a,Thiết bị đo khí mêtan cầm tay
Hiện nay công ty than Mạo Khê đang sử dụng thiết bị đo khí mêtan cầm tay là máy đo khí quang học CJG-10
Phạm vi đo khí mêtan CH4 từ 0-10% và khí Cacbonic (CO2) từ 0-10%
Giá trị một vạch trên thang đo chính là 0,5% và trên thang đo vi chính là 0,02%
* Sai số khi đo
- Từ 0-1,0% sai số 0,05% - Từ 1,0-4,0% sai số 0,1% - Từ 4,0-7,0% sai số 0,2% - Từ 7,0-10% sai số 0,3%
* Cấu tạo
- Vỏ máy làm bằng da, có gắn quai đeo, quả bóp hút khí, ống chứa chất Silicagen và vôi sôđa.
- Thân máy có bộ phận quang học, buồng chứa khí, bộ phận cân bằng áp suất và nguồn điện.
Bộ phận quang học (thể hiện trên hình 25)
Hình 25. Cấu tạo bộ phận quang học.
62
Bộ phận hóa học.
Gồm hai ống hình trụ: một ống chứa vôi sôđa, đƣợc lắp vào thân máy để hút khí cacbonnic (CO2), khi đo khí mêtan (CH4) và một ống chứa silicagen gắn vào vỏ máy để hút hơi nƣớc trong buồng khí vào máy.
Bộ phận cân bằng áp.
Là một ống đồng rỗng, cuộn quanh đặt bên trong máy một đầu để hở, đầu kia đấu với buồng khí 10 bằng ống cao su dùng để cân bằng áp suất giữa luồng khí sạch với buồng khí cần đo mà không ảnh hƣởng đến buồng chứa khí sạch.
Bộ phận ánh sáng và nguồn điện
Sử dụng nguồn pin một chiều có điện áp 1,5V và hai bóng đèn 1V, hai công tắc đèn 4 và 5.Trên hình 26 thể hiện cấu tạo vỏ máy của máy đo khí quang học CJG-10.
Hình 26. Cấu tạo vỏ máy của máy đo khí quang học CJG-10.
Hệ thống dẫn khí
- Hệ thống dẫn khí sạch gồm buồng 5, 10 và ống cân bằng áp.
- Hệ thống dẫn khí bao gồm ống chứa silicagen để hấp thụ hơi nƣớc, ống chứa vôi sôđa để hấp thụ CO2 và buồng chứa khí 9.
- Khi đo CO2: Khí từ điểm đo qua ngăn chứa silicagen (giữ lại hơi nƣớc) và buồng 9 qua ống cao su tới quả bóp ra ngoài.
63
- Khi đo CH4: Khí từ điểm đo qua ngăn chứa silicagen (giữ lại hơi nƣớc) qua bình chứa vôi sôđa (hấp thụ hết CO2) vào buồng chứa khí 9, qua ống cao su qua quả bóp ra ngoài.
* Nguyên lý làm việc
-Trên hình 25 chỉ dẫn đƣờng đi của tia sáng, khi xác định hàm lƣợng khí CH4 và CO2 đi qua máy.
- Ánh sáng đi từ 1 qua thấu kính hội tụ 2 tới gƣơng phẳng 3, tại đây tia sáng tách thành hai tia:
+ Tia 1: Phản xạ trên bề mặt kính phẳng 3 đi tới buồng chứa khí 10 tới lăng kính chiết quang 6, buồng chứa khí 5, tới kính phẳng 3 khúc xạ tới đáy kính phẳng 3 (bề mặt gƣơng phẳng 3 và phản xạ lên mặt kính phẳng 3).
+ Tia 2: Khúc xạ tới đáy kính phẳng 3 (bề mặt gƣơng phẳng 3) tới buồng chứa khí 9, tới lăng kính chiết quang 6, tới mặt kính phẳng 3.
- Hai tia 1 và 2 giao thoa trên mặt kính phẳng 3 tạo thành ảnh giao thoa ánh sáng, ảnh giao thoa phản xạ tới lăng kính 7, tới hệ thấu kính phóng xạ 8, có thấu kính điều chỉnh tiêu cự. Qua thị kính có thể quan sát các vạch giao thoa đó là các vạch đỏ, xanh, đen đƣợc xen nhau trong hệ có khắc vạch chia độ chỉ hàm lƣợng % của khí CH4 hoặc CO2. Khi có khí CH4 hoặc CO2 trong buồng chứa khí 9 các vạch giao thoa chuyển dịch sang phía tay phải, khoảng chuyển dịch tƣơng ứng với hàm lƣợng CH4 và CO2. Trên hình 27 biểu diễn hình ảnh giao thoa ánh sáng trên bề mặt kính phẳng
Hình 27. Hình ảnh giao thoa ánh sáng trên bề mặt kính phẳng.
