一种工作面漏风检测示踪检测风源装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种工作面漏风检测示踪检测风源装置及使用，属矿井通风及安全检测设备技术领域。

背景技术

当前目前在进行巷道漏风检测中，主要是通过利用诸如氟仿、二氧化氯、过氧乙酰硝酸酯、氮氧化物、二氧化硫、氡、汞、SF6等气体，然后利用气体释放机构将示踪气体在巷道上风口位置混入到巷道的空气中，使示踪气体随巷道气体运行并再由后续设备检测巷道内示踪气体分布位置、含量等参数从而判断巷道漏风情况，在实际的使用中，当前所使用的示踪气体风源设备虽然一定程度可以满足示踪气体释放的需要，但一方面往往均在同一次检测中，仅能使用特定一种的示踪气体进行操作，同时也无法根据巷道通风环境精确调整混合到巷道内的示踪气体的释放量、释放的时间节点、示踪气体释放的流量、压力及排放方向，因此造成了当前示踪气体源排放的示踪气体环境适应性相对较弱，并极易因巷道环境等因素影响而导致示踪气体倍巷道环境干扰而导致后续无法进行准确的检测识别，从而严重影响了利用示踪气体进行巷道漏风检测作业精度和效率，同时也增加了检测作业的难度。

因此，基于上述现有技术中存在缺陷，对现有的问题予以研究改良，提供了一种工作面漏风检测示踪检测风源装置，旨在通过该集气设备，解决一些现存的装备问题。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种工作面漏风检测示踪检测风源装置，该发明集成化和模块化程度高，可有效满足多种不同巷道空间结构配套使用的需要，设备在运行中，可根据不同类型巷道通风作业需要，精确配置相应的示踪气体供给量，有效提高示踪气体与巷道环境间的兼容性，同时提高示踪气体后续检测和计算比对作业的便捷性，从而有效提高巷道通过示踪气体进行漏风检测作业的工作效率和精度。

为了实现上述目的，本实用发明是通过如下的技术方案来实现：

一种工作面漏风检测示踪检测风源装置，包括承载机架、排气口、计量泵、送风风机、作业机架、储气罐、混合罐、流量传感器、压力传感器、分流管、控制阀、驱动电路，承载机架为轴向截面呈矩形的框架结构，混合罐位于承载机架内并与承载机架同轴分布，储气罐至少两个，嵌于作业机架内并环绕混合罐均布，储气罐间相互并联，同时每个储气罐均通过导流管与一个计量泵连通，并通过计量泵与混合罐连通，混合罐另通过导流管与分流管连通，分流管至少一条，与承载机架外侧面连接，且每条分流管均通过导流管与若干排气口连通，排气口若干，各排气口间并联并分别与作业机架连接，同时各排气口通过作业机架与巷道壁连接，控制阀若干，且导流管通过控制阀分别与排气口、计量泵、储气罐、混合罐间连通，同时流量传感器、压力传感器若干，其中计量泵的输出端及每个排气口处均设一个流量传感器和一个压力传感器，储气罐、混合罐内均设一个压力传感器，送风风机与作业机架连接，位于各排气口前方，且送风风机轴线与水平面平行分布，并与各排气口轴线相交，驱动电路与承载机架外侧面连接，并分别与计量泵、送风风机、作业机架、流量传感器、压力传感器、控制阀电气连接。

