光學(xué)瓦斯檢定器的操作使用維修

1、光學(xué)瓦斯檢定器,李宏偉,一、光學(xué)瓦斯檢定器的特點(diǎn)及構(gòu)造 1、光學(xué)瓦斯檢定器的功能和特點(diǎn) 光學(xué)瓦斯檢定器，是用來(lái)測(cè)定瓦斯?jié)舛龋部蓽y(cè)定其他氣體（如二氧化碳等）的濃度的一種儀器。按其測(cè)量瓦斯?jié)舛鹊姆秶譃?～10%（精度0.01%）和0 ～100%（精度0.1%）兩種。這種儀器的特點(diǎn)是攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，且有足夠的精度；但構(gòu)造復(fù)雜，維修不便。 2、光學(xué)瓦斯檢定器的構(gòu)造

2、 光學(xué)瓦斯檢定器有很多種類(lèi)，我國(guó)生產(chǎn)的主要有AQG和AWJ型，其外形和內(nèi)部構(gòu)造基本相同，現(xiàn)以AQG-1型為便說(shuō)明其構(gòu)造如下。,AQG-1型瓦斯檢定器外形是個(gè)矩形盒子，其由氣路、光路和電路三大系統(tǒng)組成，如圖1所示。 ⑴氣路系統(tǒng)。由吸氣管4、進(jìn)氣管5、水分吸收管9、二氧化碳吸收管11、吸氣橡皮球10、氣室（包括瓦斯室和空氣室）22和毛細(xì)管30等組成。其主要部件的作用是：氣室用于分別存貯新鮮空氣和含有瓦斯或二氧化碳的氣體；水分

3、吸收管內(nèi)裝有氯化鈣（或硅膠），用于吸收混合氣體中的水分，使之不進(jìn)入瓦斯室，以使測(cè)定準(zhǔn)確；毛細(xì)管，其外端連通大氣，其作用是使測(cè)定時(shí)的空氣室內(nèi)的空氣溫度和絕對(duì)壓力與被測(cè)地點(diǎn)（或瓦斯室內(nèi)）的溫度和絕對(duì)壓力相同，同時(shí)又使含瓦斯的氣體不能進(jìn)入空氣室；二氧化碳吸收管內(nèi)裝有顆粒直徑為2～5mm的鈉石灰，用于吸收混合氣體中的二氧化碳，以便準(zhǔn)確地測(cè)定瓦斯?jié)舛取?1—目鏡；2—主調(diào)螺旋；3—微調(diào)螺旋；4—吸氣孔；5—進(jìn)氣孔；6—微讀數(shù)觀穿窗；7—微讀數(shù)電門(mén)

4、；8—光源電門(mén)；9—水分吸收管；10—Ⅰ～吸氣橡皮球；11—一氧化碳吸收管；12—干電池；13—光源蓋；14—目鏡蓋；15—主調(diào)螺旋蓋；16—燈泡；17—光柵；18—聚光鏡；19—光屏；20—平行平面鏡；21—平面玻璃；22—?dú)馐遥?3—反射棱鏡；24—折射棱鏡；25—物鏡；26—測(cè)微玻璃；27—分劃板；28—場(chǎng)鏡；29—目鏡保護(hù)蓋；30—毛細(xì)管圖1 AQG-1型光學(xué)瓦斯檢定器,(a)外形圖

5、 (b)內(nèi)部構(gòu)造,1—光源；2—聚光鏡；3—平面鏡；4—平行玻璃；5—?dú)馐遥?—折光棱鏡；7—反射棱鏡；8—望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),圖2 AQG—1型瓦斯檢定器的光路系統(tǒng)圖,⑵光路系統(tǒng)。如圖2所示。 ⑶電路系統(tǒng)。其功能和作用是為光路供給電源。由電池12、燈泡16、光源蓋13、光源電門(mén)8和微讀數(shù)電門(mén)7組成。,瓦斯鑒定器各組件作用,1.照明裝置組：是儀器產(chǎn)生干涉條紋的光源部分，燈泡的額定電壓1.3

6、5V（伏），0.3A（安）2.聚光鏡組：匯集光源，使之形成平行光束。3.平面鏡組：光線經(jīng)過(guò)此鏡分裂為兩束光線，由于鏡座的作用，該鏡向后傾斜55度。4.折光棱鏡組：將平面鏡射出的兩列光束經(jīng)兩次90度反射后，折回平面鏡上。5.反射棱鏡組：用于調(diào)節(jié)光譜的位置。,6.物鏡組：調(diào)節(jié)鏡座可使干涉條紋在分化版上成像清晰7.測(cè)微鏡組：轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)手輪時(shí)，因齒輪帶動(dòng)刻度盤(pán)和測(cè)微玻璃座，使其偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生光線的偏折，使干涉條紋移動(dòng)主要供測(cè)定1%以下的微數(shù)