* Quy trình đo khí CH4 của máy đo khí quang học CJG-10 (xem Phụ lục 1) * Vị trí đo khí trong mỏ của máy đo khí quang học CJG-10
64
Để xác định hàm lƣợng khí CH4 trong luồng gió đi vào và luồng gió thải từ các lò, khu vực khai thác, cánh mỏ và toàn mỏ ngƣời đo phải đứng giữa lò đối diện với luồng gió, tiến hành đo từ nóc đến trung tâm và nền lò. Hàm lƣợng khí là giá trị trung bình cộng kết quả đo tại ba điểm.
- Đo hàm lƣợng khí CH4 lớn nhất (đo thông thƣờng): Đo cách nóc lò 5 cm về phía dƣới, nếu ở lò độc đạo đo cách gƣơng 20m.
- Đo hàm lƣợng khí CH4 trung bình: Đo tại nóc lò, giữa lò, nền lò. Kết quả đo lấy giá trị trung bình cộng của ba vị trí trên.
- Đo tại luồng gió thải của lò chợ: Tiến hành đo ở lò thông gió, tại vị trí cách lò chợ từ 10 - 20m theo hƣớng dịch chuyển của luồng gió.
- Đo tại luồng gió vào gƣơng khấu: Tiến hành ở đoạn bắt đầu của gƣơng khấu đó. - Đo khí trong quá trình thủ tiêu sự cố, đo khí theo mệnh lệnh của ngƣời chỉ huy công tác cấp cứu mỏ.
b, Thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập
* Công dụng
Thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA-ĐCT.01 do viện nghiên cứu Điện tử – Tin học – Tự động hóa sản suất, đƣợc thiết kế và sử dụng trong các mỏ than hầm lò, những nơi có khí và bụi nổ.
VIELINA-ĐCT.01 đo nồng độ phần trăm khí mêtan CH4 và đƣợc chế tạo theo tiêu chuẩn TCVN 7079.
* Các thông số kỹ thuật của máy
- Tên thiết bị: VIELINA- ĐCT.01 - Thiết bị an toàn tia lửa.
- Điện áp làm việc: 4.8V.
- Sử dụng pin nạp ngoài Ni-MH. 4 x 1.2V - 3700 mAh. - Dòng điện làm việc:
65 + Lớn nhất: 1000 mA. - Dải đo nồng độ CH4:
+ (0-3)% ± 0,1. + (3-5)% ± 0,2.
- Nguyên lý hoạt động của Sensor: Đốt xúc tác.
- Thời gian làm việc liên tục sau khi pin đƣợc nạp đầy: 10h. - Báo động bằng âm thanh và ánh sáng nhấp nháy.
- Điều kiện sử dụng:
+ Nhiệt độ: Từ -50C đến 400C. + Độ ẩm: Dƣới 95% RH.
- Kích thƣớc bao quanh của thiết bị: Dài x Rộng x Cao = (75 x 60 x 120) mm. - Khối lƣợng của thiết bị: 1kg.
* Cấu tạo: xem hình 28.
66
* Nguyên lý làm việc của thiết bị VIELINA – ĐCT.01
Đầu đo khí CH4 (sensor) nhận tín hiệu đo nồng độ khí CH4 và chuyển đổi thành tín hiệu điện đƣa đến bộ phận KĐ&CH để khuếch đại và chuẩn hóa tín hiệu từ sensor cho phù hợp với mức vào ADC. Bộ phận ADC chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự thành tín hiệu số đƣa vào bộ vi xử lý của CPU. CPU sẽ thu nhận tín hiệu từ ADC để xử lý và đƣa ra hiển thị cảnh báo và lƣu giữ số liệu đo. Tín hiệu CPU đƣa ra hiển thị là phần báo hiệu bao gồm còi chíp và đèn LED nhấp nháy khi nồng độ CH4 vƣợt quá ngƣỡng cho phép. Nguồn cung cấp điện áp cho toàn bộ các phần của thiết bị hoạt động. Sơ đồ khối mô tả nguyên lý hoạt động của thiết bị đo khí mêtan cầm tay VIELINA-ĐCT.01 đƣợc thể hiện trên hình 29
Hình 29. Sơ đồ khối mô tả nguyên lý làm việc của thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA-ĐCT.01
* Quy định chung khi sử dụng và bảo quản thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA – ĐCT.01 (xem Phụ lục 2)
* Trình tự sử dụng thiết bị đo cảnh báo khí mêtan độc lập VIELINA – ĐCT.01 (xem Phụ lục 3)
67
c, Bình dập lửa
Để phòng tránh sự cố cháy lan rộng và đặc biệt phòng nổ từ khi bắt đầu xuất hiện đám cháy khí mêtan thì cần sử dụng kịp bình dập lửa. Có các loại bình dập lửa sau hiện đang đƣợc sử dụng phổ biến.
i, Bình dập lửa bọt khí kiểu O-5
* Công dụng:Bình dập lửa O-5 đƣợc dùng trên mặt đất để dập các đám cháy trong phạm vi nhỏ không có điện.