进一步的，所述作业机架包括承载框架、翻转机构、导向臂、转台机构、定位锚索、倾角传感器，其中所述承载框架为横断面呈圆弧形的槽状框架结构，所述承载框架外侧面通过若干定位锚索与巷道壁连接，且承载框架与巷道同轴分布，所述承载框架后端面的内侧面设至少三个环绕其轴线均布的排气口，且排气口通过转台机构与承载框架内侧面铰接，所述承载框架前端面的内侧面与送风风机连接，且送风风机与承载框架同轴分布，所述导向臂为轴向截面呈矩形、梯形中任意一种的框架结构，所述导向臂若干，各导向臂后端面通过翻转机构与承载框架内侧面铰接，且各导向臂环绕承载框架轴线均布，同时各导向臂轴线与承载框架轴线呈0°—60°夹角，同时各导向臂分别位于和承载框架后端面处相邻两排气口之间位置，所述导向臂长度为承载框架长度的30%—70%，且导向臂前端面位于承载框架内，并与承载框架前端面间间距不小于承载框架长度的10%，所述导向臂前端面设一个与其同轴分布的排气口，其外侧面通过转台机构与至少一个排气口铰接，所述排气口间相互并联，各排气口分别通过柔性导管与分流管连通，所述导向臂及各排气口外表面均设一个倾角传感器，所述翻转机构、转台机构及倾角传感器均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述导向臂为至少两级伸缩柱结构，同时各导向臂间通过弹性连接带相互连接，其所述弹性连接带下板面位于承载框架后端面位置连接的排气口轴线上方。

进一步的，所述承载框架包括承载托板、滑块、连接滑槽、连接铰链，所述承载托板若干，各承载托盘均为横断面呈矩形、“H”字形及“凵”字形板状结构中的任意一种，且其板面均为格栅板结构，所述承载托板若干，相邻两承载托板间通过至少三个沿其轴线方向均布的连接铰链铰接，且相邻两承载托板轴线品行分布，其板面呈0°—120°夹角，所述承载托板上端面设1-2条与其轴线平行分布的连接滑槽，同时每条连接滑槽均与1—4个滑块滑动连接，所述滑块上设于承载托板板面呈60°—90°的定位锚孔，且滑块通过定位锚孔与定位锚索连接。

进一步的，所述混合罐包括罐体、气体传感器、超声波振荡器、增压泵、节流阀、温湿度传感器，其中所述罐体为闭合腔体结构，其上端面设若干进气口，下端面设一个导气口，所述进气口通过节流阀与和计量泵连通的导流管连接，且每个进气口均与通过计量泵与一个储气罐连通，所述导气口通过导流管与增压泵连通，所述增压泵另通过导流管与节流阀连通，且增压泵通过节流阀与分流管连通，所述超声波振荡器至少一个，嵌于罐体内并与罐体间同轴分布，所述气体传感器至少三个，嵌于罐体罐壁内侧面内环绕罐体轴线均布，所述温湿度传感器共两个，位于罐体内并分别与罐体顶部及底部连接，并与罐体同轴分布，所述气体传感器、超声波振荡器、增压泵、节流阀、温湿度传感器均分别与驱动电路电气连接。

进一步的，所述混合罐另设湿度调节机构，所述湿度调节机构包括蓄水罐、超声波雾化器、柔性连接管、驱动风机，其中所述蓄水罐位于混合罐的罐体外，并与承载机架连接，所述超声波雾化器位于蓄水罐内并与蓄水罐底部连接，所述蓄水罐顶部设一个加水口和一个出气口，其中出气口通过柔性连接管与混合罐罐体的其中一个进气口连通，所述驱动风机嵌于蓄水罐内并与出气口间同轴分布，所述超声波雾化器、驱动风机均与驱动电路间电气连接。

进一步的，所述驱动电路为以可编程控制器为基础的电路系统，同时驱动电路另设多路稳压电源电路、串口通讯电路及无线通讯电路。

一种工作面漏风检测示踪检测风源装置的示踪方法，包括如下步骤：

S1，系统配置，首先在巷道的上风口位置设置承载机架，同时沿巷道轴线方向设置作业机架，同时安装装配各排气口、计量泵、送风风机、储气罐、混合罐、流量传感器、压力传感器、分流管、控制阀和驱动电路，最后将驱动与外部的控制系统间建立数据连接，同时向各储气罐分别灌注示踪气体；

S2，系统预设，完成S1步骤后，首先采集巷道当前通风的风量、风速及气流方向，然后根据采集的数据有驱动电路设置示踪气体的类型、各类示踪气体混合比例、示踪气体排放量、示踪气体排放速度、示踪气体排放角度及示踪气体排放作业时间，从而得到示踪风源综合作业数据；并将示踪风源综合作业数据通过驱动电路传输至外部的控制系统备用；

