Устройство автоматического контроля концентрации горючих газов и паров рассредоточенных объектов

 

О П И С А Н И Е (щ878968

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.04.79 (21) 2751184/22-03 с присоединением заявки № (5Ц М.К .

Е 21F 7/00 (43) Опубликовано 07.11.81. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.81 (53) УДК 622А12.614. .838.14 (088.8) по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения

А. В. Докукин, А. А. Каралюс, В. И. Александров и Э. Г. Кальювеэ

Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Знамени институт горного дела им. А. А. Скочин (71) Заявитель

РАСС РЕДОТОЧ ЕН Н ЫХ ОБЪЕКТОВ

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области промышленной электроники. Оно может быть использовано для телеизмерения концентрации горючих газов и паров на объектах, рассредоточенных на относительно неболь- 5 шой территории в угольной, горнорудной и нефтяной отраслях промышленности, а также в коллекторах для подземных коммуникаций, в технических подпольях, в котельных и т. д. 10

Известно устройство автоматического контроля концентрации метана для. газовых угольных шахт типа АМТ-3 (1).

Устройство состоит из приемного и передающего полукомплексов, соединенных че- 1я тырехпроводной линией связи. Приемный полукомплект включает стабилизатор напряжения, источник питания переменного напряжения с искробезопасными параметрами, к которому через разделительный 20 конденсатор, шунтированный обмоткой приемного реле, подключена одна пара линии связи (канал питания и телесигнализации).

К другой паре линии связи (канал телеизмерения) подключен указывающий прибор приемного полукомплекта. Выход приемного реле подключен к элементу сигнализации. К блоку питания передающего полукомплекта подключен элемент световой сигнализации включения блока питания, а 30 через блок согласования нагрузки — термокаталитический датчик метана. Выходдатчика соединен с входом фазочувствительного усилителя и усилителя переменного тока и с указывающим прибором. Выход реле фазочувствительного усилителя подключен к блоку совмещения канала питания и телесигнализации и к элементу аварийной сигнализации. Выход усилителя переменного тока через однопарную линию связи соединен с указывающим прибором приемного пол укомплекта.

Блок совмещения каналов питания и телесигнализации состоит из диода, резистора и контакта реле фазочувствительного усилителя, включенных последовательно и шунтирующих первичную обмотку трансформатора блока питания и разделительный конденсатор.

Блок согласования нагрузки представляет собой магазин сопротивлений.

В качестве посылки телесигнализации о нормальной концентрации метана принята постоянная составляющая тока, формируемая путем выпрямления блоком-совмещения части питающего переменного напряжения. При нормальной концентрации метана выходное реле фазочувствительного усилителя находится под током, образуя своим нормально открытым контактом в

878965 блоке совмещения цепь постоянного тока.

Приемное реле приемного полукомплекта, обмотка которого включена в эту цепь, находится под током. При достижении предельных значений концентрации метана реле фазочувствительпого усилителя обесточивается, размыкая при этом цепь постоянного тока блока совмещения и включая элемент аварийной сигнализации, В свою очередь обесточивается реле приемного полукомплекта, включая элемент аварийной сигнализации. Сигнал телеизмерения с усилителя переменного тока поступает через линию связи на указывающий прибор приемного полукомплекта.

К недостаткам этого устройства следует отнести необходимость использования четырехжильного кабеля, двух самостоятельных усилителей для телесигнализации и телеизмерения, наличие блока согласования нагрузки, требующего ручной настройки при изменении длины линии связи. Кроме того, термокаталитический датчик сохраняет работоспособность в узком диапазоне концентраций метана. При высоких значениях концентрации датчик выдает ложные показания или выходит из строя.

Известно устройство контроля концентрации горючих газов и паров для рассредоточенных объектов (21. Оно состоит также из приемного и передающего полукомплектов, но соединенных двухпроводной линией связи. Приемный полукомплект включает в себя искробезопасный источник напряжения прямоугольной формы с двумя выходами, к одному из которых подключены один из входов приемного реле с двумя временными дискриминаторами и показываюшим прибором на выходе и линия связи, Второй выход источника соединен с вторым входом приемного реле.

К линии связи через стабилизатор напряжения подключен блок питания передающего полукомплекта. Элемент световой сигнализации подключен к выходу блока питания параллельно термокаталитическому датчику. В свою очередь, выход термокаталитического датчика соединен с входом широтно-импульсного преобразователя, к выходам которого IIO;IKëto÷åíû реле, показывающий прибор и вход регулирующего элемента стабилизатора. Выходы реле подключены к входу регулирующего элемента стабилизатора и к блоку питания.

