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淄博市科学技术发展计划
术 研 究 报
淄博祥龙测控技术有限公司2015年11月16日
技 告
技术报告主要内容
1概述
2设计依据与技术指标
2.1设计依据 2.2主要技术参数
3总体方案设计 4主要组成部件 5关键技术
6现有国内外同类产品的比较 7主要创新点 8总结
1、概述
煤炭是我国的主要能源,占我国能源总量的70%以上,但其安全形势则不容乐观。近几年，国务院决定安排30亿元建设基金，支持国有重点煤矿的技术改造。国家安监总局对煤矿安全工作也很重视、支持，已经将煤矿井下气体监测作为预防火灾、瓦斯爆炸的重工手段，并将相关产品的研发列入国家“倍增计划”。
研究表明，煤的自燃发展，一般要经过三个时期，即潜伏期（也称准备期）、自热期、燃烧期。煤在氧化自燃过程中，不仅放出一定的热量，而且还热解释放出CO、C2H4和C2H6等碳氢化合物，且分解的气体成分及其浓度与煤温之间有一定的对应关系。因此，直接检测煤的热解气体产物和空气中成分变化即可判断煤的自燃发展程度，以便进行火灾的早期预报。这也带动了煤矿矿井安全束管监测系统在煤矿中的普及和应用。
现有的各种束管监测系统均采用负压抽气方式，即用抽气泵或真空泵来完成井下气体的连续抽取工作。负压抽气方式有气体运动速度慢、被检气体易污染以及高成本难维护等显著缺点。
本项目产品在防爆电机的驱动下，机箱内的曲轴带动连杆，连杆驱动隔膜，隔膜推动进气门吸入气体，经隔膜压缩后，由排气门输出，从而形成负压进气，正压输气的模式；并且具有自动除水、旁路、停电自动泄压功能。产品操作简便，并且维护成本大大降低。
2、设计依据与技术指标 2.1设计依据
1）淄博祥龙测控技术有限公司《煤矿束管输气泵站立项报告》 2）GB/T 9234 机动往复泵
2.2 主要技术参数
1）正压输气，确保样气纯正，检测结果准确。2）自动除水 3）旁路功能
4）停电自动泄压功能，增加电机使用寿命
3、总体方案设计公司科研人员广泛搜集了国内外大量的束管监测系统的有关信息，查阅了有关文献资料，并对本公司现有设备、技术、工艺进行了深入的分析和研究。在此基础上，结合多年来的实践经验，制定了以提高产品质量为宗旨，以技术创新为核心的总体技术设计方案。
本项目着力研发一种束管正压输气泵站，以期从根本上解决负压抽气泵气体运动缓慢以及被检气体容易污染的问题。项目产品在防爆电机的驱动下，机箱内的曲轴带动连杆，连杆驱动隔膜，隔膜推动进气门吸入气体，经隔膜压缩后，由排气门输出，从而形成负压进气，正压输气的模式。
目前常用的负压抽气泵缺点显著：第一，气体运动速度过慢。由于采用负压抽气方式来完成井下气体远距离采样，气体运动压力不会超过一个大气压力，因此这么低的压力在束管中很难有效克服输气管路的阻力，从而造成气体运动缓慢的问题，第二，容易混入环境气体。如果束管的某些部位有轻微泄露的现象，由于束管内是负压，外界大气很容易被吸入束管内，造成气体混合污染，影响检测结果。
为解决这一技术瓶颈，公司开发了束管正压输气泵站，可以对煤矿井下任意地点被检测气体的正压输送和采集，并且泵站体积小，重量轻，运输方便，便于维护。采用弹性隔膜将外界与被检查气体完全隔离，不会造成被测气体污染，能很好的适应井下复杂环境，被检测气体正压输送至监测设备中进行检测，输送过程中，即使有管路漏气现象存在，也不会污染被测气体，影响检测结果，完全避免了普遍存在的负压抽气输送过程中，因管路漏气而污染被测气体，造成监测数据不准确的现象。可以最大限度的保证所采集气体的清洁性，进而保障安全监测系统做出正确判断。