S3,示踪作业，完成S2步骤后，由驱动电路根据S2步骤设定的示踪风源综合作业数据，驱动计量泵、送风风机、混合罐、流量传感器、压力传感器、分流管、控制阀设备运行，使各储气罐内示踪气体通过计量泵计量调控后输入刀混合罐内，并由混合罐对各示踪气体进行充分混合后再对混合后的示踪气体调压后通过排气口排出，同时通过送风风机对排出的示踪气体进行二条调速后与巷道内气体混合，最后由巷道内设置的各示踪气体监测装置对监测到的巷道内气体中示踪气体含量、类型及流动速度进行监测，并将监测数据与S2步骤的示踪风源综合作业数据进行比对计算，从而获得巷道漏风情况。

进一步的，所述S2和S3步骤中，在按照S3步骤持续进行示踪作业的同时，另同步监测巷道上风口的风量、风速及气流方向变化，并根据监测到巷道内当前通风状态实际状态，同步调整修正示踪风源综合作业数据。

本发明集成化和模块化程度高，可有效满足多种不同巷道空间结构配套使用的需要，设备在运行中，可根据不同类型巷道通风作业需要，精确配置相应的示踪气体供给量，有效提高示踪气体与巷道环境间的兼容性，同时提高示踪气体后续检测和计算比对作业的便捷性，从而有效提高巷道通过示踪气体进行漏风检测作业的工作效率和精度。

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为本发明系统结构示意图；

图2为承载机架局部结构示意图；

图3为作业机架局部结构示意图；

图4作业机架前视局部结构示意图；

图5为混合罐剖视局部结构示意图；

图6为本发明使用方法流程图。

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施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-5所示，一种工作面漏风检测示踪检测风源装置，包括承载机架1、排气口2、计量泵3、送风风机4、作业机架5、储气罐6、混合罐7、流量传感器8、压力传感器9、分流管10、控制阀11、驱动电路12，承载机架1为轴向截面呈矩形的框架结构，混合罐7位于承载机架1内并与承载机架1同轴分布，储气罐6至少两个，嵌于作业机架1内并环绕混合罐7均布，储气罐6间相互并联，同时每个储气罐6均通过导流管与一个计量泵3连通，并通过计量泵3与混合罐7连通，混合罐7另通过导流管与分流管10连通，分流管10至少一条，与承载机架1外侧面连接，且每条分流管10均通过导流管与若干排气口2连通，排气口2若干，各排气口2间并联并分别与作业机架5连接，同时各排气口2通过作业机架5与巷道壁连接，控制阀11若干，且导流管通过控制阀11分别与排气口2、计量泵3、储气罐6、混合罐7间连通，同时流量传感器8、压力传感器9若干，其中计量泵3的输出端及每个排气口2处均设一个流量传感器8和一个压力传感器9，储气罐6、混合罐7内均设一个压力传感器9，送风风机4与作业机架5连接，位于各排气口2前方，且送风风机4轴线与水平面平行分布，并与各排气口2轴线相交，驱动电路12与承载机架1外侧面连接，并分别与计量泵3、送风风机4、作业机架5、流量传感器8、压力传感器9、控制阀11电气连接。

