[发明专利]模拟变温变压的煤样瓦斯解吸装置及测量方法

权利要求书

1.一种模拟变温变压的煤样瓦斯测量方法，包括瓦斯解吸机构、与瓦斯解吸机构连通设置的背压机构、与背压机构连接设置的称量机构、与瓦斯解吸机构连接设置的充气机构以及与瓦斯解吸机构连接设置的抽真空机构；所述瓦斯解吸机构包括两个相互连通设置的参照罐和煤样罐，所述参照罐同时连通充气机构和抽真空机构，所述煤样罐与背压机构相连通；所述背压机构包括瓦斯解吸罐、背压加载罐、设置于背压加载罐内的活塞连杆组件以及与瓦斯解吸罐连通设置的储水槽；所述瓦斯解吸罐与背压加载罐单向连通设置，所述瓦斯解吸罐与煤样罐连通，瓦斯解吸罐上设置有用于将储水槽内的水抽到瓦斯解吸罐内的抽水泵；所述活塞连杆组件包括设置于背压加载罐内的活塞头、与活塞头连接设置并穿出背压加载罐的活塞杆以及设置于活塞杆端部的托盘；所述背压加载罐顶部设置有背压导流管；所述充气机构包括甲烷充气罐、氦气充气罐、以及用于与参照罐连通的充气管；所述甲烷充气罐和氦气充气罐并联设置且甲烷充气罐和氦气充气罐通过充气管同时与参照罐连通，所述甲烷充气罐和充气管以及氦气充气罐与充气管之间均设置有可供气体导通的充气控制阀；所述抽真空机构包括真空机、与真空机连接并连通充气管的真空管以及设置于真空管上的真空控制阀；所述充气管上还设置有用于释放气体的卸放管以及控制卸放管开启的排气控制阀；还包括恒温水槽，所述参照罐和煤样罐设置于恒温水槽内，所述参照罐和煤样罐之间设置有连接控制阀，所述充气管与参照罐之间设置有进气总阀，煤样罐与瓦斯解吸罐之间设置有出气总阀；所述称量机构包括数据采集仪以及设置于数据采集仪上的称量皿，所述背压导流管与称量皿连通设置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设置解吸温度和背压环境；调节恒温水槽的温度环境；选定托盘内砝码的质量确定背压环境；

S2：将经过干燥后的粒状煤样装满煤样罐，将氦气充气罐与充气管之间的充气控制阀以及排气控制阀开启，其余阀门关闭，充入氦气进行管路清洗；

S3：待S2步骤完成后，打开真空控制阀、进气总阀和连接控制阀，其余控制阀全部关闭，使用真空机对参照罐、煤样罐进行脱气；

S4：脱气完成后，关闭真空控制阀和连接控制阀，保持进气总阀开启，打开氦气充气罐与充气管之间的充气控制阀，在恒温水槽温度T条件下将参照罐充入氦气至压力P₁，关闭进气总阀，打开连接控制阀，直至参照罐和煤样罐的压力均稳定至P₂；根据已知参照罐体积V，装入煤样的煤样罐自由空间死体积计算公式为：V_死＝(P₁-P₂)V/P₂；

S5：打开排气控制阀，释放参照罐和煤样罐内残余氦气，卸放完毕后，关闭除真空控制阀、进气总阀和连接控制阀以外的阀门，使用真空机对参照罐和煤样罐进行第二次脱气；

S6：步骤S5第二次脱气完毕后，关闭真空控制阀和连接控制阀，保持进气总阀开启，打开甲烷充气罐和充气管之间的充气控制阀，将参照罐充入所需平衡压力的甲烷；关闭进气总阀，打开连接控制阀，使煤样罐中的煤样吸附甲烷，直至参照罐和煤样罐内压力平衡；

S7：重复S6的过程，对参照罐反复充入甲烷，直至最终参照罐和煤样罐压力达到所需平衡压力；煤样罐内所有瓦斯含量减去自由空间瓦斯含量即为煤样吸附的瓦斯量；

S8：吸附平衡后，关闭连接控制阀，开启出气总阀，煤样解吸的瓦斯气体进入瓦斯解吸罐，将瓦斯解吸罐内的水通过单向阀排入背压加载罐内，背压加载罐内单位时间溢出的水的体积即为煤样罐内瓦斯解吸速度；

S9：背压加载罐内溢出的水自然流入称量皿内，通过单位时间自动计量容器内水的增加质量，换算为单位时间的水的体积。