Устройство телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты
УСТРОЙСТВО ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА И АВТОМАТИЧЕСКОЙ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ угольных шахт с дистанционной проверкой работоспособности датчиков, содержащее соединенные линиями связи централизованный пульт приема информации и управлении, промежуточные распределительные устройства , синхронизирующие приемники сигналов управления и термокаталитические датчики метана с мостовыми измерительными схемами, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью выполнения диагностического контроля работоспособности датчиков метана без применения калиброванных смесей, каждый датчик метана снабжен установленными между синхронизирующим приемником сигналов управления и мостовой измерительной схемой задат (С чиком режима работы этой схемы, состоящим из блока снижения напряжения питания, блока балансировки мостовой схемы при сниженном питании и блока проверки электрической схемы датчика, снабженного соединенными между собой реле времени проверки баланса мостовой измеритель . ной схемы и реле времен.и проверки коэффициента усиления электрической tiras4. схеглн датчика.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2715201/18-25 (22) 07,02.79 (46) 15 ° 09.84. Бюл. Р 34 (72) Б.И.Басовский, И,Э,Биренберг, В.В.Вильчицкий, Е.Ф.Карпов, А,В.Сапилов и B.В.Попов (71) Ордена Трудового Краcíîãî Знамени институт горного дела им. А.A.Ñêo÷èíñêoão (53) 543,274 (088.8) (56) 1 ° Система автоматической газовой защиты и телеавтоматического централизованного контроля содержания метана в рудничной атмосфере
АМТ-3. M. ЦНИЭИУголь, 1972, 2,Заец Е.А. и др. Состояние измерений и некоторые вопросы метрологического обеспечения газоаналитического контроля на предприятиях хими- . ческой промышленности. — В сб. тезисов докладов. Всесоюзной конференции Состояние и перспективы развития аналитического приборостроения до
1985 г (г„Тула, 1975 г). М., 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ .КОНЦЕНТРАЦИИ NETAHA И АВТОМАТИЧЕСКОЙ
ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ угольных шахт с дис„„su„„1113727 д
3(5Н G 01 N 27/16//G 05 D 21/02
TBHL1I oH 0é проверкой p ботосlIocoGности датчиков, содержащее соединенные линиями связи централизованный пульт приема информации и управления, промежуточные распределительные устройства, синхронизирующие приемники сигналов управления и термокаталитические датчики метана с 1лостовыми измерительными схемами, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью выполнения диагнос- è÷åñêîãî .контроля рабо тоспособности датчиков метана без применения калиброванных смесей, каждый датчик метана снабжен уcòàновленными между синхронизирующим приемником сигналов управления и мостовой измерительной схемой задат- 3 чиком режима работы этой схемы, состоящим из блока снижения напряхе- (Д ния питания, блока балансировки мостовой схемы при сниженном питании и блока проверки электрической схемы датчика, снабженного соединен- Я ными между собой реле времени проверки баланса мостовой измеритель.ной схемы и реле времени проверки Ь коэффициента усиления электрической схемы датчика.
1113727
Изобретение относится к аналитическому приборостроению и служит для контроля. содержания горючих газов в рудничной атмосфере, основанных на термокаталитическом принципе действия, и может быть использовано при конструировании и эксплуатации шахтных систем телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты, базирующихся на этом принципе. 10
Известно устройство телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты. Аппаратура состоит из термокаталитических мостовых датчиков контроля концентра- . ции метана в рудничной атмосфере, . преобразующих измеряемую физическую величину в аналоговый электрический сигнал, а также показывающих процент«ое содержание метана в точках контроля и оповещающих поцземный персонал об опасном скоплении газа, аппаратов сигнализации, дублирующих информацию, выдаваемую датчиками, и обеспечивающих защитное отключение электроэнергии в загазованных выработках, стойки приема информации, поступающей от датчиков, и каналов связи Г1>, Однако эта аппаратура не позволяет дистанционно контролировать основ; 0 ные параметры, характеризующие ее состояние (отклонение электрического нуля мостовой измерительной схемы, значение коэффициента передачи усилительно-преобразовательного тракта, соответствие уставки срабатывания исполнительных устройств, предельнодопустимой концентрации метана и погрешность измерения процентного содержания метана в руднич- 40 ной атмосфере) . Для проверки работоспособности этой аппаратуры необходимо использовать емкости с чистым воздухом и калиброванными метановоздушными смесями. Эти емкости требу- 45 ется доставлять к местам установки датчиков, что в условиях большой протяженности и разветвленности горных выработок на газообильных шахтах влечет за собой непроизводительные затраты рабочего времени значительной численности обслуживающего персонала и снижение эффективности применения аппаратуры телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты угольных шахт с дистанционной 60 проверкой работоспособности датчиков, содержащее централизованный пульт приема информации и управления,, промежуточные распределительные уст- ройства, синхронизирующие приемники 65 сигналов управления и термокаталитические датчики метана с мостовыми измерительными схемами, в котором для дистанционной калибровки датчиков используются баллончики с калиброванными газовыми смесями под давлением, размещенные внутри датчика и снабженные системой дистанционно управляемых механических клапанов, позволяющих последовательно продувать реакционную камеру датчика газовой смесью и чистым воздухом С21,.
Наличие механических .устройств затрудняет применение такой системы в шахтных условиях ввиду малой надежности подобных устройств в условиях рудничной атмосферы, содержащей большое количество твердых частиц.