本实施例中，所述作业机架5包括承载框架51、翻转机构52、导向臂53、转台机构54、定位锚索55、倾角传感器56，其中所述承载框架51为横断面呈圆弧形的槽状框架结构，所述承载框架51外侧面通过若干定位锚索55与巷道壁连接，且承载框架51与巷道同轴分布，所述承载框架51后端面的内侧面设至少三个环绕其轴线均布的排气口2，且排气口2通过转台机构54与承载框架51内侧面铰接，所述承载框架51前端面的内侧面与送风风机4连接，且送风风机4与承载框架51同轴分布，所述导向臂53为轴向截面呈矩形、梯形中任意一种的框架结构，所述导向臂53若干，各导向臂53后端面通过翻转机构52与承载框架51内侧面铰接，且各导向臂53环绕承载框架51轴线均布，同时各导向臂53轴线与承载框架51轴线呈0°—60°夹角，各导向臂53分别位于和承载框架51后端面处相邻两排气口2之间位置，所述导向臂53长度为承载框架51长度的30%—70%，且导向臂53前端面位于承载框架51内，并与承载框架51前端面间间距不小于承载框架51长度的10%，所述导向臂53前端面设一个与其同轴分布的排气口2，其外侧面通过转台机构54与至少一个排气口2铰接，所述排气口2间相互并联，各排气口2分别通过柔性导管与分流管10连通，所述导向臂53及各排气口2外表面均设一个倾角传感器56，所述翻转机构52、转台机构54及倾角传感器56均与驱动电路12电气连接。

其中，所述导向臂为至少两级伸缩柱结构，同时各导向臂间通过弹性连接带相互连接，其所述弹性连接带下板面位于承载框架后端面位置连接的排气口轴线上方。

承载框架可直接将若干排气口与巷道间进行固定连接，实现示踪气体固定方向排放的需要，同时通过设置的导向臂、翻转机构及转台机构配合运行，实现对若干排气口的排气方向进行灵活调节，从而满足根据巷道实际通风作业的风向灵活调整示踪气体气流方向的目的，并可通过倾角传感器实现对导向臂和排气口调节时的倾斜角度进行精确检测；

同时，在运行中，另可通过设置的送风风机对排放的示踪气体的流动速度进行调节，提高示踪气体排放效率。

同时，所述承载框架51包括承载托板511、滑块512、连接滑槽513、连接铰链514，所述承载托板511若干，各承载托盘511均为横断面呈矩形、“H”字形及“凵”字形板状结构中的任意一种，且其板面均为格栅板结构，所述承载托板511若干，相邻两承载托板511间通过至少三个沿其轴线方向均布的连接铰链514铰接，且相邻两承载托板511轴线品行分布，其板面呈0°—120°夹角，所述承载托板511上端面设1-2条与其轴线平行分布的连接滑槽513，同时每条连接滑槽513均与1—4个滑块512滑动连接，所述滑块512上设于承载托板511板面呈60°—90°的定位锚孔515，且滑块512通过定位锚孔515与定位锚索55连接。

承载框架采用由多个承载托盘之间由滑块、连接滑槽、连接铰链配合实现灵活调整各承载托盘之间的相对位置关系，从而实现承载框架结构随巷道结构进行灵活调整，进一步提高作业机架使用时的环境适应性。

需要特别说明的，所述混合罐7包括罐体71、气体传感器72、超声波振荡器73、增压泵74、节流阀75、温湿度传感器76，其中所述罐体71为闭合腔体结构，其上端面设若干进气口77，下端面设一个导气口78，所述进气口77通过节流阀75与和计量泵3连通的导流管连接，且每个进气口77均与通过计量泵3与一个储气罐6连通，所述导气口78通过导流管与增压泵74连通，所述增压泵74另通过导流管与节流阀75连通，且增压泵74通过节流阀75与分流管10连通，所述超声波振荡器73至少一个，嵌于罐体71内并与罐体71间同轴分布，所述气体传感器72至少三个，嵌于罐体71罐壁内侧面内环绕罐体71轴线均布，所述温湿度传感器76共两个，位于罐体71内并分别与罐体71顶部及底部连接，并与罐体71同轴分布，所述气体传感器72、超声波振荡器73、增压泵74、节流阀75、温湿度传感器76均分别与驱动电路12电气连接。

混合罐的罐体可有效的对各储气罐内输入的示踪气体进行临时缓存，并在缓存过程中实现多种示踪气体间混合作业，同时在混合作业时，另通过气体传感器检测混合罐内各类气体组分类型和含量；同时通过温湿度传感器对混合的示踪气体温度和湿度进行检测，判断示踪气体温度湿度是否与巷道实际工作环境保持一致；同时在进行气体混合时，另可通过超声波振荡器对示踪气体进行超声波震荡混合，提高不同类型示踪气体混合效率。