7、使用。8.目鏡組：起放大作用，便于觀察。通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏡座調(diào)節(jié)視度，看清光譜。在0~10%、或0~100%范圍共21道刻線9.吸收管組：內(nèi)吸收管裝有氯化鈣或硅膠，用以吸收井下空氣中的水分；外吸收管內(nèi)裝納石灰，用以吸收井下空氣中的CO2。,10.氣室組：共分三格兩側(cè)為空氣室，中間為瓦斯室為平衡氣室內(nèi)的大氣壓力，裝有盤(pán)型管。11.按鈕組：分為上下兩個(gè)按鈕，分別用來(lái)控制測(cè)微光源和干涉條紋光源系統(tǒng)的照明電路。,AQG—2型瓦斯鑒定器主要技術(shù)數(shù)

8、據(jù)：,1、目鏡分化板刻度最低為：  5% 2、測(cè)量的范圍：        0~100% 3、測(cè)微刻度盤(pán)最小值      0.2%,,AQG—1型瓦斯鑒定器主要技術(shù)數(shù)據(jù)1、目鏡分化板刻度最低為：  0.5% 2、測(cè)量的范圍

9、：        0~10% 3、測(cè)微刻度盤(pán)最小值      0.02%,二、光學(xué)瓦斯檢定器的工作原理,光學(xué)瓦斯檢定器是根據(jù)光干涉原理制成的。它的光路系統(tǒng)如圖2所示。其工作原理如下： 由光源1發(fā)出的光，經(jīng)聚光鏡2到達(dá)平面鏡3。并經(jīng)其反折射形成兩束光，分別通過(guò)空氣室和瓦斯室

10、，再經(jīng)折光棱鏡6折射到反射棱鏡7，再反射給望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)8。由于光程差的結(jié)果，在物鏡的聚焦平面上將產(chǎn)生干涉條紋。,由于光的折射率與氣體介質(zhì)的密度有直接關(guān)系，如果以空氣室和瓦斯室都充入新鮮空氣產(chǎn)生的條紋為基礎(chǔ)（對(duì)零），那么，當(dāng)含有瓦斯的空氣充入瓦斯室時(shí)，由于空氣室中的新鮮空氣與瓦斯室中的含有瓦斯的空氣的密度不同，他們的折射率即不同，因而光程也就不同，于是干涉條紋產(chǎn)生位移，從目鏡中可以看到干涉條紋移動(dòng)的距離。由于干涉條紋的位移大小與瓦斯?jié)舛鹊母?/p>

11、低成正比關(guān)系，所以，根據(jù)干涉條紋的移動(dòng)距離就可以測(cè)知瓦斯的濃度。我們?cè)诜謩澃迳献x出位移的大小，其數(shù)值就是測(cè)定的瓦斯?jié)舛取?三、光學(xué)瓦斯檢定器的操作 1、使用光學(xué)瓦斯檢定器之前的準(zhǔn)備工作 須對(duì)瓦斯檢定器進(jìn)行以下檢查工作： ⑴檢查藥品性能。檢查水分吸收管9中的氯化鈣（或硅膠）硅膠由深藍(lán)色變?yōu)闇\藍(lán)色或透明色為失效。檢查外接的二氧化碳吸收管11中的鈉石灰是否變色，若由粉紅色變?yōu)闇\黃色或乳白色則失效

12、，應(yīng)打開(kāi)吸收管更換新藥劑，新藥劑的顆粒直徑要在3—5mm之間，不可過(guò)大或過(guò)小。因?yàn)轭w粒過(guò)大不能充分吸收通過(guò)氣體中的水分或二氧化碳；顆粒過(guò)小又容易堵塞甚至其粉末被吸入氣室內(nèi)。顆粒直徑不合要求會(huì)影響測(cè)定的精度。,⑵檢查氣路系統(tǒng)。首先檢查吸氣球是否漏氣：用手捏扁吸氣球，另一手掐住吸氣球膠管，然后放松氣球，若氣球不鼓起，則表明不漏氣；其次，檢查儀器是否漏氣：將吸氣膠皮管同檢定器吸氣孔4連接，堵住進(jìn)氣孔5，捏扁吸氣球，松手后球不鼓起為氣密；最后，

