一种智能煤炭自燃过程绝热测试方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种煤样自燃特性检测方法，特别是涉及一种智能煤炭自燃过程绝热测试方法及其装置。
背景技术
煤氧化特性的测定是当前确保煤矿生产安全和制约煤矿产能及工作面顺利开展的重要制约因素，针对这一问题，当前开发了多种结构类型的煤样自燃特性检测装置及相应的检测方法，如专利申请号为“2004100414272”的“一种模拟煤炭自燃过程的绝热测试方法及其装置”、专利申请号为“201610268808.7 ”的“空间及多组分气体对煤自燃倾向性影响的试验方法”等专利技术，虽然均不能程度满足了对煤样特性检测作业的需要，但在使用中，一方面均不同程度存在设备系统结构复杂，操作繁琐且难度大，且在检测作业时，无法实现同时满足多个类型煤样检测作业的需要，从而导致当前检测作业的效率低，同时当前的检测设备在运行中，在进行检测数据输出作业时，均是通过手工记录、普通工业计算机、PC计算机及打印机设备进行数据输出，从而导致检测作业的数据无法实现远程获取及对煤样检测作业进行全程远程操控，严重影响了检测作业的灵活性和便捷性。
因此针对这一现状，迫切需要开发一种煤样自燃特性测试系统及检测方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种煤样自燃特性检测装置，本发明发明集成化程度及运行自动化程度高，操作简便灵活，可在有效提高煤样检测作业效率和检测精度的同时，一方面可有效满足不同结构类型煤样检测作业的需要，并极大的提高了检测作业的远程操控能力及远程数据获取能力，提高了本发明运行的通用性和便捷性；另一方面可同时实现对多个不同煤样在不同检测条件下进行测试作业，极大的提高了检测作业的效率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种智能煤炭自燃过程绝热测试方法，包括以下步骤：
S1，煤样制备，首先根据检测作业的需要，制备若干结构体积的煤样，并为制备的煤样统一编订识别编码，然后根据识别编码为煤样制备实验数据采集表，并在数据采集表中为各煤样制定检测作业工艺方案；
S2，设备预制，完成S1步骤后，首先根据检测作业需要，为检测设备配置相应的检测用高压气源和气相分析仪，然后为检测设备配备1个至与S1步骤制备煤样份数相同的检测腔，然后为各检测腔均分配1个S1步骤制备煤样，并将煤样放置到检测腔内，并根据嵌入的煤样编号为检测腔设置相应的识别编号，将检测腔的识别编号录入到S1中的实验数据采集表中并与煤样识别编码匹配，最后将各检测腔分别与高压气源和气相分析仪连通，即可完成设备装配预制；
S3，检测作业，完成S2步骤后，根据S1步骤为各煤样定检测作业工艺方案，由检测设备驱动各检测腔对其内部的煤样进行调温调压，对不同地质条件进行模拟仿真；然后根据S1步骤为各煤样定检测作业工艺方案，由检测设备对高压气源进行调压，并将调压后的气体分别输送至相应的检测腔内，使高压气体在沿检测腔轴线从上至下内与煤样反应后，再从检测腔下端面排出并输送至气相分析仪进行气体分析，然后将检测结果输出并统计录入在S1中的实验数据采集表中并与煤样识别编码匹配，即可完成测试作业；
S4，检测复位，完成S3步骤检测作业后，首先对各检测腔进行降温、减压，使检测腔恢复至常温常压后，将各检测腔打开并取出实验后的煤样，然后对检测腔内进行清理作业，并在完成清理作业后返回S2步骤进行后续作业，并在完成所有煤样检测后，返回S1步骤即可完成煤样检测。
进一步的，所述的S1步骤中，所制备的煤样包括通过取样设备从煤层中直接采集得到的煤柱和通过粒径为0.1—50毫米煤炭颗粒压合制备得到的煤柱中的任意一种。
进一步的，所述的S3步骤中，在检测作业过程中，另对检测作业时间、温度、气压、检测腔内煤样压力进行连续同步检测，并将检测数据统一统计录入在S1中的实验数据采集表中并与煤样识别编码匹配。