此外，所述混合罐7另设湿度调节机构13，所述湿度调节机构包括蓄水罐131、超声波雾化器132、柔性连接管133、驱动风机134，其中所述蓄水罐131位于混合罐7的罐体71外，并与承载机架1连接，所述超声波雾化器132位于蓄水罐131内并与蓄水罐131底部连接，所述蓄水罐131顶部设一个加水口135和一个出气口136，其中出气口136通过柔性连接管133与混合罐7罐体71的其中一个进气口77连通，所述驱动风机134嵌于蓄水罐131内并与出气口136间同轴分布，所述超声波雾化器132、驱动风机134均与驱动电路12间电气连接。

通过设置的湿度调节机构，可在进行示踪气体进行混合时，根据巷道内空气环境调整示踪气体的湿度，使示踪气体排放时与巷道现场的空气环境一致，提高示踪气体与工作环境一致性，从而提高示踪气体与巷道内空气混合时的一致性和混合效率，避免因示踪气体在巷道气体中分散不均造成的后续检测误差过大的缺陷。

本实施例中，所述驱动电路12为以可编程控制器为基础的电路系统，同时驱动电路12另设多路稳压电源电路、串口通讯电路及无线通讯电路。

如图6所示，一种工作面漏风检测示踪检测风源装置的示踪方法，包括如下步骤：

S1，系统配置，首先在巷道的上风口位置设置承载机架，同时沿巷道轴线方向设置作业机架，同时安装装配各排气口、计量泵、送风风机、储气罐、混合罐、流量传感器、压力传感器、分流管、控制阀和驱动电路，最后将驱动与外部的控制系统间建立数据连接，同时向各储气罐分别灌注示踪气体；

S2，系统预设，完成S1步骤后，首先采集巷道当前通风的风量、风速及气流方向，然后根据采集的数据有驱动电路设置示踪气体的类型、各类示踪气体混合比例、示踪气体排放量、示踪气体排放速度、示踪气体排放角度及示踪气体排放作业时间，从而得到示踪风源综合作业数据；并将示踪风源综合作业数据通过驱动电路传输至外部的控制系统备用；

S3，示踪作业，完成S2步骤后，由驱动电路根据S2步骤设定的示踪风源综合作业数据，驱动计量泵、送风风机、混合罐、流量传感器、压力传感器、分流管、控制阀设备运行，使各储气罐内示踪气体通过计量泵计量调控后输入刀混合罐内，并由混合罐对各示踪气体进行充分混合后再对混合后的示踪气体调压后通过排气口排出，同时通过送风风机对排出的示踪气体进行二条调速后与巷道内气体混合，最后由巷道内设置的各示踪气体监测装置对监测到的巷道内气体中示踪气体含量、类型及流动速度进行监测，并将监测数据与S2步骤的示踪风源综合作业数据进行比对计算，从而获得巷道漏风情况。

本实施例中，所述S2和S3步骤中，在按照S3步骤持续进行示踪作业的同时，另同步监测巷道上风口的风量、风速及气流方向变化，并根据监测到巷道内当前通风状态实际状态，同步调整修正示踪风源综合作业数据。

本发明集成化和模块化程度高，可有效满足多种不同巷道空间结构配套使用的需要，设备在运行中，可根据不同类型巷道通风作业需要，精确配置相应的示踪气体供给量，有效提高示踪气体与巷道环境间的兼容性，同时提高示踪气体后续检测和计算比对作业的便捷性，从而有效提高巷道通过示踪气体进行漏风检测作业的工作效率和精度。

本发明集成化和模块化程度高，可有效满足多种不同巷道空间结构配套使用的需要， 空气输送效率高，气流输送换气效率高且设备运行能耗低，同时可有效的实现对气流输送中附着在设备表面的液体、固体污染物进行有效的清理，从而有效提供气流输送稳定性，防止设备堵塞及污染物导致气流输送方向、压力不稳的情况发生，同时有效降低设备运行及维护成本，提高设备运行的连续性和稳定性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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。