Устройство для контроля концентрации метана и скорости движения воздуха

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам дистанционного контроля концентрации метана и расхода воздуха в горных выработках угольных шахт. Устройство совмещает функции контроля концентрации метана и скорости воздуха с передачей двух сигналов телеизмерения по одной паре жил кабеля с разделением их на приемном конце линии и отдельным измерением. В режиме телеизмерения концентрации метана и скорости воздуха, в линию телеизмерения Подается аналоговый токовый сигнал с выхода усилителя и частотный сигнал, проходящий через разделительный конденсатор с выхода датчика скорости воздуха. При необходимости контроля скорости воздуха непосредственно на месте установки подземного полукомплекта аппаратуры выход дифференцирующей цепочки с диодом подключается к входу телеметрического усилителя. На выходе усилителя возникает токовый сигнал, пропорциональный скорости воздуха. Устройство позволяет осуществить местный и дистанционный контроль концентрации метана и скорости воздуха. 1 ил. i (Л ;0 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Ai (51) 4 G 01 N 4/05

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3925212/24-24 (22) 05.07.85 (46) 07,01.87. Бюп, К -1 (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Артема и Государственныймакеевский ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) В.А.Бойко, В.Е,Фрундин, В.И.Голинько, Г.А.Мирошник, В.В.Исаев, А.И.Бобров, N.Ã.Ãóñåâ, Ф.Е.Кригман, В.Н.Медведев и К.А.Петченко (53) 621.398(088.8) (57) Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам дистанционного контроля концентрации метана и расхода воздуха в горных выработках угольных шахт. Устройство совмещает функции контроля концентрации метана и скорости воздуха с передачей двух сигналов телеизмерения по одной паре лил кабеля с разделением их на приемном конце линии и отдельным измерением. B режиме телеизмерения концентрации метана и скорости воздуха, в линию телеизмерения подается аналоговый токовый сигнал с выхода усилителя и частотный сигнал, проходящий через разделительный конденсатор с выхода датчика скорости воздуха. При необходимости контроля скорости воздуха непосредственно на месте установки подземного полукомплекта аппаратуры выход дифференцирующей цепочки с диодом подключается к входу телеметрического усилителя. На выходе усилителя возникает токовый сигнал, пропорциональный скорости воздуха. Устройство позволяет осуществить местный и дистанционный контроль концентрации метана и скорости воздуха.

1 ил. (56) Патент США Р 3455162, кл. Е 21 F, опублик. 1969.

Лимаренко П.А. и др. Комплект автоматической регистрирующей аппаратуры для исследования аэрогазодинамических процессов в шахтах.

ВНТК "Проблемы аэрологии современных горнодобывающих предприятий": Тезисы докладов. - M. 1980, с. 79-80. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

ВОЗДУХА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

1281983

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дистанционного контроля концентрации метана и расхода воздуха в горных выработках угольных шахт.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет поверки сквозного тракта измерения концентрации метана.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для контроля концентрации метана и скорости движения воздуха состоит из передающей стороны 1, содержащей датчик 2 скорости воздуха, датчик 3 концентрации метана, переключатель 4, усилитель 5, в состав которого входят конденсатор

6, резистор 7 обратной связи, операционный усилитель 8, выходной резистор 9, второй резистор 10 обратной связи, источник 11 напряжения, входной резистор 12. Передающая сторона содержит также дифференцирующий элемент 13, в состав которого входят конденсатор 14, диод 15, резистор

16 и подстроечный резистор 17, на передающей стороне находятся также блок 18 измерения и разделительный элемент 19 на конденсаторе (конденсатор) .

Устройство содержит также линию

20 связи и приемную сторону 21, содержащую преобразователи 22 частотанапряжение, второй 23 и первый 24 разделительные элементы на конденсаторе (конденсаторы), второй регистратор 25, ограничительный элемент

26 на резисторе (резистор) и первый регистратор 27.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 3 концентрации метана через замкнутый размыкающий контакт переключателя 4 поступает на вход усилителя 5. При этом с его выхода в линию 20 связи подается унифицированный сигнал постоянного тока, который измеряется блоком

18 передающей стороны 1 и регистрируется регистратором 27 приемной стороны 21.

Импульсный сигнал с выхода датчика 2 скорости воздуха поступает на один из выводов конденсатора 19, при этом через блок 18, линию 20 связи и регистратор 27 протекает ток заря5

f0

55 да-разряда конденсатора 19. Посколь,ку выходной транзистор 9 усилителя

5 включен по схеме стабилизатора тока, пульсации напряжения на его коллекторе не влияют на величину тока коллектора. В линии 20 связи происходит наложение тока заряда-разряда конденсатора 19 на унифицированный токовый сигнал концентрации метана. При отсутствии в цепи зарядаразряда конденсатора 19 нелинейных элементов средняя величина тока в линии связи остается неизменной и равной величине токового сигнала телеизмерения концентрации метана.

Пульсации тока в линии 20 связи, частота которых пропорциональна скорости движения воздуха, выделяются на входном сопротивлении регистратора 27, равном 1 кОм, и в виде импульсов напряжения через конденсаторы

23 и 24 поступают на вход преобразователя 22, который преобразует частоту импульсов на входе в унифицированный токовый сигнал на выходе.пропорциональный скорости воздуха, который измеряется регистратором 25.

