【毕业论文设计】煤矿瓦斯监测报警装置设计.doc

煤矿瓦斯监测报警装置设计 前言 我国是煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的20%。但同时我国也是煤矿安全形势最为严峻的国家之一。 近年来，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾害，严重威胁着煤矿的安全生产和数百万名矿工的生命安全，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素。随着煤矿开采技术手段的不断改进和开采规模的扩大及开采深度的不断延伸，安全隐患越来越多，瓦斯事故特别是中、特大瓦斯事故在煤矿事故中所占的比例也越来越高。如果不把瓦斯事故控制住，就不能实现煤矿安全生产状况的稳定，也就无法保障煤炭工业的持续健康发展。所以，对煤矿井下瓦斯气体进行快速准确的监测显得尤为重要，对易燃易爆混合气体监测的研究也成为人们一直关注的问题。 多年来的实践证明，瓦斯浓度的监测监控器在监测煤矿井下安全状况，防范安全隐患方面起着重要作用。充分发挥其作用，是我国煤矿安全形势好转的关键。近年来，国有重点煤矿瓦斯爆炸事故减少的原因之一，就是绝大多数煤矿的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安装了瓦斯浓度监测监控器。 1绪论 1.1研究背景和意义 当前，随着采矿技术的不断发展，井下作业的安全越来越有保障，但是仍然有许多采矿企业的机械化程度低，对现场采矿的工作人员的生命安全造成潜在的威胁，特别是针对瓦斯气体的测和报警仍存在隐患，每年由于瓦斯泄露造成的特大事故依然很多。瓦斯是在成煤过程中形成并大量储存煤层之中的气体，是煤矿井下危害最大的气体。瓦斯是一种无色无味的气体，主要成份是甲烷（CH4），密度为0.716kg/ m3，对人体的危害是超能引起人窒息死亡。在地下采矿时候，井内常常会泄露一定量的CH4、CO和SO2等气体，后一种含量少，切易溶于水经煤矿开采时的喷水处理后变成酸。但前两种气体含量多，且几乎不容于水，属于易燃易爆气体。由于瓦斯气体本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危害，因此对瓦斯气体的测和报警是一项必要的工作。瓦斯报警是指利用气体传感器技术，将检测到的瓦斯气体浓度和标准值进行比较，当高过一定浓度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员进行相应的处理，组织人员撤离或对矿井通风排气，避免不安全事故的发生，对现在采矿业的安全起着非常重要的作用。 1815年，英国发明了世界上第一种瓦斯检测仪器——瓦斯检定灯。利用火焰的高度来检测瓦斯浓度；20世纪30年代，日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直沿用至今；20世纪40年代，美国研制了检测瓦斯浓度的敏感原件——铂丝催化元件；1954年，英国采矿安全所研制了最早的载体催化元件。电子技术的进展推动了瓦斯检测控制装置的进一步发展，如20世纪70年代后期法国研制的CTT63/40U矿井监控系统，英国的MINOS，美国的SCA-DA系统等。 我国矿井瓦斯监控技术经历了从简单到复杂，从低水平到高水平的发展过程。从新中国成立初期到20世纪70年代，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检定仪，风表等携带式仪器检测井下参数。20世纪60年代初期，我国开始研制载体催化元件，随着敏感原件制造水平的提高和电子技术的发展，特别是大规模集成电路、微型计算机的广泛应用，使监控技术进入了新的发展时期。20世纪70年代瓦斯断电仪问世，装备在采掘工作面，回风港道等井下固定地点，实现了对瓦斯的自动连续检测及超限自动切断被控制设备的电源的功能。随后，我国陆续研制了便携式瓦斯监控检测报警仪，瓦斯报警矿灯。1983年至1985年从欧美国家先后引进了数十套监控系统及配套的传感器和便携式仪器装备煤矿矿井，并相应的引进了部分监控系统，传感器和敏感元件制造技术，由此推动了我国矿井安全监测、监控技术的发展。1983年以后，国内有多种型号矿井监测系统通过了技术鉴定，逐步实现了对煤矿矿井安全，生产多种参数的连续监测、监控、数据存储和数据处理。近几年，随着计算机的发明和应用，特别是网络和信息化建设的不断发展，给瓦斯治理提供了机遇条件，煤矿瓦斯监控网络系统应运而生。这些装备和系统的推广与应用，丰富了我国煤矿安全监控产品的市场，改善了煤矿安全技术装备的面貌，缩小了我国与国外先进技术水平的差距。 2煤矿瓦斯监测报警装置的设计方案 2.1方案的选择 方案一，通过传感器感受到瓦斯，传感器输出的电压随着瓦斯浓度的升高而增加，并且驱动蜂鸣报警器。电路简单、可靠，但是灵活性和实用性差。 方案二，甲烷进入传感器后，输出电参量，该电参量的大小随着甲烷浓度成正比例的变化。输出的电参量，一路直接送给电表指示出相应的甲烷浓度，另一路由传感器送到放大开关线路的输入端。当送给放大开关线路的电参量超过其动作阀值时，则放大开关线路动作驱动三极管导通报警电路。该方案有一定的灵活性和可执性，但是电路比较复杂，智能性差。 方案三，通过单片机作