馬慧穎

（大同煤礦集團有限責任公司煤峪口礦，山西 大同 037041）

1 引言

氣相色譜是一種分離技術，能夠通過分離檢測井下氣體中各類成分的準確含量。礦井發(fā)生火災的初期、中期，風流中的氣體成分都是不同的，所以，可以利用氣相色譜分析井下氣體成分從而判斷是否處在事故早發(fā)時期，及時采取控制措施。氣相色譜儀可以通過抽樣檢測井下風流中的氣體，得到各類氣體成分濃度，判斷是否超出規(guī)定的范圍。

大同煤礦集團公司煤峪口礦通風路線較長，系統(tǒng)較為復雜。在生產(chǎn)中，時有CO超限現(xiàn)象發(fā)生，通風化驗室利用氣相色譜進行實時檢查，通風化驗工每天需要檢測氣樣五十多個，能夠比較準確地掌握井下動態(tài)，當發(fā)生火災事故時，也能夠為滅火決策提供一手資料，做好安全工作第一道防線。煤峪口礦主要使用安捷倫GC490型分析儀檢測礦井氣樣，但是該儀器已經(jīng)使用了多年，現(xiàn)在檢測精度較低，誤差較大，已經(jīng)無法精確檢測氣體濃度。因此，煤峪口礦通風區(qū)化驗室安裝了新的GC-7800型氣相色譜儀。

2 GC-7800氣相色譜儀

2.1 氣相色譜法原理

由于不同物質具有不同的特性，當其做相對運動時，這些不同的物質會因為特性不同產(chǎn)生的微小差異而出現(xiàn)分離效果。氣相色譜法就是根據(jù)這一原理，將氣體樣本送入儀器后，有額定流速載氣把氣樣代入色譜柱檢定器，樣品分子會在檢定器中進行分配，由于氣樣中各類氣體的性質不一樣，在分配時就會出現(xiàn)分離現(xiàn)象，運動速度會不同，一段時間后各氣體就會按照不同速度從色譜柱中流出，對應的檢定器通過記錄信號并分析結果進行計算，這樣就可以得到不同氣體成分的含量。

2.2 GC-7800氣相色譜儀

氣相色譜儀就是根據(jù)氣相色譜法的基本原理設計出來的專業(yè)氣體分析儀器，一般是通過高壓鋼瓶作為載氣，調節(jié)載氣流速、色譜柱和檢定器溫度到額定值，然后把氣樣送入進行分離，分離后的成分流出至檢定器，并在記錄設備上顯示電信號轉化而成的色譜圖。最后通過計算得到氣體組成成分。通常，煤礦井下風流中氣體成分比較復雜，GC-7800氣相色譜儀可以對一氧化碳、乙烯、乙炔等氣體進行準確檢測。煤峪口礦所用GC-7800氣相色譜儀主要參數(shù)如表1所示，外觀如圖1所示。

表1 GC-7800氣相色譜儀主要參數(shù)

圖1 GC-7800氣相色譜儀外觀示意圖

GC-7800氣相色譜儀的主要組成部分包括氣路控制系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、色譜柱以及檢測系統(tǒng)等。（1）氣路控制系統(tǒng)的功能主要是提供必要的燃氣、輔助氣體以及穩(wěn)定的監(jiān)測載氣，因此會對測量的準確度、靈敏度以及可靠性產(chǎn)生直接影響。（2）進氣系統(tǒng)則是將氣樣送入色譜柱中。（3）色譜柱是分離氣樣組成成分的部位，是對氣樣成分進行分析的核心。（4）檢測系統(tǒng)是轉化電信號并進行記錄和分析的主要部件。

3 GC-7800氣相色譜儀故障分析

GC-7800氣相色譜儀投入使用以來，出現(xiàn)過一些故障。下面就對出現(xiàn)的故障類型及原因進行分析。

3.1 色譜峰故障

2017年3月，GC-7800氣相色譜儀在使用中出現(xiàn)了分離后的氣樣進入檢測系統(tǒng)后，色譜峰與信號沒有顯示，無法計算具體成分含量。這一故障的發(fā)生影響了整個檢測過程，浪費了樣品。