13、檢查氣路是否暢通，即放開(kāi)進(jìn)氣孔，捏放吸氣球，以氣球快速鼓起為整機(jī)氣路暢通。⑶檢查干涉條紋的清晰度。按下部按鈕，由目鏡觀察，并旋轉(zhuǎn)目鏡筒，調(diào)整到分劃板清晰為止，再看干涉條紋是否清晰，如不清晰，可取下光源蓋，擰松燈泡后蓋，調(diào)整燈泡后端小柄，同時(shí)觀察目鏡內(nèi)條紋，直到條紋清晰為止。然后擰緊燈泡后蓋，裝好儀器。,⑷清洗瓦斯室。在地面或井下新鮮空氣中，手捏氣球5—10次 ，清洗氣室地點(diǎn)的溫度與被測(cè)地點(diǎn)的溫度正負(fù)不差10攝氏度。

14、⑸零位調(diào)整。按上部按鈕，調(diào)整測(cè)微手輪使微讀數(shù)盤(pán)的零位刻度與指標(biāo)線重合；旋下主調(diào)螺旋蓋15，再按下部按鈕8，調(diào)整觸動(dòng)手輪2，同時(shí)觀看目鏡，在干涉條紋中的兩條黑色基準(zhǔn)線中選定任意一條黑基線與分劃板的零位相重合，并記住這條黑基線；然后，一邊觀看目鏡一邊蓋好主調(diào)螺旋蓋15。,2、使用光學(xué)瓦斯檢定器測(cè)定瓦斯?jié)舛?應(yīng)按以下方法和步驟進(jìn)行： ⑴調(diào)零。在井下井底車(chē)場(chǎng)、進(jìn)風(fēng)大巷或測(cè)地點(diǎn)附近的進(jìn)風(fēng)巷道中，捏放氣球7-8次，然

15、后檢查微讀數(shù)盤(pán)的零位刻度與指標(biāo)是否重合，選定的黑基線與分劃板的零位是否重合。若有移動(dòng)，則按“對(duì)零”操作方法進(jìn)行調(diào)整，使光譜處在零位狀態(tài)。,CH4檢測(cè)儀自檢準(zhǔn)確的方法：將基準(zhǔn)線與零位重疊后，第五條紅藍(lán)線與7%重疊，證明儀器標(biāo)準(zhǔn)。,,⑵測(cè)定瓦斯。將連接在二氧化碳吸收管進(jìn)氣口的膠皮管伸向待測(cè)位置，然后捏放氣球5—10次，將瓦斯室氣體完全置換。然后方可將吸氣管收回。 ⑶讀數(shù)。按下光源電門(mén)8，由目鏡1中觀察黑基線的位置。如其恰與某

16、整數(shù)刻度重合，讀出該處刻度數(shù)值，即為瓦斯?jié)舛龋蝗绻诨€位于兩個(gè)整數(shù)之間，如圖7—3中b所示，則應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)螺旋3，使黑基線退到較小的整數(shù)位置上，如圖7—3中c所示，然后，從微讀數(shù)盤(pán)上讀出小數(shù)位、整數(shù)與小數(shù)相加就是測(cè)定出的瓦斯?jié)舛?，例如，若從整?shù)位讀出的數(shù)值為1，微讀數(shù)為0.52，則測(cè)定的瓦斯?jié)舛?.52%。,3、應(yīng)用光學(xué)瓦斯檢定器測(cè)定二氧化碳濃度 用光學(xué)瓦斯檢定器測(cè)定二氧化碳濃度時(shí)，要首先測(cè)出瓦斯?jié)舛龋缓笕サ舳?/p>

17、化碳吸收管，再測(cè)定出瓦斯和二氧化碳混合氣體的濃度，后者減去前者，再乘以0.955的校正系數(shù)（由于二氧化碳的折射率與瓦斯折射率相差不大，一般測(cè)定時(shí)，也可不校正），即為所要測(cè)定的二氧化碳濃度。注：測(cè)瓦斯和混合氣體要在同一地點(diǎn)、同一位置進(jìn)行。,瓦斯鑒定器(AQG--1)的允許規(guī)定誤差：瓦斯含量            

18、60;        允許誤差的范圍%以上0~1                        　± 0.05

19、1~4                          ±0.14~7        

20、                  ±0.27~10                &#

21、160;        ±0.3瓦斯鑒定器(AQG--2)的允許規(guī)定誤差：瓦斯含量              允許誤差的范圍%以上 0~10    

22、60;                   ± 0.5% 10~4 0            

23、60;         ±1%40~70                      ±2% 70~

24、100                  ±3%,【例題】 用光學(xué)瓦斯檢定器在礦井總回風(fēng)巷內(nèi)進(jìn) 行測(cè)定工作，在未去掉二氧化碳吸收管時(shí)，測(cè)得 巷道距頂30cm處和距底30cm處的讀數(shù)分別為0.68%和0.45%；取下二氧化碳吸收

