一種全自動瓦斯吸附與解吸系統及工藝的制作方法
【專利摘要】一種全自動瓦斯吸附與解吸系統及工藝，氣源(1)通過管路經自動閥門調節與接有電子壓力表的四個吸附罐分別相連，真空泵(12)經管路與吸附罐相連，自動閥門、智能流量計、電子壓力表、溫度調節器與真空泵通過線路與中央控制器(29)連接，觸控屏(30)連接中央控制器。本發明通過觸控屏與中央控制器控制各自動閥門、智能流量計、電子壓力表、溫度調節器與真空泵的開閉實現瓦斯吸附與解吸實驗的全自動化及實驗過程中數據的收集；該系統及工藝測定精度高，能夠同時進行不同壓力、不同溫度、不同試樣的實驗，能實現一鍵式操作，且工藝簡便，可大幅提高瓦斯吸附與解吸的實驗效率，且實驗數據準確，降低實驗數據偏差率。
【專利說明】
一種全自動瓦斯吸附與解吸系統及工藝
技術領域
[0001]本發明涉及一種瓦斯吸附與解析系統及工藝，具體是一種全自動瓦斯吸附與解吸系統及工藝，屬于瓦斯實驗系統技術領域。
【背景技術】
[0002]煤與瓦斯突出事故是造成煤礦群死群傷的潛在重大威脅，嚴重影響了煤礦的安全生產，給社會造成巨大的經濟損失。煤層瓦斯解吸初速度和瓦斯壓力是預測煤與瓦斯突出的重要指標，但由于現場測試困難，通常在實驗室測定瓦斯解吸初速度和等溫吸附常數a、b值，然后推算煤層瓦斯壓力。因此，研究煤對瓦斯的吸附與解吸動力學特性，對防治煤與瓦斯突出具有重要的理論和現實意義。
[0003]目前，研究瓦斯吸附與解吸最常用的方法為容量法，絕大部分利用排水法人工讀取瓦斯解吸量，但實驗過程繁瑣，一組實驗需要大量時間與人力成本才能完成，且瓦斯在解吸初始階段，速度快，排水迅速，致使人工讀取實驗數據存在很大偏差。為此，該領域內的工程技術人員對瓦斯吸附與解吸裝置進行了大量的研究，中國發明專利2013年4月10日公開的一種公開號為CN103033442A的“一種瓦斯吸附解吸實驗裝置”，其是根據排水法測氣體體積的原理，然后利用計算機采集數據，但是結構復雜，裝置中所有閥門仍舊是機械閥門，需人工開關，不能實現一鍵式全自動操作。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種全自動瓦斯吸附與解吸系統及工藝，該系統結構簡單、工藝操作方便、能夠通過觸控屏實現一鍵式操作，大幅度提高瓦斯吸附與解吸的實驗效率，且實驗數據準確，降低實驗數據偏差率。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供一種全自動瓦斯吸附與解吸系統，包括氣源，氣源通過管路I與針型閥的一端連接，針型閥的另一端通過管路I連接真空栗，在針型閥與真空栗連接的管路I依次裝有自動閥門1、管路π、自動閥門π、管路m、管路IV、電子壓力表1、管路V、自動閥門m;管路π依次裝有智能流量計1、自動閥門IV、電子壓力表π后與吸附罐I連通，吸附罐I設置在溫度調節器I中；管路m依次裝有智能流量計π、自動閥門V、電子壓力表m后與吸附罐π連通，吸附罐π設置在溫度調節器π中；管路IV依次裝有智能流量計m、自動閥門V1、電子壓力表IV后與吸附罐m連通，吸附罐m設置在溫度調節器m中；管路V依次裝有智能流量計IV、自動閥門W、電子壓力表V后與吸附罐IV連通，吸附罐IV設置在溫度調節器IV中；
[0006]真空栗通過線路I分別連接線路π的一端、線路m的一端、線路IV的一端、線路V的一端、線路VI的一端、線路W的一端、中央控制器的一端;線路Π的另一端分別連接自動閥門1、溫度調節器I;線路m的另一端分別連接自動閥門V、溫度調節器π;線路IV的另一端分別連接自動閥門V1、溫度調節器m;線路V的另一端分別連接自動閥門W、溫度調節器IV;線路VI的另一端分別連接自動閥門m、電子壓力表1、自動閥門π;線路w的另一端連接針型閥；中央控制器的另一端連接觸控屏；