Тем самым, по одной паре жил кабеля осуществляется передача двух сигналов телеизмерения о концентрации метана и о скорости воздуха в контрольном пункте шахтной вентиляционной сети с последующим их разделением, измерением и регистрацией на поверхности.

При необходимости снятия показания о скорости воздуха непосредственно на месте установки передающей стороны и проверки погрешности канала телеизмерения концентрации мета.на переключатель 4 переводится в противоположное положение. B этом случае на вход усилителя 5 через замкнутый замыкающий контакт переключателя 4 поступают однополярные импульсы со стабильной вольтсекундной площадью, получаемые в результате дифференцирования прямоугольных импульсов с выхода датчика 2 скорости воздуха дифференцирующей цепочкой, состоящей из конденсатора 14 и резистора 16. Диод 15 служит для отсекания импульсов напряжения обратной полярности. Благодаря включению в цепь обратной связи операционного усилителя 8 конденсатора 6, усилитель 5 является апериодическим звеном с большой постоянной времени

983

3 1281 и при воздействии на его вход однополярного импульсного сигнала со стабильной вольтсекунцной площадью на его выходе возникает токовый сигнап, пропорциональный частоте выходного сигнала тахометрического датчика, т е. скорости воздуха. Скорость воздуха при этом измеряется блоком

18 измерения, а на поверхности измеряется регистраторами 25 и 27. Гра- 10 дуировка аппаратуры по величине скорости воздуха осуществляется перемещением движка резистора 17.

В этом режиме на приемную сторону

21 поступают аналоговый и частотный 15 сигналы телеизмерения скорости воздуха и при отсутствии погрешности работы каналов телеизмерения аналогового и частотного сигналов величины токов, показываемые регистраторами 20

27 и 25, должны быть равны. Поскольку при передаче частотного сигнала по линии 20 связи не происходит потери информации, а преобразователь 22, преобразующий частоту импульсов в унифицированный токовый сигнал, находится в диспетчерской шахте и может быть легко проверен с помощью образцовых средств измерения — генератора, частотомера и миллиамперметра, 30 токовый сигнал, измеряемый регистратором 25, можно считать образцовым для сравнения с аналоговым сигналом, измеряемым регистратором 27. Канал передачи аналогового сигнала имеет меньшую стабильность работы вследствие изменения параметров усилителя 5 и утечек тока через сопротивление линии 20 связи, которое в процессе эксплуатации снижается вследствие отсыревания и старения изоляции. Согласно инструкции по эксплуатации аппаратуры измерения концентрации метана, сопротивление изоляции между

ы лами кабеля может снижаться до 45

20 кОм, При входном сопротивлении регистрирующего прибора 1 кОм утечки тока в линии связи составляют 57 от аналогового сигнала телеизмерения концентрации метана. Сравнивая показания регистраторов 27 и 25, можно определить погрешность сквозного тракта измерения аналогового сигнала и устранить ее, изменяя сопротивление шунтирующего резистора 26 настолько, чтобы показания регистраторов 27 и

25 стали одинаковы.

Тем самым, п,едлагаемое устройство позволяет осуществлять местный и дистанционный контроль двух основных параметров рудничной атмосферы, определяющих ее взрывобезопасность, концентрации метана и скорости воздуха с использованием общего канала телеметрии по одной паре проводов, а также осуществлять диагностический контроль и компенсацию погрешности сквозного тракта измерения концентрации метана.

Применение предлагаемого устройства позволит повысить информативность и надежность газового контроля на угольных шахтах, уменьшить вдвое расход дефицитной кабельной продукции, а также уменьшить металлоемкость аппаратуры за счет исключения блока питания стационарной аппаратуры измерения скорости движения воздуха (в среднем на 20-25 кг на 1 точку контроля) и затраты на монтаж, демонтаж и обслуживание аппаратуры.

Фо р мул а и з о бр е т е ни я

Устройство для контроля концентрации метана и скорости движения воздуха, содержащее на передающей стороне датчик концентрации метана и датчик скорости воздуха, усилитель и источник напряжения и линию связи, на приемной стороне устройство содер жит первый регистратор и преобразователь частота †напряжен, выход которого соединен с вторым регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в устройство на передающей стороне введены переключатель, блок измерения, дифференцирующий элемент и разделительный элемент на конденсаторе, выход датчика концентрации метана соединен с первым входом переключателя, второй вход которого подключен к выходу дифференцирующего элемента, выход переключателя соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом блока из- мерения и через разделительный элемент на конденсаторе соединен с выходом датчика скорости воздуха и с входом дифференцирующего элемента, выход блока измерения и источник напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами линии связи, на приемной стороне в устройство введены ограничительный элемент на резисторе, разделительные элементы, каждый из которых выполнен на кон» денсаторе, первый регистратор и or26

РП

Составитель В.Нородин

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Редактор И.Николайчук

Заказ 7257/40

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1281983 6 раничительный элемент на резисторе второй разделительные элементы на соединены параллельно и подключены к конденсаторе соединены с первым и первому и второму выходам линии свя- вторым входами преобразователя часзи и соответственно через первый и, тота-напряжение.