Способ диагностического контроля термокаталитического датчика

 

СПОСОБ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА шахтных систем телеизмерения концентрации метана и автоматичес кой газовой защиты, включающий тестовое воздействие, формирующее переходной процесс в датчике, каталитический термопреобразовательный элемент KOTOpoio установлен в газопроницаемой реакционной камере, измерение параметров этого процесса и определение по полученным данным работоспособности датчика, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью дис (J танционного выполнения диагностического контроля датчика без приме 1ения калиброванных газовых смесей и меха (О нического воздействия на реакцион (Л ную камеру, на датчик подают напряже ние питания, при котором температура разогрева термопреобразовательного элемента недостаточна для термокатализа , проверяют электрический нуль и при соответствии состава среды в реакционной -камере составу контролируемой атмосферы скачкообразно повышают напряжение питания датчика до рабочего значения и изсо меряют изменение выходного сигнала в зависимости -от времени. -vj го 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 О 01 Н 27 18

f НОТВИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2662802/18-25 (22) 12.09.78 (46) 15,09.84. Бюл. Р 34 (72) E.Ô.Êàðïoâ, И.3.Биренберг, Б.И.Басовский и В.В.Попов (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт горного дела им. А.A.Ñêo÷èíñêîão (53) 543.27,08 (088.8) (56) 1.Аппаратура системы автоматической газовой защиты и центрированного телеавтоматического контроля метана АМТ-3-. Инструкция по эксплуатации, разработанная Конотопским электромеханическим заводом Красный металлист . Сумское областное управление по печати, 1971 с. 32.

2.Руководство по оборудованию и эксплуатации систем автоматической газовой защиты и централизованного телеконтроля содержания метана

ANT-3 на угольных шахтах. Министерство угольной промышленности СССР, М., 1974, с. 33.

3.Вопросы вентиляции, борьбы с газом и внезапными выбросами в угольных шахтах. — В сб., Научные сообщения

ИГД им. A.A.Ñêî÷èíñêîãî, вып. 157.

М., 1977, с. 95-103 (прототип) °

„„SU„„1113728 А (54)(57) СПОСОБ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА шахтных систем телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты, включающий тестовое воздействие, формирующее переходной процесс в датчике, каталитический термопреобразовательный элемент которого установлен в газопроницаемой реакционной камере, измерение параметров этого процесса и определение по полученным данным работоспособности датчика, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью дистанционногo выполнения диагностического контроля датчика без применения калиброванных газовых смесей и механического воздействия на реакционную камеру, на датчик подают напряже ние питания, при котором температура разогрева термопреобразовательного элемента недостаточна для термокатализа, проверяют электрический нуль и при соответствии состава среды в реакционной .камере составу контролируемой атмосферы скачкообразно повышают напряжение питания датчика до рабочего значения и измеряют изменение выходного сигнала в зависимости .от времени.

°

1113728

Изобретение относится к области контроля содержания горючих газов в рудничной атмосфере и может быть использовано при эксплуатации шахтных систем телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой за- 5 щиты, основанных на термокаталитическом принципе действия.

На угольных шахтах, опасных по газу, широкое распространение получили системы телеизмерения концентра- 10 ции метана в рудничной атмосфере и автоматической газовой защиты с термокаталитическими датчиками. Датчик метана является наиболее ответственным устройством этих систем, поэтому 15 для их эффективного использования необходимо с определенной периодичностью проводить диагностический контроль состояния датчиков. Задачей такого контроля является своевременное получение информации о том, работоспособен ли датчик во всех режимах по его эксплуатации, а также о причинах нарушения работоспособности и вышедших из строя узлах.

Известны способы, дающие возможность частично решать задачу диагностического контроля термокаталитического датчика метана в шахтных условиях, позволяя проверить только правильность выдаваемых им показаний при установившемся газовом режиме путем сравнения показаний датчика и газоаналиэатора, принимаемого за эталонный, в той же среде (11 .

Известен также способ проверки пра- 35

О вильности показаний, выцаваемых термокаталитическим датчиком метана шахтных систем телеизмерения и автоматической газовой защиты,в реперных точках его градуировочной характеристики, р0 основанный на продувке реакционной камеры чистым воздухом и калиброванной метано-воздушной смесью. Продувкой чистым воздухом осуществляется контроль положения нуля датчика, а продувкой метано-воздушной смесью— контроль правильности его показаний в одной точке градуировочной характеристики С23.

Однако известный способ не рассчи-50 тан на дистанционное получение информации, так как для его реализации необходимо доставлять к местам установки датчиков емкости с чистым воздухом и калиброванной метано-воздушной 55 смесью. Кроме того, он не обеспечивает достаточную глубину контроля состояния датчика, так как не предусматривает оценку одного из важнейших показателей его работы — быстродейст- 60 вия, определяющего динамическую погрешность измерения концентрации метана при различных скоростях изменения его содержания в рудничной атмосфере.

Указанный способ также не позволяет получить информацию о причинах нарушения работоспособности датчика и об имеющихся в нем неисправностях.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ диагностического контроля термокаталитического датчика шахтных систем телеизмерения и автоматической газовой защиты, включающий тестовое воздействие, формирующее переходный процесс в датчике, каталитический термопреобразовательный элемент которого установлен в газопроницаемой камере, измерение параметров этого процесса и определение по .полученным данным работоспособности датчика. В качестве тестового воздействия используется изолирование реакционной камеры от поступления в нее газовой смеси из контролируемой атмосферы и последующее восстановление нормальных условий газообмена после выгорания на каталитическом элементе метана, оставшегося в объеме кагеры в момент ее изоляции. Измерив параметры переходного процесса, обусловленного указанным тестовым воздействием, определяют электрический нуль датчика, удельную производительность каталитического термопреобразовательного элемента при окислении метана, сопротивление стенок реакционной камеры диффузионному переносу метана и погрешность контроля его концентрации в атмосфере. Способ позволяет осуществлять диагностический контроль датчика в полном объеме (37.