[0007]智能流量計I通過線路VI與電子壓力表Π連接，智能流量計Π通過線路IX與電子壓力表m連接，智能流量計m通過線路X與電子壓力表IV連接，智能流量計IV通過線路?與電子壓力表V連接。
[0008]進一步，管路1、管路Π、管路m、管路IV、管路V的直徑為1/8英寸，針型閥精確控制氣源的出氣量，吸附罐可裝試樣50-100g，電子壓力表測量范圍為-0.1-100Mpa，溫度調節范圍為0-60 °C。
[0009]—種全自動瓦斯吸附與解吸工藝，包括以下步驟:
[0010]①制取實驗所需試樣；
[0011 ]②開啟試驗系統電源，點擊觸控屏上的檢測氣密性按鈕，中央控制器控制自動閥門1、自動閥門Π、自動閥門m、自動閥門IV、自動閥門V、自動閥門V1、自動閥門w與真空栗的開閉進行氣密性檢測；
[0012]③在吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV中裝入試樣，點擊觸控屏上的脫氣按鈕，真空栗對吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV進行自動脫氣；
[0013]④點擊觸控屏上的實驗參數設置按鈕，設置實驗所需溫度、吸附罐充裝壓力、吸附罐吸附平衡壓力、吸附時間和解吸時間；
[0014]⑤點擊觸控屏上的開始實驗按鈕，中央控制器控制打開自動閥門1、自動閥門IV、自動閥門V、自動閥門V1、自動閥門w，關閉自動閥門π、自動閥門m，系統通過針型閥控制氣量按設定壓力分別對吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV進行充氣，各電子壓力表實時監測各吸附罐內壓力，達到設置充裝壓力后，中央控制器控制關閉自動閥門1、自動閥門IV、自動閥門V、自動閥門V1、自動閥門w后開始吸附；達到吸附時間后系統根據設置的吸附平衡壓力，中央控制器控制自動閥門1、自動閥門IV、自動閥門V、自動閥門V1、自動閥門W、自動閥門π、自動閥門m的反復開閉，以達到設置的吸附平衡壓力，中央控制器記錄吸附壓力隨時間變化的數據；
[0015]⑥達到設定的吸附平衡壓力后，中央控制器控制打開自動閥門π、自動閥門IV、自動閥門V、自動閥門V1、自動閥門w開始解吸，并控制吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV上對應的智能流量計1、智能流量計π、智能流量計m、智能流量計IV對解吸瓦斯流量進行實時監測;解吸時間到達后，系統自動停止實驗；
[0016]⑦點擊觸控屏上的排氣實驗按鈕，中央控制器控制打開自動閥門π、自動閥門m、自動閥門IV、自動閥門V、自動閥門V1、自動閥門w，關閉自動閥門I對系統內殘余氣體進行釋放；
[0017]⑧取出試樣，整理儀器，導出實驗監測數據。
[0018]進一步，脫氣的真空度能夠達到10—3mbr，智能流量計1、智能流量計Π、智能流量計m、智能流量計IV流量監測等級為ο.005級。
[0019]與現有技術相比，本發明利用觸控屏通過中央控制器控制系統中的自動閥門1、自動閥門π、自動閥門m、自動閥門IV、自動閥門V、自動閥門V1、自動閥門W、電子壓力表1、電子壓力表π、電子壓力表m、電子壓力表IV、電子壓力表V、智能流量計1、智能流量計π、智能流量計m、智能流量計IV、溫度調節器1、溫度調節器π、溫度調節器m、溫度調節器ιν與真空栗，讓整個瓦斯吸附與解吸實驗過程實現一鍵式操作，其中包括對吸附罐1、吸附罐π、吸附罐m、吸附罐IV的氣密性檢測、脫氣與充氣、溫度控制，試樣吸附壓力設置與吸附后壓力的調節，解吸過程中氣體流量隨時間實時監測與試驗后的排氣動作。同時，該系統及工藝測定精度高，能夠同時進行不同試樣下不同壓力、不同溫度的實驗，工藝簡便，可大幅度提高瓦斯吸附與解吸的實驗效率，實驗數據準確，降低實驗數據偏差率。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的工作原理示意圖。