對待這一類故障，故障排除方案應按以下步驟進行：（1）檢查注射器有沒有堵塞，如果注射器存在堵塞現(xiàn)象，氣樣和載氣送入量無法達到檢測最低值，這樣就不會顯示色譜峰和信號。解決方案是更換或者清洗注射器，確保通暢。（2）檢查氣化室有沒有老化，色譜柱的密封圈有沒有出現(xiàn)老化或者漏氣等情況。解決方案是更換密封圈。（3）檢查氫火焰檢測器有沒有故障。通過觀察火焰的顏色等來判斷火焰檢測器的狀態(tài)。

煤峪口礦色譜儀出現(xiàn)的這次故障，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是注射器堵塞，清洗注射器之后，故障解決。

3.2 基線波動故障

2017年5月，GC-7800氣相色譜儀在使用中出現(xiàn)了基線不穩(wěn)定的問題。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，色譜儀加熱絲出現(xiàn)了變形，導致色譜儀內(nèi)電場不均勻，因此基線就會波動。技術人員對加熱絲采取了壓平處理，確保加熱絲平面平行于吸收極平面，故障解決。

因此，在儀器使用中，應該注意控制好點火時間，避免加熱絲加熱時間太長而老化變形。

3.3 峰值缺失故障

2017年10月，GC-7800氣相色譜儀在使用中出現(xiàn)了峰值缺失，影響了測量的精度。由于峰值缺失故障通常是由于氣路系統(tǒng)出現(xiàn)問題導致的，因此，技術人員對氣路系統(tǒng)進行了檢查。（1）檢查氣路系統(tǒng)是否存在污染硅膠，分子篩等零部件是否損壞，以及線路連接是否接觸良好。（2）把點火裝置取出，直接進行點火測試，觀察噴火嘴是否存在冷凝問題。

由于環(huán)境影響點火裝置出現(xiàn)問題。因此，打開恒溫機對儀器預熱，之后儀器正常使用。

3.4 峰形不規(guī)則故障

2018年4月，GC-7800氣相色譜儀在使用中出現(xiàn)了峰形不規(guī)則的問題。造成這個故障的主要原因是氣化室受到污染，影響了測量的準確度。這時可以先降低氣樣的進氣量，加大載氣量，以此對氣化室進行清潔，之后再將進氣量恢復，故障解決。

3.5 其他故障

GC-7800氣相色譜儀在使用中偶爾還出現(xiàn)點火失敗等狀況，如果遇到這一問題就要對整個點火線圈進行檢查，可以通過儀器外點火判斷是否為線圈故障。如果可以正常點火，再檢查氣路和裝置溫度。

4 GC-7800氣相色譜儀在煤峪口礦的應用

GC-7800型氣相色譜儀于2017年1月份正式投入運行，雖然出現(xiàn)了幾次故障，但都及時解決了，總體運行平穩(wěn)，氣體檢測準確率較高，大大提高了礦井氣體檢測的準確率。為煤峪口礦通風系統(tǒng)的調控提供了準確的數(shù)據(jù)，為煤礦安全生產(chǎn)提供了有力保障。與同類型產(chǎn)品相比，在滿足功能需求時，該儀器費用較低，節(jié)約了設備成本。同時，提高了工作效率，可以節(jié)省一定的人工費用，具有一定的經(jīng)濟效益。

5 結語

本文對GC-7800型氣相色譜儀在使用中出現(xiàn)的一些故障進行了總結分析，提出了解決故障的措施，提高了設備的可靠性。經(jīng)過一段時間的使用發(fā)現(xiàn)，儀器運行平穩(wěn)，能夠在煤礦井下氣體成分檢測中發(fā)揮較好的作用，也為煤礦防火工作和安全生產(chǎn)提供了準確的依據(jù)。