Устройство телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты Советский патент 1984 года по МПК G01N27/16 G05D21/02 

Изобретение относится к аналити ческому приборостроению и служит для контроля, содержания горючих газов в рудничной атмосфере, основан ных на термокаталитическом принципе действия, и может быть использовано при конструировании и эксплуатации шахтных систем телеизмерения концентрации 1«1етана и автоматической газовой защиты, базирующихся на это принципе. Известно устройство телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты. Аппаратура состоит из термокаталитических моетовых датчиков контроля концентрации метана в рудничной атмосфере, . преобразующих измеряемую физическую величину в аналоговый электрический сигнал, а также показывающих процентное содержание метана в точках контроля и оповещающих подземный персонал об опасном скоплении газа аппаратов сигнализации, дублирующих информацию, выдаваемую датчиками, и обеспечиваЕощих защитное отключение электроэнергии в загазованных выработках, стойки приема информации, поступающей от датчиков, и каналов связи С13. Однако эта аппаратура не позволя ет дистанционно контролировать осно ные параметры, характеризующие ее состояние .(отклонение электрического нуля мостовой измерительной схемы, значение коэффициента переда чи усилительно- преобразовательного тракта, соответствие уставки срабатывания исполнительных устройств, продельнедопустимой концентрации метана и погрешность измерения процентного содержания метана в руднич ной атмосфере). Для проверки работо способности этой аппаратуры необходимо использовать емкости с чистым воздухом и калиброванными метановоз душ.ными смесями. Эти емкости требуется доставлять к местам установки датчиков, что в условиях большой пр тяженности и разветвленности горных выработок на газообильных шахтах влечет за собой непроизводительные затраты рабочего времени значительной численности обслуживающего персонала и снижение эффективности при менения аппаратуры телеизмерения концентрации метана и автоматическо газовой защиты. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство телеизмерения концентрации метана и автоматической газовой защиты угольных.шахт с дистанционной проверкой работоспособности датчиков, содержащее централизованный пульт приема информации и управлени промежуточные распределительные уст ройства, синхронизирующие приемники сигналов управления и термокаталити- ческие датчики метана с мостовыми измерительными схемами, в котором Д.ПЯ дистанционной калибровки датчиков используются баллончики с калиброванными газовыми смесями под давлением, размещенные внутри датчика и снабженные системой дистанционно управл.яемых механических клапанов, позволяющих последовательно продувать реакционную камеру датчика га,зовой смесью и чистым воздухом С21. Наличие механических.устройств затрудняет применение такой системы в шахтных условиях.ввиду малой на- дежности 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. П.оставленная 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 зшциты 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 термокаталитическими преобразовательными элементами, блока питания 4, телеметрического усилителя 5, блока 6.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 схеглы датчика, снабженного соединенными между собой реле времени 10 проверки коэффициента усиления электрической схемы датчика и реле времени 11 проверки; баланса мостовой измеритель ной схемы. Задатчик режима работы установлен между синхронизирующим приемником сигналов управления 12 и мостовой измерительной схемой. В рабочем режиме сигнал о процентном содержании метана в анализируемой атмосфере преобразуется моетовой измерительной схемой 3 и телеметрическим усилителем 5.в аналоговый сигнал, который поступает .через промежуточные распределительные устройства на централизованный пульт 1 приема информации и управления, где фиксируется и обрабатывается с помощью специальной аппаратуры.Для выполнения диагностического контроля работоспособности датчика с использованием метана, содержащего 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 эле ментов. Одновременно блок 8 осущест вляет- балансировку мостовой схемы 3 на сниженном напряжении питания шун тированием одного из плеч моста пос тоянным резистором. Наличие выходного сигнала датчика при этом свидетельствует об отклонении положения мостовой измерительной схемы от нулевого и необходимости его коррекции. Включающееся при поступлении команды на проверку реле времени 11 определяет длительность проверки баланса мостовой .измерительной схемы. По истечении вре мени работы реле с помощью рел,е .вре мени 10 на период его работы к изме рительной схеме 3 подключается блок 9, осуществляющий калиброванный раз баланс схемы 3 для проверки уставки 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 термокаталитических элементах происходит выравни вание концентраций метана в рудничной атмосфере и в реакционной камер элемента. После окончания этого процесса на централиз.ованном пульте управления 1 снимается команда на проведение проверки и выключается генератор сигналовуправления. 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 рудничной 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.

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 рабо- тоспособности 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.