本实用新型专利技术公开了一种测试煤体切割过程CO释放与温度变化的装置系统，它涉及一种模拟煤体破碎的测试系统。包括煤体切割模拟装置、数据采集系统；所述的煤体切割模拟装置包括配气系统（气体、压力表、控制阀、气体管路）、粉碎系统（粉碎机、变频器）；数据采集装置包括测温热电偶、气相色谱仪和数据分析收集计算机。其中配气系统与粉碎机进气端连接，气相色谱仪与粉碎机出气端连接，测温热电偶布置在煤样罐中，气相色谱仪和测温热电偶分别于计算机连接。本实用新型专利技术能够有效地模拟分析采煤机割煤时煤结构破坏时的温度变化及气体释放情况，该系统安装简便，易于操作，实验数据具有很好的可测性和可操作性。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及的是一种模拟煤体破碎的测试系统，具体涉及一种测试煤体切割过程CO释放与温度变化的装置系统。
技术介绍
为了有效预防煤矿火灾，减少因煤炭自燃而造成资源浪费及人员伤亡，我国众多学者致力于相关预测预报技术研究，标志性气体分析就是煤自燃预报技术之一。其中，一氧化碳(CO)作为煤自燃气体产物之一，因其生成量相对较大、灵敏度高，国内外大多数煤矿都采用其作为预测煤自燃的标志性气体。但近年来国内大量现场情况，如福建宁夏磁窑堡煤矿、神东矿区、内蒙大雁二矿区和五虎山煤矿显示，采煤作业空间经常出现CO浓度异常超限现象，并未发生煤炭自燃。国外如Zwak和B.Taraba也发现了类型情况.所以井下CO气体并非完全来自煤自燃。因此，识别井下CO来源对煤自燃预报准确性有着重要意义。国内诸多学者发现采煤机切割煤体过程会分解释放出CO，如贾海林、张海军、王新宇和杨广文等发现，采煤机工作时会引起井下空气中CO浓度显著升高，捷克的B.Taraba[8]在卡文钠煤田和诺瓦基煤田四个长壁工作面也观测到了类似情况。这些观测结果证实，采煤机工作切割煤体时产生的CO是井下CO的一个重要来源，但并非是CO作为标志性气体预报煤自燃的有效量，然而这部分CO浓度与采煤机工作状态之间究竟有何关系，CO释放情况存在哪些规律，却并未有相关深入研究，如果能弄清其产生规律，受哪些因素影响，释放量多少，将为修正煤自燃预报参数、提高预测预报精度提供参考依据。基于上述现状，设计构建了一种测试煤体切割过程CO释放与温度变化的装置系统，从煤样质量、割煤功率和割煤气氛三个方面研究了煤体切割过程CO产生情况，分析煤体切割过程CO的释放规律，这为提高CO指标气体预报煤自燃精度提供依据。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本技术目的是在于提供一种测试 煤体切割过程CO释放与温度变化的装置系统，能够有效地模拟分析采煤机割煤时煤结构破坏时的温度变化及气体释放情况，该系统安装简便，易于操作，实验数据具有很好的可重复性和可操作性。为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：一种模拟煤体破碎的测试系统。包括煤体切割模拟装置、数据采集系统；所述的煤体切割模拟装置包括配气系统(气体、压力表、控制阀、气体管路)、粉碎系统(粉碎机、变频器)；数据采集装置包括测温热电偶、气相色谱仪和数据分析收集计算机。其中配气系统与粉碎机进气端连接，气相色谱仪与粉碎机出气端连接，测温热电偶布置在煤样罐中，气相色谱仪和测温热电偶分别于计算机连接。所述的模拟煤体切割过程的测试系统，所述气体为不与煤反应的惰性气体，且不是煤氧化的产物气体，并能根据反应的需要提供气氛条件，为氮气或氩气。所述的模拟煤体切割过程的测试系统，所述配气系统包括气体、压力表、控制阀门和输气管路，可以实现气体配送控制。所述的模拟煤体切割过程的测试系统，所述的切割空间为密闭粉碎机腔体，顶盖开进气孔、出气孔和测温孔，便于气路联通及热电偶安装。本技术所述的模拟煤体切割过程的测试系统，所述的变频器与粉碎机电机连接，使用220V直流电工作，输出频率50Hz，可以实现对粉碎机刀片转速的线性调控，来实现割煤过程的模拟。所述的模拟煤体切割过程的测试系统，所述的测温热电偶具有抗震性能好、机械强度高、响应时间短特点。热电偶连接温度变化采集器，并与计算机连接，实时监测煤体切割过程中温度的变化情况。所述的模拟煤体切割过程的测试系统，所述的煤样罐出气端与气相色谱仪连接，利用气相色谱仪分析气体成分，为气体含量计算提供依据。本技术所述的模拟煤体切割过程的测试系统，具有以下几个特点：一是通过利用内置刀片，实现了密闭环境下煤样的割煤过程，避免了反应后气体流失；二是利用抗震性能好响应时间快的测温热电偶来测量反应过程中的温度变化，实现了对温度的实时监控；三是该测试系统实验条件可控，组装渐变，具有很好的可操作性和可重复性。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本技术；图1为本技术的模拟煤体切割过程装置示意图；图2(a)-图2(c)为本技术的实施例1的不同质量煤样粉碎4minCO浓度变化图；图3(a)-图3(d)为本技术的实施例1的煤样在不同电机转速下粉碎4minCO浓度变化图；图4(a)-图4(c)为本技术的实施例1的煤样在不同气氛下粉碎4minCO浓度变化图；图5(a)-图5(c)为本技术的实施例1的煤样在不同工况下粉碎4min温度变化图。