[0021]圖中:1、氣源，2、針型閥，3、自動閥門I，4、管路，5、吸附罐I，6、自動閥門Π，7、吸附罐Π，8、吸附罐m，9、電子壓力表I，10、吸附罐IV，11、自動閥門m，12、真空栗，13、智能流量計I，14、自動閥門IV，15、電子壓力表Π，16、智能流量計Π，17、自動閥門V，18、電子壓力表m，19、智能流量計m，20、自動閥門VI，21、電子壓力表ιν，22、智能流量計ιν，23、自動閥門νπ，24、電子壓力表￥，25、溫度調節器1，26、溫度調節器11，27、溫度調節器ΙΠ，28、溫度調節器IV，29、中央控制器，30、觸控屏，31、線路I，32、管路Π，33、管路ΙΠ，34、管路IV，35、管路￥，36、線路11，37、線路 ΙΠ，38、線路 1￥，39、線路￥，40、線路￥1，41、線路\1，42、線路￥111，43、線路IX，44、線路X，45、線路XI。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0023]如圖1所示，一種全自動瓦斯吸附與解吸系統，包括氣源I，氣源I通過管路14與針型閥2的一端連接，針型閥2的另一端通過管路14連接真空栗12，在針型閥2與真空栗12連接的管路14依次裝有自動閥門13、管路Π 32、自動閥門Π 6、管路ΙΠ33、管路IV34、電子壓力表I9、管路V 35、自動閥門ΙΠ11;管路Π 32依次裝有智能流量計113、自動閥門IV14、電子壓力表Π 15后與吸附罐15連通，吸附罐15設置在溫度調節器125中；管路ΙΠ33依次裝有智能流量計Π 16、自動閥門V17、電子壓力表ΙΠ18后與吸附罐Π 7連通，吸附罐Π 7設置在溫度調節器Π26中；管路IV34依次裝有智能流量計ΙΠ19、自動閥門VI20、電子壓力表IV21后與吸附罐ΙΠ8連通，吸附罐ΙΠ8設置在溫度調節器ΙΠ27中；管路V35依次裝有智能流量計IV22、自動閥門W23、電子壓力表V24后與吸附罐IVlO連通，吸附罐IVlO設置在溫度調節器IV28中；
[0024]真空栗12通過線路131分別連接線路Π 36的一端、線路ΙΠ37的一端、線路IV38的一端、線路V 39的一端、線路VI40的一端、線路VMI的一端、中央控制器29的一端;線路Π 36的另一端分別連接自動閥門13、溫度調節器125;線路ΙΠ37的另一端分別連接自動閥門V 17、溫度調節器Π 26;線路IV38的另一端分別連接自動閥門VI20、溫度調節器ΙΠ27;線路V39的另一端分別連接自動閥門W23、溫度調節器IV28;線路VI40的另一端分別連接自動閥門ΙΠ
11、電子壓力表19、自動閥門Π 6;線路VMl的另一端連接針型閥2;中央控制器29的另一端連接觸控屏30;
[0025]智能流量計113通過線路VI42與電子壓力表Π15連接，智能流量計Π 16通過線路K43與電子壓力表ΙΠ18連接，智能流量計ΙΠ19通過線路X44與電子壓力表IV21連接，智能流量計IV22通過線路XI45與電子壓力表V24連接。
[0026]管路14、管路Π32、管路ΙΠ33、管路IV34、管路V35的直徑為1/8英寸，針型閥2精確控制氣源I的出氣量，吸附罐可裝試樣50-100g，電子壓力表測量范圍為-0.1-100Mpa，溫度調節范圍為0-60 °C。
[0027]—種全自動瓦斯吸附與解吸工藝，包括以下步驟:
[0028]①制取實驗所需試樣；
