[发明专利]一种煤层瓦斯可解吸量快速测算系统及方法

权利要求书

1.一种煤层瓦斯可解吸量快速测算系统，用于对目标煤层的瓦斯极限可解吸量进行测定，其特征在于，包括：煤样罐和测定装置，所述煤样罐与所述测定装置的进气口通过解吸管道连接，所述煤样罐用于存储所述目标煤层的煤样；

所述测定装置包括：可编程逻辑控制器和流量传感器；

所述流量传感器与所述可编程逻辑控制器通讯连接，且设置于所述测定装置内部，用于对通过所述解吸管道扩散至所述测定装置内的瓦斯解吸流量进行监测，并将流量监测数据发送至所述可编程逻辑控制器；

所述可编程逻辑控制器中预先写入瓦斯动态扩散简化模型，能够根据所述流量监测数据、取样时间和所述煤样罐中所述煤样的重量，对预设扩散时间内的所述煤样的瓦斯极限可解吸量进行计算；其中，所述取样时间为煤样罐开始接取煤样至所述流量传感器监测到瓦斯解吸流量的时间，所述瓦斯动态扩散简化模型为：

式中，t为扩散时间，单位为秒；Q_t为t时刻的瓦斯解吸量，单位为立方厘米每克；Q_∞为所述瓦斯极限可解吸量，单位为立方厘米每克；a为所述煤样的最大半径，单位为厘米；D₀表征t＝0时瓦斯在所述煤样中的初始扩散系数，单位为平方厘米每秒；ε表征瓦斯扩散时的衰减系数，单位为每秒分之一。

2.根据权利要求1所述的煤层瓦斯可解吸量快速测算系统，其特征在于，所述测定装置内设有第一测量管道和第二测量管道，所述第一测量管道的一端和所述第二测量管道的一端均与所述测定装置的进气口连通，所述第一测量管道的另一端和所述第二测量管道的另一端均与所述测定装置的排气口连通；靠近所述测定装置的进气口处，所述第一测量管道上安装有第一电磁阀，所述第二测量管道上安装有第二电磁阀，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述可编程逻辑控制器连接，且所述第一电磁阀和所述第二电磁阀在同一时间只有一个开启；

对应的，

所述流量传感器包括：第一流量传感器，所述第一流量传感器安装于所述第一测量管道上，用于对所述第一测量管道中的瓦斯解吸流量进行监测，并将所述流量监测数据实时发送至所述可编程逻辑控制器；

其中，所述第一流量传感器能够监测小于等于50毫升每分钟的瓦斯解吸流量。

3.根据权利要求2所述的煤层瓦斯可解吸量快速测算系统，其特征在于，响应于所述第一流量传感器监测到所述第一测量管道存在瓦斯解吸流量，所述可编程逻辑控制器自动记录所述取样时间，其中，所述取样时间为煤样罐开始接取煤样至所述第一流量传感器监测到瓦斯解吸流量进入所述第一测量管道中的时间。

4.根据权利要求2所述的煤层瓦斯可解吸量快速测算系统，其特征在于，所述测定装置内还设有第三测量管道，所述第三测量管道与所述第一测量管道并列设置，两端分别与所述测定装置的进气口、排气口连通；靠近所述测定装置的进气口处，所述第三测量管道上安装有第三电磁阀，所述第三电磁阀与所述可编程逻辑控制器连接，且所述第三电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀在同一时间只有一个开启；

对应的，所述流量传感器还包括：第二流量传感器，所述第二流量传感器安装于所述第三测量管道上，用于对所述第三测量管道中的瓦斯解吸流量进行监测，并将所述流量监测数据实时发送至所述可编程逻辑控制器；

其中，所述第二流量传感器能够监测大于50毫升每分钟的瓦斯解吸流量。

5.根据权利要求4所述的煤层瓦斯可解吸量快速测算系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器根据瓦斯解吸流量的大小自动控制所述第一流量传感器和所述第二流量传感器的切换。

6.根据权利要求4所述的煤层瓦斯可解吸量快速测算系统，其特征在于，所述测定装置内还设有四通接口，对应的，所述第一测量管道、所述第二测量管道、所述第三测量管道分别通过所述四通接口与所述测定装置的排气口连通。