具体实施方式为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术。参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种测试煤体切割过程CO释放与温度变化的装置系统，包括煤体切割模拟装置、数据采集系统，所述的煤体切割模拟装置包括配气系统和粉碎系统，其中配气系统包括气体(1)、压力表(2)、控制阀门(3)、进气管(4)和出气管(5)；粉碎系统包括粉碎机(6.7.8)、筛网(9)和变频器(10)；数据采集系统包括测温热电偶(11)、气相色谱仪(12)和计算机(13)。气体(1)通过进气管(4)与粉碎腔(6)连接，压力表(2)和控制阀门(3)与进气管(4)和出气管(5)相应连接，筛网(9)固定在进气管(4)和出气管(5)处，变频器(10)与粉碎机电机(7)连接，测温热电偶(11)布置在粉碎腔(6)中，测温热电偶(11)和气相色谱仪(12)分别与计算机(13)连接。所述的气体(1)为不与煤反应的惰性气体，且不是煤氧化的产物气体。根据反应需要提供气氛条件。所述的气体(1)为氮气或氩气。所述的气体(1)与压力表(2)和控制阀门(3)连接，进气管(4)、出气管(5)分别于对应的控制阀门(3)连接。所述的筛网(9)分别布置在进气管(4)、出气管(5)和测温热电偶(11)处。所述的变频器(10)与粉碎机电机(7)连接。所述的测温热电偶(11)灵敏度要高、抗震性能要好。所述的测温热电偶(11)布置在粉碎腔顶端，并与计算机(13)连接。所述的气相色谱仪(12)分别与出气管(5)和计算机(13)连接。实施例1：1、实验过程及工况设置：实验主要考虑了煤样质量、电机转速、粉碎气氛三个因素。其中，煤样质量为被刀片充分粉碎的煤样量，以此参数来反映实际采煤工作中被采煤机截齿破碎煤量。电机转速为粉碎机电机转速，可通过变频器调控来改变刀片转动快慢，以此参数来反映采煤机工作时滚筒转动快慢。粉碎气氛分别选取了氮气氛围和空气氛围。实验开始前，先准确称量待粉碎煤样，将其放入粉碎机粉碎腔中，然后通入相应氛围气体。待气体成分稳定后，关闭气路，设定时间，开始粉碎，计算机同步记录实验数据。考虑到电机发热问题，设定粉碎时间为4min。具体实验工况设置如表2所示。表2实验工况表2实验结果及分析2.1煤样质量对CO释放量影响图2为不同质量煤样粉碎4min，CO浓度变化数据散点图，煤样质量为300g、200g和100g。从图2中可以看出CO随粉碎时间呈现出一定阶段性：(1)无CO阶段。此阶段为粉碎初期，无CO产生；(2)CO缓慢上升阶段。此阶段开始检测到CO，且CO释放量逐渐增加；(3)CO加速上升阶段。此阶段CO释放量开始迅速增加，浓度上升速率较前一阶段明显提高。图2中各工况CO本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测试煤体切割过程CO释放与温度变化的装置系统，其特征在于，包括煤体切割模拟装置、数据采集系统，所述的煤体切割模拟装置包括配气系统和切割系统，其中配气系统包括气体(1)、压力表(2)、控制阀门(3)、进气管(4)和出气管(5)；粉碎系统包括粉碎腔(6)、粉碎机电机(7)、粉碎机刀片(8)、筛网(9)和变频器(10)；数据采集系统包括测温热电偶(11)、气相色谱仪(12)和计算机(13)；气体(1)通过进气管(4)与粉碎腔(6)连接，压力表(2)和控制阀门(3)与进气管(4)和出气管(5)相应连接，筛网(9)固定在进气管(4)和出气管(5)处，变频器(10)与粉碎机电机(7)连接，测温热电偶(11)布置在粉碎腔(6)中，测温热电偶(11)和气相色谱仪(12)分别与计算机(13)连接。
【技术特征摘要】
1.一种测试煤体切割过程CO释放与温度变化的装置系统，其特征在于，包括煤体切割模拟装置、数据采集系统，所述的煤体切割模拟装置包括配气系统和切割系统，其中配气系统包括气体(1)、压力表(2)、控制阀门(3)、进气管(4)和出气管(5)；粉碎系统包括粉碎腔(6)、粉碎机电机(7)、粉碎机刀片(8)、筛网(9)和变频器(10)；数据采集系统包括测温热电偶(11)、气相色谱仪(12)和计算机(13)；气体(1)通过进气管(4)与粉碎腔(6)连接，压力表(2)和控制阀门(3)与进气管(4)和出气管(5)相应连接，筛网(9)固定在进气管(4)和出气管(5)处，变频器(10)与粉碎机电机(7)连接，测温热电偶(11)布置在粉碎腔(6)中，测温热电偶(11)和气相色谱仪(12)分别与计算机(13)连接。2.根据权利要求1所述的一种测试煤体切割过程CO释放与温度变化的装置系统，其特征在于，所述的气体(1)为不与煤反应的惰性气体。3.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾海林，解俊杰，余明高，陈莹娟，褚廷湘，徐永亮，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南;41
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