[0029]②開啟試驗系統電源，點擊觸控屏30上的檢測氣密性按鈕，中央控制器29控制自動閥門13、自動閥門Π 6、自動閥門mil、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門VII23與真空栗12的開閉進行氣密性檢測；
[0030]③在吸附罐15、吸附罐Π7、吸附罐m 8、吸附罐IV1中裝入試樣，點擊觸控屏30上的脫氣按鈕，真空栗12對吸附罐15、吸附罐Π7、吸附罐ΙΠ8、吸附罐IVlO進行自動脫氣；
[0031]④點擊觸控屏30上的實驗參數設置按鈕，設置實驗所需溫度、吸附罐充裝壓力、吸附罐吸附平衡壓力、吸附時間和解吸時間；
[0032]⑤點擊觸控屏30上的開始實驗按鈕，中央控制器29控制打開自動閥門13、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門W23，關閉自動閥門Π 6、自動閥門ΙΠ11，系統通過針型閥2控制氣量按設定壓力分別對吸附罐15、吸附罐Π 7、吸附罐ΙΠ8、吸附罐IVlO進行充氣，各電子壓力表實時監測各吸附罐內壓力，達到設置充裝壓力后，中央控制器29控制關閉自動閥門13、自動閥門IV14、自動閥門V 17、自動閥門VI20、自動閥門VII23后開始吸附;達到吸附時間后系統根據設置的吸附平衡壓力，中央控制器29控制自動閥門13、自動閥門IV14、自動閥門V 17、自動閥門VI20、自動閥門W23、自動閥門Π 6、自動閥門ΙΠ11的反復開閉，以達到設置的吸附平衡壓力，中央控制器29記錄吸附壓力隨時間變化的數據；
[0033]⑥達到設定的吸附平衡壓力后，中央控制器29控制打開自動閥門Π6、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門VII23開始解吸，并控制吸附罐15、吸附罐Π7、吸附罐m 8、吸附罐IV1上對應的智能流量計113、智能流量計Π 16、智能流量計m 19、智能流量計IV22對解吸瓦斯流量進行實時監測;解吸時間到達后，系統自動停止實驗；
[0034]⑦點擊觸控屏30上的排氣實驗按鈕，中央控制器29控制打開自動閥門Π6、自動閥門m 11、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門VII23，關閉自動閥門13對系統內殘余氣體進行釋放；
[0035]⑧取出試樣，整理儀器，導出實驗監測數據。
[0036]脫氣的真空度能夠達到10—3mbr，智能流量計113、智能流量計Π 16、智能流量計ΙΠ19、智能流量計IV22流量監測等級為0.005級。
[0037]實施例
[0038]①制取實驗所需試樣；
[0039]②開啟試驗系統電源，連接各電器原件與中央控制器29的數據線，開啟觸控屏30;點擊觸控屏30上檢測氣密性按鈕，中央控制器29打開自動閥門m 11、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門VII23，關閉自動閥門13、自動閥門Π 6，開啟真空栗12，脫氣時間設置為3-5分鐘，脫氣結束后中央控制器29關閉自動閥門ΙΠ11、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門VII23，在10_15分鐘后點擊觸控屏30上的檢測氣密性按鈕判斷系統氣密性；
[0040]③裝入實驗所需試樣，不同吸附罐可以裝入不同試樣，點擊觸控屏30上的脫氣按鈕，真空栗12對吸附罐進行自動脫氣，脫氣時間30分鐘以上，真空度10—3mbar;
[0041]④點擊觸控屏30上的實驗參數設置按鈕，對吸附罐15、吸附罐Π7、吸附罐ΙΠ8、吸附罐IVlO分別設置實驗所需溫度0-60°C、充裝壓力0.l-lOOMpa、吸附平衡壓力0.l-lOOMpa，吸附時間24小時，解吸時間2小時；