25、管測(cè)得巷道底30cm處的讀數(shù)為1.19%。試計(jì)算并判定該回風(fēng)巷中風(fēng)流的瓦斯和二氧化碳濃度是否符合《規(guī)程》規(guī)定。,解： ⑴風(fēng)流中瓦斯?jié)舛葹?.68%。 ⑵風(fēng)流中二氧化碳濃度： （1.19%—0.45%）×0.955=0.71% ⑶風(fēng)流中的瓦斯和二氧化碳濃度不超過(guò) 0.75% 因此，符合《規(guī)程》規(guī)定。 4、使用光學(xué)瓦斯檢定器進(jìn)行測(cè)定時(shí)，發(fā)生零位漂移的原因和預(yù)防方法,光學(xué)瓦斯檢定器發(fā)生零

26、位漂移（俗稱(chēng)跑正或跑負(fù)），會(huì)造成測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)或錯(cuò)誤。發(fā)生零位漂移的常見(jiàn)原因：一是儀器空氣室內(nèi)不新鮮，毛細(xì)管失去作用；二是“對(duì)零”時(shí)的地點(diǎn)與待測(cè)地點(diǎn)的溫度和壓力相差較大；三是瓦斯室氣路不暢通。 防止零位漂移的辦法有： ⑴經(jīng)常用新鮮空氣清洗空氣室，不要連班使用一個(gè)檢定器，以免毛細(xì)管內(nèi)空氣不新鮮。 ⑵儀器對(duì)零時(shí)，應(yīng)盡量在與待測(cè)地點(diǎn)溫度相近、標(biāo)高相同的附近進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)進(jìn)行，以免因溫差、壓差過(guò)大引起零位

27、漂移。 ⑶經(jīng)常檢查檢定器的氣路，發(fā)現(xiàn)不暢通或堵塞要及時(shí)修理。,5、當(dāng)溫度和氣壓變化較大時(shí)，校準(zhǔn)光學(xué)瓦斯檢定器測(cè)得的瓦斯?jié)舛戎?光學(xué)瓦斯檢定器是在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（約為0.1Mpa（兆帕））溫度20℃的條件下標(biāo)定刻度的。當(dāng)被測(cè)地點(diǎn)的大氣壓力超過(guò)（1.01×105）Pa±100pa（帕）、溫度超過(guò)（20±2） ℃范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修正。修正的方法是將已測(cè)得的瓦斯或二氧化碳濃度值乘以校

28、正系數(shù)K′： K′=（101325/p）·（T/293）=345.82T/p(7-1)式中 T—測(cè)定地點(diǎn)絕對(duì)溫度，絕對(duì)溫度與攝氏溫 度t的關(guān)系是T=t+273； P——測(cè)定地點(diǎn)的大氣壓力，Pa?！纠}】在井下某一地點(diǎn)用光學(xué)瓦斯檢定器測(cè)定的風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葹?.86%，同時(shí)測(cè)得該地點(diǎn)的空氣溫度為28℃、大氣壓力為78805Pa，求算校正系數(shù)為： K′=3

29、45.82T/p=345.82（28+273）/78805=1.32 該地點(diǎn)真實(shí)的瓦斯?jié)舛戎禐椋?0.86%×1.32=1.14%,6、光學(xué)瓦斯檢定器的常見(jiàn)故障與排除 ⑴檢查藥品時(shí)如藥品失效會(huì)發(fā)現(xiàn)藥品的顆粒變小成粉或膠結(jié)一起應(yīng)及時(shí)更換，否則可能使測(cè)定甲烷數(shù)值偏高，有時(shí)甚至可阻塞進(jìn)氣管路。 ⑵氣密檢查如果發(fā)現(xiàn)漏氣應(yīng)想法找出漏氣的部位，及時(shí)更換

30、吸管或吸球。如漏氣，在接頭處應(yīng)將漏氣管頭切下。,⑶檢查光路如發(fā)現(xiàn)無(wú)光，應(yīng)打開(kāi)光源蓋檢查燈泡，及時(shí)更換。如燈泡正常則應(yīng)更換電池。當(dāng)發(fā)現(xiàn)燈光暗紅時(shí)也是電池用得太久，應(yīng)及時(shí)更換。 ⑷當(dāng)發(fā)現(xiàn)干涉條紋無(wú)法歸零，或干涉條紋和分劃板的刻線不平行，不要摔打，應(yīng)找專(zhuān)職校對(duì)人員調(diào)校。 ⑸當(dāng)目鏡內(nèi)出現(xiàn)霧氣也應(yīng)找專(zhuān)職人員修理。四、光學(xué)瓦斯檢定器使用和保養(yǎng)注意事項(xiàng) ⑴攜帶和使用時(shí)，防止和其他硬物碰撞以免損壞儀器