样机如下：
4、主要组成部件
煤矿束管输气泵站主要由束管输气泵（由电动机、曲轴、连杆传动机构及气体压缩泵室等组成）、旁路阀、单向阀、切换阀、泄压阀、放水阀、滤尘器、压力表、输出输入防爆阻火器等组成。运行过程如下：
煤矿束管输气泵站的压气构件由传动端的曲轴连杆机构的往复运动带动进行工作。压气构件在压腔内作往复运动，促使压腔压力变化，在压腔为负压时，进气阀打开，气体被吸入压腔，在气体压缩时，排气阀打开，压缩后的气体输出至冷却系统，再经滤水处理后送入输气管路。
5、关键技术
煤矿束管输气泵站实现了如下技术：
（1）在防爆电机的驱动下，机箱内的曲轴带动连杆，连杆驱动隔膜，隔膜推动进气门吸入气体，经隔膜压缩后，由排气门输出，从而形成负压进气，正压输气的模式；
（2）最多可设置8组连杆，每个连杆均与相对应泵头内的隔膜相连接，从而实现了机箱通过曲轴的运动控制多组泵头，大大增加了工作效率；
（3）具有自动除水功能，通过冷凝泄压装置可以将管道中的水冷凝后经排水装置排出，实现被检测气体气水分离，保持被测气体的纯净度；
（4）具有旁路装置功能，解决了因设备故障而影响对急需监测点的检测工作的问题；
（5）具有停电自动泄压的功能，保证了泵站电机的零压启动，延长了电机使用寿命和泵站的工作时间，降低了使用成本。
6、与现有国内外同类产品的比较
现在国内常用的传统束管输气泵站大多采用负压抽气，在使用输送过程中，普遍存在因管路漏气而污染被测气体，造成监测数据不准确的现象，进而影响安全监测系统对井下情况的判断，很可能造成无法挽回的后果。
公司研发的煤矿束管输气泵站，可以对煤矿井下任意地点被检测气体的正压输送和采集，并且泵站体积小，重量轻，运输方便，便于维护。采用弹性隔膜将外界与被检查气体完全隔离，不会造成被测气体污染，能很好的适应井下复杂环境，被检测气体正压输送至监测设备中进行检测，输送过程中，即使有管路漏气现象存在，也不会污染被测气体，影响检测结果，完全避免了普遍存在的负压抽气输送过程中，因管路漏气而污染 被测气体，造成监测数据不准确的现象。可以最大限度的保证所采集气体的清洁性，进而保障安全监测系统做出正确判断。
本产品目前国内尚没有同类研发厂家，也未见类似装置从国外进口，仅有我公司涉足，独具优势。
7、主要创新点
1）实现了煤矿束管监测系统被检测气体的正压输送，避免了负压抽气输送过程中，因管路漏气而污染被测气体造成监测数据不准确的现象；
2）具有自动除水功能，能使被检测气体气水分离，保持被测气体的纯净度； 3）具有旁路装置功能，解决了因设备故障而影响对急需监测点的检测工作的问题； 4）具有停电自动泄压的功能，保证了泵站电机的零压启动，延长了电机使用寿命和泵站的工作时间，降低了使用成本。
8、总结
煤矿束管输气泵站可以对煤矿井下任意地点被检测气体的正压输送和采集，并且泵站体积小，重量轻，运输方便，便于维护。采用弹性隔膜将外界与被检查气体完全隔离，不会造成被测气体污染，能很好的适应井下复杂环境，被检测气体正压输送至监测设备中进行检测，输送过程中，即使有管路漏气现象存在，也不会污染被测气体，影响检测结果，完全避免了普遍存在的负压抽气输送过程中，因管路漏气而污染被测气体，造成监测数据不准确的现象。可以最大限度的保证所采集气体的纯正，进而保障安全监测系统做出正确判断。
煤矿束管输气泵站的研制成功填补了国内空白，并且为产品走向国际市场奠定了基础。
公司积极配合安检部门，调动煤矿的积极性，促进安全监测系统的推广使用。力争达到减少煤矿自燃灾害发生率50%，降低购买和维护费用30%的目标。