Недостатком этого способа является необходимость механического воздействия на реакционную камеру, которое выполнить дистанционно в шахтных условиях затруднительно.

Кроме того, при реализации этого способа необходимо проводить дополнительный контроль герметичности изоляции реакционной камеры.

Цель изобретения — дистанционное выполнение диагностического контроля датчика без применения калиброванных газовых смесей и механического воздействия на реакционную камеру.

Поставленная цель достигается тем, что в операциях, включающих тестовое воздействие, формирующее переходной процесс в датчике, каталитический термопреобразовательный элемент которого установлен в газопроницаемой камере, измерение параметров этого процесса и определение по полученным данным работоспособности датчика, на датчик подают напряжение питания, при котором температура разогрева термопреобразовательного элемента недостаточна для термокатализа, проверяют электрический нуль и при соответствии состава

1113728

822 Подписное

Филиал "ППП" Патент, г. Ужгород, у.л. TIpo"êòènÿ, среды в реакционной камере составу контролируемой атмосферы скачкообразно повышают напряжение питания датчика до рабочего значения и измеряют изменение выходного сигнала в зависимости от времени. 5

Пример. Проводят диагностический контроль термокаталитического датчика шахтных систем телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты, который состоит из рабочего и компенсационного термопреобразовательных элементов, помещенных в реакционную камеру и включенных в мостовую схему„ Термопреобразовательные элементы представляют собой платиновые терморезисторы с керамическим покрытием, придающим им форму, близкую к сферической.

У рабочего элемента керамическое покрытие служит носителем катализатора, составленного из платины и пал-20 ладия. На компенсационный элемент катализатор не наносится. Реакционная камера образована полой цилиндрической газонепроницаемой стенкой, которая с одной из торцовых с — îðîí за- 25 крепляется изоляционной колодкой, служащей также для крепления термспреобразовательных элементов, а с другой — газообменной стенкой, выполненной из проницаемого металлокерами-ур ческого материала.

Испытание датчика проводят на стенде, оборудованном газовой камерой, выполненной из органического стекла, интерферОметрОМ шлейфОвым ОсциллОграфом, регулируемым источником питания, вольтметроМ и указателем метанамилливольтметром,отградуированным в объемных процентах концентрации метана.

Для осуществления диагностического контроля датчик устанавливается в газовой камере и подключается к источнику питания. В газовой камере приготавливается метано-воздушная смесь, концентрация метана в которой контролируется с помощью интерферо- 45 метра. При этом на датчике почдерживается рабочее значение напряжения питания, которое контролируется по показаниям вольтметра.

Сигнал, выдаваемый датчиком, конт- 5р ролируется по показаниям указателя метана и фиксируется на осциллограмме, При измерении датчиком концентрации метана в приготовленной метановоздушной смеси в его реакционной камере устанавливается концентрация ниже, чем в анализируемой среде, что объясняется наличием сопротивления переносу метана, оказываемого газообменной стенкой при его окислении на рабочем термспреобразовательном элементе.

ВНИИПИ Заказ 6612/37 Тираж

Для проведения диагностического контроля напряжение питания практически мгновенно снижается от 2,2 до

1,3 В. При этом температура нагрева термопреобразовательных элементов уменьшается с 450 С приблизительно о до 220 С и на рабочем элементе прекращается реакция окисления метана, вследствие чего его концентрация в реакционной камере начинает выравниваться с концентрацией в анализируемой среде. Через 10 мин, когда эти концентрации становятся практически равны между собой, после предварительного определения положения электрического нуля датчика скачкообразно восстанавливается рабочее значение напряжения питания и регистрируется экспоненциальный переходной процесс, связанный со снижением концентрации метана в реакционной:<àмере за счет возобновления реакции окисления.

Пс осциллограмме этого переходного процесса выявляется постоянная времени, характеризующая быстродействие датчика, определяются значения начального и установившегося выходных сигналов и вычисляются зна .ения удельно . производительности рабочегс термопресбразовательного э.лемента при окислении метана, сопротивления реа <ционнсй камеры переносу метана через его газссбмелные станки и погрешности измерения датчиком концентрации метана.

Результаты определения абсолютной погрешности датчика, полученные на основе прямого измерения концентрации метана с помощью интерферометра,принятого в качестве образцового прибора, и данные, полученные на основе предложенного метода диагностического контроля, хорошо совпадают. Р.>зультаты определения остальных параметров (постоянной времени, удельной производительности термопреобра=-сват""=ë"üного элемента и сопротивления реакционной камеры} хорошо совг адают с соответствующими велич. нами тс .нической характеристики дагчика.

При определении этих параметров и абсолютной погрешности измерения, основываясь на предло..::.Овном методе диагностического контроля, не требутся заранее знать концентрацию метана в анализируемой газовои смеси, Использование предлагаемого способа по сравне:.ппл с известными позволяет относительно просто решить задачу дистанционного проведения диагностических проверсч ..=.х операций в шахтных условиях >içç.-сит> э ".фективнссть применения газсзой зашит;". и снизить затраты на ее сбслу><ина— ние.