进一步的，所述S2步骤中的检测设备包括承载机架、隔板、传动轴、承载臂、检测腔、高压气源、气相分析仪、调压泵、气压传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器、通讯网关及驱动电路，所述承载机架为轴线与水平面垂直分布的矩形框架结构，所述隔板嵌于承载机架内，并与承载机架同轴分布，所述隔板将承载机架从上至下分为控制腔和检测腔，所述传动轴与检测腔同轴分布，且两端分别与承载机架及隔板连接，所述承载臂若干并环绕传动轴轴线均布，承载臂后端面与传动轴外侧面连接，且所述承载臂轴线与传动轴轴线垂直并相交，所述检测腔数量与承载臂数量一致，环绕传动轴轴线均布，每个检测腔均与至少一条承载臂前端面铰接，且检测腔轴线与承载机架底部呈0°—90°夹角，所述检测腔间相互并联，其中检测腔上端面通过导流管与调压泵连通，下端面通过导流管与气相分析仪连通，所述调压泵数量与检测腔数量一致，且各调压泵间相互并联并通过导流管与高压气源连通，所述调压泵与检测腔连通的导气管上设一个气压传感器、流量传感器，所述压力传感器和温度传感器均嵌于各检测腔内，且每个检测腔内均设至少一个温度传感器和至少一个气压传感器，所述高压气源、气相分析仪、调压泵、通讯网关及驱动电路均嵌于控制腔内并与隔板连接，所述驱动电路分别与检测腔、气相分析仪、调压泵、气压传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器及通讯网关电气连接。
进一步的，所述承载臂为至少两级伸缩杆结构，其后端面通过滑槽与传动轴外侧面滑动连接，所述滑槽环绕传动轴轴线均布，并与传动轴轴线平行分布，所述承载臂前端面设转台机构及承载卡箍，所述承载卡箍包覆在检测腔外并与检测腔同轴分布，且承载卡箍后端面通过转台机构与承载臂前端面铰接，转台机构轴线与检测腔垂直并相交并与承载臂同轴分布，所述转台机构与驱动电路电气连接。
进一步的，所述承载臂为至少两级电动伸缩杆结构，且承载臂上设至少一个位移传感器，所述承载臂与位移传感器均与驱动电路电气连接。
进一步的，所述检测腔为圆柱腔体结构，所述检测腔对应的承载机架底部设弹性垫块，并通过弹性垫块与检测腔下端面相抵。
进一步的，所述驱动电路为基于DSP芯片、FPGA芯片及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统，驱动电路另设至少一个基于IGBT为基础的电路模块、至少一个串口通讯模块及一个操控界面。
进一步的，所述操控界面嵌于承载机架外表面，包括信号指示灯、操作键盘、显示器、扬声器、身份识别摄像头中的任意一种或几种共用。
本发明集成化程度及运行自动化程度高，操作简便灵活，可在有效提高煤样检测作业效率和检测精度的同时，一方面可有效满足不同结构类型煤样检测作业的需要，并极大的提高了检测作业的远程操控能力及远程数据获取能力，提高了本发明运行的通用性和便捷性；另一方面可同时实现对多个不同煤样在不同检测条件下进行测试作业，极大的提高了检测作业的效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。
图1为本发明方法流程图
图2为本发明结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、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，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种智能煤炭自燃过程绝热测试方法，包括以下步骤：
S1，煤样制备，首先根据检测作业的需要，制备若干结构体积的煤样，并为制备的煤样统一编订识别编码，然后根据识别编码为煤样制备实验数据采集表，并在数据采集表中为各煤样制定检测作业工艺方案；
S2，设备预制，完成S1步骤后，首先根据检测作业需要，为检测设备配置相应的检测用高压气源和气相分析仪，然后为检测设备配备1个至与S1步骤制备煤样份数相同的检测腔，然后为各检测腔均分配1个S1步骤制备煤样，并将煤样放置到检测腔内，并根据嵌入的煤样编号为检测腔设置相应的识别编号，将检测腔的识别编号录入到S1中的实验数据采集表中并与煤样识别编码匹配，最后将各检测腔分别与高压气源和气相分析仪连通，即可完成设备装配预制；
S3，检测作业，完成S2步骤后，根据S1步骤为各煤样定检测作业工艺方案，由检测设备驱动各检测腔对其内部的煤样进行调温调压，对不同地质条件进行模拟仿真；然后根据S1步骤为各煤样定检测作业工艺方案，由检测设备对高压气源进行调压，并将调压后的气体分别输送至相应的检测腔内，使高压气体在沿检测腔轴线从上至下内与煤样反应后，再从检测腔下端面排出并输送至气相分析仪进行气体分析，然后将检测结果输出并统计录入在S1中的实验数据采集表中并与煤样识别编码匹配，即可完成测试作业；