К недостаткам такого устройства следует отнести сложность аппаратуры и значительные неудобства в ее эксплуатации. Расположение реле в передающем полукомплекте требует оснащения индивидуальных узлов приемного полукомплекта блоками и установки на передающем полукомплекте регулируемого сопротивления, задающего порог срабатывания реле, что существенно усложняет аппаратуру.

Кроме того, известное устройство неудоб5

35 лО

Со

65 но в эксплуатации в отношении метрологического обслуживания. Обычно устройства контроля концентрации горючих газов и паров фиксируют три уровня содержания контролируемой компоненты: нулевой, предупредительный и аварийный. Это обусловливает неооходимость для метрологического обслуживания устройства располагать пятью баллонами с аттестованными поверочными газовыми смесями контролируемой компоненты: одним баллоном с чистым воздухом, двумя баллонами с концентрациями газовой смеси, равными соответственно +-á от предупредительного уровня, и двумя баллонами с концентрациями газовой смеси, равными соответственно +-6 от аварийного уровня концентрации контролируемой компоненты (6 — погрешность телесигпализации) .

Целью изобретения являстся упрощение и улучшение эксплуатациош- ых качеств устройства.

Цель достигается тем, что устройство снабжено общим для всех индивидуальных приемных узлов блоком (рормирования импульсов, выполненным в виде последовательно соединенных многопозицпо.шого переключателя, формирователя прямоугольных импульсов с переменной скважностью и формирователя прямоугольных импульсов с фиксированной скважностью, каждый индивидуальный приемный узел снабжен последовательно соединенными элементом сравнения и одповибратором, а каждый индивидуальный приемный узел снабжен кнопкой, подключенной между стабилизатором и импульсным преобразователем, при этом выход формирователя прямоугольных импульсов с фиксированной скважностью соединен с одним из входов элемента сравнения индивидуального передающего узла, второй вход которого соединен с линией связи и через многопозиционный и двухпозиционный переключатели — с формирователем прямоугольных импульсов скважности, а входы искробезопаспого источника переменного напряжения подключены к выходам одновибратора и к входам формирователей прямоугольных импульсов с фиксированной и переменной скважностью.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство состоит из приемного и передающего полукомплектов, соединенных двухпроводной линией связи. Приемный полукомплект включает в индивидуальных узлах искробезопасный источник 1 переменного напряжения, один выход которого подключен к линии связи 2, а вход — к одновибратору 3, и элемент сравнения 4, соединенный входом с линией связи 2 и выходом с одповибратором 3. Приемный полукомплект включает блок формирования импульсов, выполненный с формирователями

878965

5 и 6 прямоугольных импульсов с фиксированной и переменной скважностью соответственно и м»огопозиционным 7 и двухпозиционным 8 переключателями, причем формирователь прямоугольных импульсов

5 соединен с элементом сравнения 4 (индивидуальный узел), а формирователь прямоугольных импульсов 6 через переключатели 7 и 8 — с линией связи 2 (индивидуальный узел). Оба формирователя 5 и 6 соединены с искробезопасным источником 1 одного из индивидуальных узлов.

Блок питания 9 передающего полукомплекта подключен к линии связи 2 через стабилизатор напряжения 10. Выход термокаталитического датчика 11 соединен с входом широтно-импульсного преобразователя 12, к выходам которого подключены показывающий прибор 13 и через кнопку 14 стабилизатор напряжения 10. Злементсветовой сигнализации 15 подключен к выходу блока питания 9 параллельно термокаталитическому датчику 11.

Устройство работает следующим образом.

Аналоговый сигнал с выхода термокаталитического датчика 11 усиливается и преобразуется широтно-импульсным преобразователем 12 в последовательность импульсов прямоугольной формы с шириной, пропорциональной концентрации измеряемой компоненты. Задним фронтом импульсов преобразователя 12 стабилизатор напряжения 10 закорачивает кратковременно линию связи 2 (телеизмерптельная посылка). При этом на за>кимах линии связи 2 со стороны приемного полукомплекта происходит кратковременное изменение напряжения, которое сопоставляется в элементе сравнения 4 с прямоугольным импульсом формирователя 5. Так как длительность импульсов, формируемых формирователем 5, устанавливается в соответствии с аварийным значением концентрации контролируемой компоненты, то при ее значении, меньшем аварийного, закорачивание линии связи происходит в момент времени, когда вход элемента сравнения 4, соединенный с формирователем 5, возбужден. При этом отсутствует сигнал на выходе элемента сравнения 4 и в линию связи подается питающее напряжение. Если же концентрация контролируемой компоненты превышает аварийное значение, то закорачивание линии связи происходит в момент времени, когда вход элемента сравнения 4, соединенный с формирователем 5, не возбужден и на его выходе появляется сигнал, вызывающий срабатывание одповибратора 3, который обесточивает искробезопасный источник 1 питания на время, необходимое для остывания термокаталитического датчика 11. По истечении этого времени одновибратор 3 возвращается в исходное состояние, подается напряжение в линию связи, а следова5

