[发明专利]一种煤层瓦斯残存量测定装置及测定方法

权利要求书

1.一种煤层瓦斯残存量测定装置，其特征在于，包括：煤样罐装置、气体流通系统、位移检测装置和控制系统；

所述煤样罐装置包括煤样罐、电加热器和温度传感器，所述电加热器和温度传感器分别安装在煤样罐外部，所述电加热器用于对煤样罐加热，温度传感器用于检测煤样罐温度；

所述气体流通系统包括通过管路依次连接的煤样罐电磁阀、冷却及过滤器、冷却及过滤器电磁阀、四通；所述煤样罐电磁阀通过管路与所述煤样罐装置连接，所述四通还分别通过管路连接压力传感器、排气口电磁阀、位移检测装置，所述排气口电磁阀的另一端管路连接排气管，排气管末端为排气口；

所述位移检测装置包括气缸、电缸、电机、电机控制器和减速器，所述气缸一端设置气缸进气口，所述气缸进气口通过管路与所述四通相连接，所述气缸另一端设置气缸出气口，所述气缸内设置活塞，所述活塞固定在活塞杆的一端，活塞杆另一端伸出所述气缸出气口并与所述电缸连接，所述电缸另外依次与减速器和电机连接，所述电机控制器控制所述电机，所述电缸用于驱动所述活塞杆进行往复运动；

所述控制系统包括PLC、控制屏及上位计算机，所述PLC与控制屏、上位机相互连接；所述PLC与电加热器、温度传感器、煤样罐电磁阀、冷却及过滤器电磁阀、排气口电磁阀、压力传感器、电机控制器分别连接；PLC接收来自所述温度传感器与所述压力传感器的信号，控制电加热器、煤样罐电磁阀、冷却及过滤器电磁阀、排气口电磁阀、电机控制器工作。

2.根据权利要求1所述的煤层瓦斯残存量测定装置，其特征在于，所述电机是直流伺服电机，所述直流伺服电机配置编码器，编码器与PLC连接，所述PLC接收所述编码器的信号。

3.根据权利要求1所述的煤层瓦斯残存量测定装置，其特征在于，所述位移检测装置还包括移动滑块和位移传感器，移动滑块固定在所述活塞杆上，移动滑块上设置平行于活塞杆的通孔；位移传感器的滑杆相对于活塞杆平行位置设置，移动滑块通过通孔套装在位移传感器的滑杆上，并可相对于滑杆上下移动；所述位移传感器与所述PLC连接，所述PLC接收所述位移传感器发出的位移数据信号。

4.根据权利要求3所述的煤层瓦斯残存量测定装置，其特征在于，所述位移传感器为磁致伸缩性位移传感器。

5.基于如权利要求1所述装置的煤层瓦斯残存量测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将煤样装入煤样罐中，通过控制屏关闭煤样罐电磁阀，将煤样罐与煤样罐电磁阀管路连接；

步骤2，控制系统控制电加热器对煤样罐进行加热，当煤样罐内的温度达到预设温度范围内后保持恒温，关闭冷却及过滤器电磁阀，打开排气口电磁阀，启动电机将气缸内的活塞推到气缸进气口端，通过排气口排出气缸内的气体；

步骤3，控制系统关闭排气口电磁阀，打开煤样罐电磁阀和冷却及过滤器电磁阀后，由电机拉动活塞杆向气缸出气口端运动，使气缸内形成真空，进而使煤样罐中的瓦斯气体进入气缸中；当活塞杆完全伸出气缸时，到达活塞的限定位置，电机控制器控制电机停机；当电机停机时间达到预设时间后，电机控制器控制电机缓慢向气缸进气口端推动活塞杆，当压力传感器数据为预设压力时，电机停机，PLC获取活塞从限定位置到预设压力位置时的位移数据，根据位移数据计算瓦斯残存量并储存于上位计算机中，随时调阅或/和输出；

步骤4，关闭冷却及过滤器电磁阀，打开排气口电磁阀，瓦斯气体从排气口排出至气袋或色谱仪。

6.根据权利要求5所述的煤层瓦斯残存量测定方法，其特征在于，所述活塞从限定位置到预设压力位置时的位移数据，通过直流伺服电机配置的编码器获得。

7.根据权利要求5所述的煤层瓦斯残存量测定方法，其特征在于，所述活塞从限定位置到预设压力位置时的位移数据，通过位移传感器获得。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的煤层瓦斯残存量测定方法，其特征在于，所述预设温度为50℃～90℃，预设时间为5min～5h。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的煤层瓦斯残存量测定方法，其特征在于，所述预设压力为0.1Mpa。