再按下光源電門，調(diào)動主調(diào)螺旋，同時觀看目鏡，在干涉條紋中選定一條黑基線與分劃板的零位相重合，并記住這條黑基線；然后，一邊觀看目鏡一邊蓋好主調(diào)螺旋蓋。測定。將連接在二氧化碳吸收管進氣口的膠皮管伸向待測位置，然后捏放氣球5～6次，將待測氣體吸入瓦斯室。讀數(shù)。按下光源電門、由目鏡中觀察黑基線的位置。如其恰與某整數(shù)刻度重合，讀出該處刻度數(shù)值，即為瓦斯?jié)舛?；如果黑基線位于兩個整數(shù)之間，則應順時針轉(zhuǎn)動微調(diào)螺旋，使黑基線退到較小的整數(shù)位置上，然后，從微讀數(shù)盤上讀出小數(shù)位，整數(shù)與小數(shù)相加就是測定出的瓦斯?jié)舛龋?，若從整?shù)位讀出的數(shù)值為20，微讀數(shù)為0.8，則測定的瓦斯?jié)舛?0.8%。目鏡觀測窗微讀數(shù)觀測窗4.3光學瓦斯檢定器的使用保養(yǎng)注意事項攜帶和使用時，防止和其他硬物碰撞，以免損壞儀器內(nèi)部零件和光學鏡片。光干涉條紋不清晰，往往是由于空氣濕度過大，光學玻璃上有霧?；蚧覊m附在上面以至光學系統(tǒng)有毛病造成的。如果調(diào)動光源燈泡后不能達到目的，就要由修理人員拆開進行擦拭，或調(diào)整光路系統(tǒng)。測定時，如果空氣中含有一氧化碳、硫化氫等其他氣體時，因為沒有這些氣體的吸收劑，將使瓦斯測定結(jié)果偏高。為消除這一影響，應再加一個輔助吸收管、管內(nèi)裝有顆?；钚蕴伎上蚧瘹溆绊?，裝有40％氧化銅和60％二氧化錳的混合物，可消除一氧化碳的影響。高原地區(qū)的空氣密度小、氣壓低，使用時應對儀器進行相應調(diào)整，或根據(jù)當?shù)貙崪y的空氣溫度和大