Необходимость периодической перезарядки баллончиков калиброванными смесями приводит к непроизводительным затратам времени обслуживающего персонала.
Целью изобретения является выполнение диагностического контроля работоспособности датчиков метана без применения калиброванных смесей.
Поставленная цель достигается тем, что каждый датчик метана снабжен установленными между синхронизирующим приемником сигналов управления и мостовой измерительной схемой задатчиком режима работы этой схемы, состоящим из блока снижения напряжения питания, блока балансировки мостовой схемы при сниженном питании и блока проверки электрической схемы датчика, снабженного соединенными между собой реле времени проверки баланса мостовой измерительной схемы и реле времени проверки коэффициента усиления электрической схемы датчика.
На чертеже представлена блоксхема устройства телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты угольных шахт.
Устройство содержит централизованный пульт 1 приема информации и управления, промежуточные распределительные устройства 2 и термокаталитические датчики метана, каждый из которых состоит из мостовой измерительной схемы 3 с термокаталитичес1 кими преобразовательными элементами, блока питания 4, телеметрического усилителя 5, блока б.сигнализации и оповещания персонала об аварийном значении концентрации метана в анализируемой атмосфере б и задатчика режима работы, который состоит из блока 7 снижения напряжения питания мостовой измерительной схемы, блока
8 балансировки мостовой измерительной мостовой схемы при сниженном напряжении, блока 9 проверки электрической и исполнительной схемы датчика, снабженного соединенными
1113727 между собой реле времени 10 проверки коэффициента усиления электрической схемы датчика и реле времени 11 проверки баланса мостовой измерительной схемы. Задатчик режима работы установлен между синхронизирующим приемником сигналов управления 12 и мостовой измерительной схемой.
В рабочем режиме сигнал о процентном содержании метана в анализи-! руемой атмосфере преобразуется мос- 10 товой измерительной схемой 3 и теле метрическим усилителем 5 .в аналого.- . вый сигнал, который поступает .через промежуточные распределительные устройства на централизованный пульт 1 15 приема информации и управления, где фиксируется и обрабатывается с помощью специальной аппаратуры..
Для выполнения диагностического контроля работоспособности датчика
20 с использованием метана, содержащегопри поступлении команды на проверку реле времени 11 определяет длительность проверки баланса мостовой измерительной схемы. По истечении вре- 45 мени работы реле с помощью реле времени 10 на период его работы к измерительной схеме 3 подключается блок
9, осуществляющий калиброванный разбаланс схемы 3 для проверки уставки
50 срабатывания исполнительного блока и коэффициента передачи телеметрического усилителя 5, величина которого определяется устройством обработки пульта 1.
За время проверки электрической схемы датчика в виду отсутствия окисления метана на термокаталити55 ческих элементах происходит выравнивание концентраций метана в рудничной атмосфере и в реакционной камере 60 ся в рудничной атмосфере, на соответствующий приемник сигналов управления с централизванного пульта 1 с помощью генератора сигналов управления подается команда на проведение проверки. При поступлении этой команды блок 7 снижает напряжение питания мостовой измерительной схемы до величины, исключающей протекание процесса окисления метана на поверхности термокаталитических элементов. Одновременно блок 8 осуществляет. балансировку мостовой схемы 3 на сниженном напряжении питания шунтированием одного из плеч моста постоянным резистором.
Наличие выходного сигнала датчика при этом свидетельствует об отклонении положения мостовой измерительной схемы от нулевого и необхо- 40 димости его коррекции. Включающееся элемента. После окончания этого процесса на централизованном пульте управления 1 снимается команда на проведение проверки и выключается генератор сигналов управления.
Синхронизирующий приемник сигналов управления 12 отключает блок 7, блоки 8 и 9 от мостовой измерительной схемы 3, причем на ней скачкообразно восстанавливается рабочее значение напряжения. При этом происходит переходной процесс, обусловленный выгоранием метана в реакционной .камере от величины, равной его концентрации в рудничной атмосфере, до некоторого установившегося значения с соответствующим изменением выходного сигнала датчика.
Этот переходной процесс несет в себе дополнительную информацию для определения быстродействия, погрешности измерения концентрации .метана в рудничной атмосфере, действительного значения концентрации метана в рудничноH атмосфере и действительного значения концентрации метана.
Он фиксируется и обрабатывается в центральном пульте 1 приема информации.
Использование введенных элементов блока снижения напряжения питания и блока балансировки при сниженном напряжении мостовой измерительной схемы, блока проверки электрической схемы датчика и двух реле времени, составляющих задатчик режима работы мостовой измерительной схемы на период проверки, выгодно отличают предлагаемое устройство от известного, позволяя обеспечить дистанционную диагностическую проверку положения электрического нуля датчика, коэффициента передачи усилительнопреобразовательного тракта, установки срабатывания исполнительного устройства по газовому фактору, быстродействия, погрешности измерения концентрации метана в рудничной атмосфере и действительного значения этой концентраций без применения для проверки емкостей с частичным воздухом и калиброванными метано-воздушными смесями. В результате повышается эффективность и надежность систем газовой защиты, снижается трудоемкость профилактического обслуживания и обнаружения возникающих при эксплуатации неисправностей, за счет повышения достоверности показаний аппаратуры возрастает безопасность ведения горных работ на пластах, опасных по газу.
1113727
Составитель Н.Преображенская
Редактор A,Ãóëüêo Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Бутяга
Заказ 6612/37
Тираж 822 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113Q35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4
) !
I ! ! !