* Cấu tạo: (Xem hình 30)
Bình có dạng hình trụ, có 2 thân. Thân trong (2) hình trụ chứa dung dịch axit H2SO4 và muối FeSO4, ở cổ bình có hàng lỗ thông với bình thân ngoài (1) và khi bình chƣa đƣợc sử dụng luôn có nút (5) nút kín nhờ lò xo (4) và cơ cấu khoá (3).
Thân ngoài (1) chứa dung dịch muối NaHCO3 có dung tích 9 lít. Ở cổ bình có lỗ (8) để phun chất dập cháy khi sử dụng.
Tay cầm (6) để xách bình, phía trên có nắp (7) để liên kết giữa thân ngoài (1) và thân trong (2).
Hình 30. Cấu tạo của bình dập lửa bọt khí kiểu O-5
68
Khi dốc ngƣợc bình lên, làm cho dung dịch (H2SO4 và FeSO4) ở thân trong bình (2) chảy qua hàng lỗ chỗ lò xo (4) ở cổ bình sang thân ngoài (1) thực hiện phản ứng nhƣ sau :
2NaHCO3 + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O + 2CO2 2NaHCO3 + FeSO4 = Na2SO4 + Fe(OH)2 + 2CO2
Phản ứng trên tạo ra cacbonic nhƣng ở dạng bọt và khối lƣợng tạo thành từ (50 – 55) lít/phút, mặt khác khi phản ứng hoá học diễn ra thì trong bình sẽ tạo áp suất và chính áp suất này sẽ đẩy bọt khí đi qua vòi phun (8) để ra ngoài.
* Quy trình sử dụng của bình dập lửa bọt khí kiểu O-5 (xem phụ lục 4) ii, Bình dập lửa bằng bụi trơ kiểu O-8Y
* Công dụng: Bình dập lửa bằng bụi trơ kiểu O-8Y dùng để dập tắt các đám cháy xăng, dầu, cồn... trong phạm vi có điện.
* Cấu tạo: Nhƣ trên hình 31
Hình 31. Cấu tạo bình dập lửa O-8Y
* Nguyên lý làm việc:
- Khí nén từ bình (2) qua ống dẫn sang bình (1).
- Khí nén cùng bụi trơ từ bình (1) qua ống dẫn (6) qua loa phun (4) ra ngoài.
69
iii, Bình dập lửa bằng bột kiểu MFZ-4 * Công dụng, phạm vi sử dụng
Bình dập lửa bằng bột kiểu MFZ-4 dùng để dập tắt các đám cháy mới phát sinh. Bình dập lửa loại này có hiệu quả cao đối với đám cháy xăng, dầu, cồn... trong phạm vi có điện. Ngoài ra, bình dập lửa bằng bột kiểu MFZ-4 còn dùng để:
- Dập tắt các đám cháy trên mặt đất và dƣới hầm mỏ.
- Dập các đám cháy mới phát sinh trong phạm vi nhỏ, trong điều kiện khu vực sự cố lƣới điện chung và hạ áp.
* Đặc tính kỹ thuật:
- Khối lƣợng bột: 4 kg. - Khối lƣợng cả bình : 5,9 kg
- Thời gian phun hiệu lực lớn hơn hoặc bằng 8 giây. - Cự li phun lớn hơn hoặc bằng 4 m
- Áp lực khí nạp 12 atm.
- Bình làm việc ở môi trƣờng có nhiệt độ : -200C đến -500C. - Khả năng cách điện của bột < 1000 V
* Cấu tạo: Thể hiện trên hình 32
70
* Nguyên lý làm việc.
Hỗn hợp bột trơ với khí nén đƣợc nạp vào trong bình với áp suất từ 12-14 atm, khi tháo chốt an toàn, bóp tay mở van (tay cò 5) khí nén và bột trơ qua vòi phun 3 sẽ phun ra ngoài để dập các đám cháy (do áp suất trong bình lớn hơn áp suất môi trƣờng).
Khi làm việc, bột trơ và khí nén trong bình (1) đi qua lần lƣợt ống nhựa (2), qua van (4) rồi theo ống dẫn qua vòi phun (3) ra ngoài.
* Quy trình sử dụng của bình dập lửa bằng bột kiểu MFZ-4 (xem phụ lục 6)