[0042]⑤點擊觸控屏30上的開始實驗按鈕，中央控制器29控制打開自動閥門13、自動閥門IV14、自動閥門V 17、自動閥門VI20、自動閥門VD23，關閉自動閥門Π 6、自動閥門ΙΠ11進行充氣，電子壓力表實時監測吸附罐內壓力，達到設置充裝壓力，中央控制器29控制關閉自動閥門13、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門VII23，開始吸附；達到吸附時間后系統根據設置的吸附平衡壓力，中央控制器29控制自動閥門13、自動閥門IV14、自動閥門V 17、自動閥門VI20、自動閥門VII23、自動閥門Π 6、自動閥門ΙΠ11的反復開閉，以達到設置的吸附平衡壓力，中央控制器29記錄吸附壓力隨時間變化數據；
[0043]⑥達到設置吸附平衡壓力后，中央控制器29控制打開自動閥門Π6、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門VII23，開始解吸；中央控制器29控制智能流量計113、智能流量計Π 16、智能流量計ΙΠ19、智能流量計IV22對解吸瓦斯流量進行實時監測，流量監測等級為0.005級，到達設置解吸時間，停止實驗；
[0044]⑦點擊觸控屏30上的排氣實驗按鈕，中央控制器29控制打開自動閥門Π6、自動閥門m 11、自動閥門IV14、自動閥門V17、自動閥門VI20、自動閥門VII23，關閉自動閥門I對系統內殘余氣體進行釋放，排氣時間5分鐘；
[0045]⑧取出試樣，整理儀器，導出實驗監測數據；
[0046]該系統結構簡單、工藝操作方便、能夠通過觸控屏實現一鍵式操作，大幅度提高瓦斯吸附與解吸的實驗效率，且實驗數據準確，降低實驗數據偏差率。
【主權項】
1.一種全自動瓦斯吸附與解吸系統，包括氣源(I)，氣源(I)通過管路1(4)與針型閥(2)的一端連接，針型閥(2)的另一端通過管路1(4)連接真空栗(12)，其特征在于，在針型閥(2)與真空栗(12)連接的管路I(4)依次裝有自動閥門1(3)、管路Π (32)、自動閥門Π (6)、管路ΙΠ(33)、管路IV(34)、電子壓力表1(9)、管路￥(35)、自動閥門111(11);管路11(32)依次裝有智能流量計1(13)、自動閥門IV(14)、電子壓力表Π (15)后與吸附罐1(5)連通，吸附罐1(5)設置在溫度調節器I(25)中；管路ΙΠ(33)依次裝有智能流量計Π (16)、自動閥門V (17)、電子壓力表ΠΚ18)后與吸附罐Π (7)連通，吸附罐Π (7)設置在溫度調節器Π (26)中；管路IV(34)依次裝有智能流量計ΙΠ(19)、自動閥門VI(20)、電子壓力表IV(21)后與吸附罐ΙΠ(8)連通，吸附罐m (8)設置在溫度調節器m (27)中；管路V (35)依次裝有智能流量計IV(22)、自動閥門W(23)、電子壓力表V(24)后與吸附罐IV(1)連通，吸附罐IV(1)設置在溫度調節器 IV(28)中； 真空栗(12)通過線路1(31)分別連接線路Π (36)的一端、線路ΙΠ(37)的一端、線路IV(38)的一端、線路V (39)的一端、線路VI(40)的一端、線路W(41)的一端、中央控制器(29)的一端;線路Π (36)的另一端分別連接自動閥門1(3)、溫度調節器1(25);線路ΙΠ(37)的另一端分別連接自動閥門V (17)、溫度調節器Π (26);線路IV(38)的另一端分別連接自動閥門VI (20)、溫度調節器ΙΠ (27);線路V (39)的另一端分別連接自動閥門W (23)、溫度調節器IV (28);線路VI (40)的另一端分別連接自動閥門ΙΠ (11)、電子壓力表I (9)、自動閥門Π (6);線路W(41)的另一端連接針型閥(2);中央控制器(29)的另一端連接觸控屏(30); 智能流量計1(13)通過線路VI(42)與電子壓力表Π (15)連接，智能流量計Π (16)通過線路漢(43)與電子壓力表111(18)連接，智能流量計111(19)通過線路叉(44)與電子壓力表1￥(21)連接，智能流量計IV(22)通過線路ΧΙ(45)與電子壓力表V(24)連接。