S4，检测复位，完成S3步骤检测作业后，首先对各检测腔进行降温、减压，使检测腔恢复至常温常压后，将各检测腔打开并取出实验后的煤样，然后对检测腔内进行清理作业，并在完成清理作业后返回S2步骤进行后续作业，并在完成所有煤样检测后，返回S1步骤即可完成煤样检测。
其中，所述的S1步骤中，所制备的煤样包括通过取样设备从煤层中直接采集得到的煤柱和通过粒径为0.1—50毫米煤炭颗粒压合制备得到的煤柱中的任意一种。
同时，所述的S3步骤中，在检测作业过程中，另对检测作业时间、温度、气压、检测腔内煤样压力进行连续同步检测，并将检测数据统一统计录入在S1中的实验数据采集表中并与煤样识别编码匹配。
如图2所示，所述S2步骤中的检测设备包括承载机架1、隔板2、传动轴3、承载臂4、检测腔5、高压气源6、气相分析仪7、调压泵8、气压传感器9、压力传感器10、流量传感器11、温度传感器12、通讯网关13及驱动电路14，所述承载机架1为轴线与水平面垂直分布的矩形框架结构，所述隔板2嵌于承载机架1内，并与承载机架1同轴分布，所述隔板2将承载机架1从上至下分为控制腔101和检测腔102，所述传动轴3与检测腔5同轴分布，且两端分别与承载机架1及隔板2连接，所述承载臂4若干并环绕传动轴3轴线均布，承载臂4后端面与传动轴3外侧面连接，且所述承载臂4轴线与传动轴3轴线垂直并相交，所述检测腔5数量与承载臂4数量一致，环绕传动轴3轴线均布，每个检测腔5均与至少一条承载臂4前端面铰接，且检测腔5轴线与承载机架1底部呈0°—90°夹角，所述检测腔5间相互并联，其中检测腔5上端面通过导流管与调压泵8连通，下端面通过导流管与气相分析仪7连通，所述调压泵8数量与检测腔5数量一致，且各调压泵8间相互并联并通过导流管与高压气源6连通，所述调压泵8与检测腔5连通的导气管上设一个气压传感器9、流量传感器11，所述压力传感器10和温度传感器12均嵌于各检测腔5内，且每个检测腔5内均设至少一个温度传感器12和至少一个气压传感器10，所述高压气源6、气相分析仪7、调压泵8、通讯网关13及驱动电路14均嵌于控制腔101内并与隔板2连接，所述驱动电路14分别与检测腔5、气相分析仪7、调压泵8、气压传感器9、压力传感器10、流量传感器11、温度传感器12及通讯网关13电气连接。
其中，所述承载臂4为至少两级伸缩杆结构，其后端面通过滑槽15与传动轴3外侧面滑动连接，所述滑槽15环绕传动轴3轴线均布，并与传动轴3轴线平行分布，所述承载臂4前端面设转台机构16及承载卡箍17，所述承载卡箍17包覆在检测腔5外并与检测腔5同轴分布，且承载卡箍17后端面通过转台机构16与承载臂4前端面铰接，转台机构16轴线与检测腔5垂直并相交并与承载臂4同轴分布，所述转台机构16与驱动电路14电气连接。
进一步优化的，所述承载臂4为至少两级电动伸缩杆结构，且承载臂4上设至少一个位移传感器18，所述承载臂4与位移传感器18均与驱动电路14电气连接。
本实施例中，所述检测腔5为圆柱腔体结构，所述检测腔5对应的承载机架1底部设弹性垫块19，并通过弹性垫块19与检测腔5下端面相抵。
本实施例中，所述驱动电路14为基于DSP芯片、FPGA芯片及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统，驱动电路另设至少一个基于IGBT为基础的电路模块、至少一个串口通讯模块及一个操控界面。
进一步优化的，所述操控界面嵌于承载机架外表面，包括信号指示灯、操作键盘、显示器、扬声器、身份识别摄像头中的任意一种或几种共用。
本发明集成化程度及运行自动化程度高，操作简便灵活，可在有效提高煤样检测作业效率和检测精度的同时，一方面可有效满足不同结构类型煤样检测作业的需要，并极大的提高了检测作业的远程操控能力及远程数据获取能力，提高了本发明运行的通用性和便捷性；另一方面可同时实现对多个不同煤样在不同检测条件下进行测试作业，极大的提高了检测作业的效率。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