25 зо

55 со

65 тельно, и на термокаталитический датчик

11 и элемент световой сигнализации 15. По мере нагрева термокаталитического датчика 11, если концентрация превышает аварийное значение, цикл работы повторяется.

Следовательно, появление сигнала на выходе элемента сравнения 4 фиксирует аварийное значение концентрации контролируемой компоненты (выход 1). При аварийном состоянии линии связи (короткое замыкание или обрыв) или при выходе из строя стабилизатора напряжения 10, блока питания 9, датчика 11, преобразователя 12 передающего полукомплекта прекращается формирование телеизмерительных посылок, фто фиксирует неисправное состояние аппаратуры (выход 2). Для визуального наблюдения и регистрации значений контролируемой компоненты к линии связи соответствующего контролируемого объекта при помощи многопозиционного 7 и двухпозиционного 8 переключателей подключается выход 3, соединенный с указывающим и регистрирующим приборами.

Уровни сигнализации (предупредительные и аварийные) контролируемой компоненты формируются на приемном полукомплекте (для формирования предупредительного уровня индивидуальные узлы приемного полукомплекта необходимо оснастить дополнительным элементом сравнения, не соединенным с одновибратором 3, а общие узлы — дополнительным формирователем прямоугольных импульсов -с фиксированной скважностью). Поэтому после поверки во время метрологического обслуживания нулевого и максимального значения контролируемой компоненты и подключения при помощи переключателей 7 и 8 фор мирователя 6 к элементам сравнения 4 соответствующего контролируемого объекта осуществляется поверка уровней сигнализации путем изменения скважности импульсов формирователя 6.

Кнопка 14 служит для формирования посылок диспетчеру о проведении работ по метрологическому обслуживанию определенного контролирующего объекта. Размыкание при помощи кнопки 14 цепи, соединяющей широтно-импульсный преобразователь 12 со стабилизатором 10, приводит к прекращению выдачи в линию связи телеизмерительных посылок, что воспринимается на приемной стороне как неисправность аппаратуры. Определенная длительность и определенное число посылок могут быть восприняты как сигнал о метрологическом обслуживании контролируемого объекта.

Предлагаемое устройство значительно проще известного и удобнее в эксплуатации. Прежде всего упрощение схемы переда.ощего полукомплекта повышает его надежность. Кроме того, существенно упрпщается метрологическое обслуживание

878965

Формула изобретения

НПО «Поиск» Заказ 1896/13 Изд. М 575 Тираж 469 Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Устройство автоматического контроля концентрации горючих газов и паров рассредоточенных объектов, содержащее индивидуальные для каждого объекта и соединенные линией связи приемный узел, включающий искробезопасный источник питания переменного напряжения, и передающий узел, включающий блок питания, стабилизатор, термокаталитический датчик, широтно-импульсный преобразователь и элемент аварийной сигнализации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и улучшения эксплуатационных качеств 15 устройства, оно снабжено общим для всех индивидуальных приемных узлов блоком формирования импульсов, выполненным в виде последовательно соединенных многопозиционного переключателя, двухпозици- 2О онного переключателя, формирователя прямоугольных импульсов с переменной скважностью и формирователя прямоугольных импульсов с фиксированной скважностью, каждый индивидуальный приемный узел снабжен последовательно соединенными элементом сравнения и, одновибратором, а каждый индивидуальный приемный узел снабжен кнопкой, подключенной между стабилизатором и импульсным преобразователем, при этом выход формирователя прямоугольных импульсов с фиксированной скважностью соединен с одним из входов элемента сравнения индивидуального передающего узла, второй вход которого соединен с линией связи и через многопозиционный и двухпозиционный переключатели — с формирователем прямоугольных импульсов переменной скважности, а входы искробезопасного источника переменного напряжения подключены к выходам одновибратора и к входам формирователей прямоугольных импульсов с фиксированной и переменной скважностью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карпов Е. Ф. Непрерывный контроль метана и автоматическая газовая защита на угольных шахтах. М., Изд-во ИПКМУП

СССР, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ко 2464433/25, кл. G 01N 18/00, 1977 (прототип) .