2.根據權利要求1所述的一種全自動瓦斯吸附與解吸系統，其特征在于，所述的管路I(4)、管路Π (32)、管路ΙΠ(33)、管路IV(34)、管路V (35)的直徑為1/8英寸，吸附罐可裝試樣50-100g，電子壓力表測量范圍為-0.1-1001^?，溫度調節范圍為0-60°(:。3.一種全自動瓦斯吸附與解吸工藝，其特征在于，包括以下步驟: ①制取實驗所需試樣； ②開啟試驗系統電源，點擊觸控屏(30)上的檢測氣密性按鈕，中央控制器(29)控制自動閥門I (3)、自動閥門Π (6)、自動閥門ΙΠ(11)、自動閥門IV(14)、自動閥門V (17)、自動閥門VI(20)、自動閥門W( 23)與真空栗(12)的開閉進行氣密性檢測； ③在吸附罐1(5)、吸附罐Π(7)、吸附罐ΙΠ(8)、吸附罐IV(1)中裝入試樣，點擊觸控屏(30)上的脫氣按鈕，真空栗(12)對吸附罐1(5)、吸附罐Π (7)、吸附罐ΙΠ(8)、吸附罐IV(1)進行自動脫氣； ④點擊觸控屏(30)上的實驗參數設置按鈕，設置實驗所需溫度、吸附罐充裝壓力、吸附罐吸附平衡壓力、吸附時間和解吸時間； ⑤點擊觸控屏(30)上的開始實驗按鈕，中央控制器(29)控制打開自動閥門I(3 )、自動閥門IV(H)、自動閥門V (17)、自動閥門VI(20)、自動閥門VH(23)，關閉自動閥門Π (6)、自動閥門m(ll)，系統通過針型閥(2)控制氣量按設定壓力分別對吸附罐1(5)、吸附罐Π (7)、吸附罐m(8)、吸附罐IV(1)進行充氣，各電子壓力表實時監測各吸附罐內壓力，達到設置充裝壓力后，中央控制器(29)控制關閉自動閥門1(3)、自動閥門IV(14)、自動閥門V(17)、自動閥門VK20)、自動閥門W(23)后開始吸附；達到吸附時間后系統根據設置的吸附平衡壓力，中央控制器(29)控制自動閥門I (3)、自動閥門IV(14)、自動閥門V (17)、自動閥門VI(20)、自動閥門W(23)、自動閥門Π (6)、自動閥門m(ll)的反復開閉，以達到設置的吸附平衡壓力，中央控制器(29)記錄吸附壓力隨時間變化的數據； ⑥達到設定的吸附平衡壓力后，中央控制器(29)控制打開自動閥門Π(6)、自動閥門IV(14)、自動閥門V (17)、自動閥門VI(20)、自動閥門W(23)開始解吸，并控制吸附罐I (5)、吸附罐Π (7)、吸附罐ΙΠ (8)、吸附罐IV(10)上對應的智能流量計I (13)、智能流量計Π (16)、智能流量計ΠΚ19)、智能流量計IV(22)對解吸瓦斯流量進行實時監測;解吸時間到達后，系統自動停止實驗； ⑦點擊觸控屏(30)上的排氣實驗按鈕，中央控制器(29)控制打開自動閥門Π(6)、自動閥門ΙΠ (11)、自動閥門IV(14)、自動閥門V (17)、自動閥門VI(20)、自動閥門VH(23)，關閉自動閥門I (3)對系統內殘余氣體進行釋放； ⑧取出試樣，整理儀器，導出實驗監測數據。4.根據權利要求3所述的一種全自動瓦斯吸附與解吸工藝，其特征在于，脫氣的真空度為I O—3mbr，智能流量計I (13)、智能流量計Π (16)、智能流量計ΙΠ (19)、智能流量計IV (22)流量監測等級為0.005級。
【文檔編號】G01N35/00GK106018164SQ201610488704
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】康建宏, 周福寶, 葉高榜
【申請人】中國礦業大學