31、內(nèi)部零件和光學(xué)鏡片。 ⑵光干涉條紋不清晰，往往是由于空氣濕度過(guò)大，光學(xué)玻璃上有霧?；蚧覊m附在上面以至光學(xué)系統(tǒng)有毛病造成的。如果調(diào)整光源燈泡后不能達(dá)到目的，就要由修理人員拆開(kāi)進(jìn)行擦拭，或調(diào)整光路系統(tǒng)。,⑶測(cè)定時(shí)，如果空氣中含有一氧化碳、硫化氫等其他氣體時(shí)，因?yàn)闆](méi)有這些氣體的吸收劑，將使瓦斯測(cè)定結(jié)果偏高。為消除這一影響，應(yīng)再加一個(gè)輔助吸收管，管內(nèi)裝有顆粒活性炭可消除硫化氫影響，裝有40%氧化銅和60%二氧化錳的混合物，可消除

32、一氧化碳的影響。 ⑷在火區(qū)、密閉區(qū)等嚴(yán)重缺氧地點(diǎn)，由于氣體成分變化大，用光學(xué)瓦斯檢定器測(cè)定瓦斯時(shí)，測(cè)定結(jié)果會(huì)比實(shí)際濃度偏大很多（試驗(yàn)可知，氧氣濃度每降低1%，瓦斯測(cè)定結(jié)果約偏大0.2%）。這時(shí)，必須采取試樣，用化學(xué)分析的方法而不準(zhǔn)使用光學(xué)瓦斯檢定器測(cè)定瓦斯?jié)舛取?⑸高原地點(diǎn)的空氣密度小、氣壓低，使用時(shí)應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，或根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)的空氣溫度和大氣壓力用公式（7-1）計(jì)算校正系數(shù)，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行校正。

33、 ⑹儀器不用時(shí)，要放在干燥的地方，并取出電池，以防腐蝕儀器，遠(yuǎn)離油酸水類(lèi)。 ⑺要定期對(duì)儀器進(jìn)行檢查、校正，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)維修，不準(zhǔn)用損壞的儀器進(jìn)行測(cè)定。保養(yǎng)溫度0-30攝氏度，使用溫度-15+40,甲烷（瓦斯）的性質(zhì)、來(lái)源、危害,性質(zhì):無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒的氣體,比重0.554。 來(lái)源:煤巖中。 危害:在空氣中的含量達(dá)到一定濃度時(shí),遇火會(huì)燃燒和爆炸;濃度達(dá)到40%以上時(shí),能使人窒息死亡。,瓦斯的爆炸上限、下限和最

34、強(qiáng)爆炸濃度,瓦斯爆炸的濃度范圍稱(chēng)為瓦斯的爆炸界限。瓦斯爆炸的最高濃度16%,稱(chēng)為爆炸上限。瓦斯爆炸的最低濃度5%,稱(chēng)為爆炸下限。當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到9.5%時(shí),遇有火源,混合氣體中的瓦斯和氧氣全部參加氧化反應(yīng),爆炸威力最強(qiáng),稱(chēng)為最強(qiáng)爆炸濃度。,防止瓦斯爆炸的主要措施,（1）防止瓦斯積聚。 （2）防止瓦斯引燃。 （3）防止瓦斯事故擴(kuò)大。瓦斯爆炸的三要素：（1）明火（電火花）（2）有充足的氧氣（3）瓦斯?jié)舛冗_(dá)到其爆炸界限（5%—16%

35、）,二氧化碳的性質(zhì)、來(lái)源、危害,性質(zhì):無(wú)色、略帶酸臭味、微毒的氣體,比重1.52,易溶于水,不助燃,對(duì)眼睛和呼吸器官有刺激作用。 來(lái)源:(1)有機(jī)物的腐朽;(2)人的呼吸、燈火燃燒;(3)放炮;(4)煤的自燃、火災(zāi)及瓦斯、煤塵爆炸;(5)從煤巖中放出。危害：濃度達(dá)到1%時(shí),呼吸急促;3%時(shí),呼吸量增加一倍;5%時(shí),呼吸困難;10%時(shí),頭痛;10%-20%時(shí),短時(shí)間失去知覺(jué);20%-25%時(shí),窒息死亡。,復(fù)習(xí)題,1、CH4的性質(zhì)、來(lái)源