Стенд для поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана Советский патент 1986 года по МПК E21F17/18 

выполнены из прозрачных для инфракрасного излучения .одинаковых параллельных пластинок 13-16. К Е 1 и 3 сбоку от пластинок 13-16 подсоединены открытыми концами 17 и 18 установленные в корпусе 5 сильфоны 11 и 12. Их глухие концы 19 и 20 удалены вбок от емкостей. ФП 24 через усилитель 29 соединен с бло- ,ком 30 индикации и регистрации. Сначала с помощью МПУ между источником 23 и ФП 24 устанавливают Е 1. Силь- фон 11 обеспечивает в ней давление, равное атмосферному. Излучение,, проходя через атмосферу чистого возИзобретение относится к технике безопасности на угольных шахтах, а именно к автоматическим системам и средствам газовой защиты, их метрологическому обеспечению, и может быть использовано при поверке и настройке шахтных инфракрасных сигнализаторов метана.

Цель изобретения - повышение точности и экспрессности поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана.

На чертеже показан предлагаемый стенд для поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана.

Стенд состоит из емкости 1 с метаном ,2, емкости 3 с чистым воздухом 4 и дополнительных емкостей с метаном (на чертеже они не видны, так как показан осевой разрез стенд и первая дополнительная емкость находится со стороны читателя от плоскости чертежа, а вторая дополнительная емкость находится за плоскостью чертежа). Емкости с метаном и чистым воздухом прикреплены к механизму для периодической их установки между источником и фотоприемником поверяемого сигнализатора метана. На чертеже этот механизм показан в виде барабана 5, ось 6 которого закреплена в подшипниках 7 и 8 и приводится во вращение шаговым двигтелем 9, сигналы на который поступают из управляемого генератора 10.

57242

духа, Е 1, пластинки J3 и 14, попадает на ФП 24. Сигнал на ФП 24 равен нулю,, так как концентрация метана в Е 1 равна нулю. Затем МПУ устанавливают поочередно в каждой поверяемой точке Е 3, В этих случаях также излучение проходит через атмосферу чистого воздуха, Е 3 и пластинки 15 и 16. Сигнал на выходе ФП 24 соответствует концентрации .метана. Число Е 3 в стенде равно числу поверяемых в сигнализаторе метана точек. За счет быстрой и точной смены Е 3 время поверки увеличивается при этом в несколько раз. 1 ил.

В состав стенда входят также сильфоны 11 и 12 (два других сильфо- на, как и дополнительные емкости с метаном, на чертеже не видны). Про5 тивоположные стенки емкостей с метаном и чистым воздухом вьшолнены из прозрачных для инфракрасного излучения источника пластинок 13-16 (4 пластинки дополнительных емкос10 тей с метаном не видны), которые установлены параллельно друг другу. Сильфоны 11 и 12 выполнены глухими и открытыми концами 17 и 18 подсоединены к емкостям 1 и 3 сбоку от

S5: пластинок 13-16 так, что.их глухие концы 19 и 20 удалены вбок от ем- костей.

В состав стенда входит та.кже поверяемый сигнализатор 21 метана,

20 состоящий из С -образного корпуса 22, на концах которого установлены источник 23 инфракрасного излучения и ф отбприемник 24. Перед источником 23 и фотоприемником 24 в корпусе 22

25 выполнены окна закрытые плас : инками 25 и 26 также прозрачными для инфракрасного излучения источника 23. Пластинки 25 и 26 и пластинки 13-16 емкостей выполнены из одинакового

30 материала (например, из инфракрасного стекла или иртрана) и имеют одинаковую толщину d . База измерения В сигнализатора, или расстояние между внутренними поверхностями плг1стинок

35 25 и 26 равна сумме

2L+B + 2d , (-j

где

L e d расстояние между поверхнос тямн пластинок 25 и 13 или 14 и 26;

толщина слоя чистого воздуха в емкости 1 между пластинками 13 и 14j толщина пластинки. Источник излучения 23 подключен к подогревателю 27, который соедине с первым выходом блока 28 питания. Выход фотоприемника через нормирующий усилитель 29 соединен с блоком 30 индика1щи и регистрации. Питание с второго выхода блока 28 подается также на нормирующий усилитель 29, фотоприемник 24 и блок 30 индикации и регистрации.

Поверка и настройка шахтного сигнализатора метана на стенде осуществляется следующим образом.

С поверяемого сигнализатора 21 снимают пластинки 25 и 26 (поэтому они показаны пунктиром) и устанавливают сигнализатор, как показано на чертеже. Из управляемого генератора 10 на шаговый двигатель 9 подают пачку импульсов, под действием которых двигатель 9 поворачивает ось 6 так, чтобы емкость 1 с чистым воздухом 2 стала посередине между источником 23 и фотоприемником 24. Сильфом 11 обеспечивает в емкости 1 давление, равное атмосферному, т.е. сильфон является компенсатором давления для емкостей с чистым воздухом и метаном. На этом подготовительный этап заканчивается.

После этого .подают питание из блока 28 на подогреватель 27, фотоприемник 24, нормирующий усилитель 29 и блок индикации и регистрации. Инфракрасное излучение от источника 23 проходит через атмосферу (поверка производится в помещении с чистым воздухом при нормальном для данного сигнализатора давлении и температуре чистого воздуха путь L , затем путь cJ через пластинку 13, затем путь Е через атмосферу чистого воздуха в герметичной емкости 1, затем путь d через пластинку 14 и далее проходит путь L через атмосферу чистого воздуха и попадает на фотоприемник 24. На этом этапе (настройки нуля сигнализатора) концентрация метана на пути В инфракрасного излу0

5

0

5

чения от источника 23 до фотоприемника 24 равна нулю, и сигнал с фотоприемника соответствует нулевой концентрации или нулю шкапы. Если напряжение питания с блока 28 соответствует норме, то изменяют уставку нормирующего усилителя 29 и выводят на нуль блок 30. Если до этого напряжения на выходах блока 28 не соответствовали норме, то приводят их сначала к нормальным значениям и только после этого изменяют уставку усилителя 29 и выводят на нуль блок 30, На этом этап настройки нуля заканчивается.

Подают из генератора 10 на двигатель 9 пачку импульсов, под действием которой двигатель 9 поворачивает ось 6 на 180 , и между источником 23 и фотоприемником 24 устанавливается емкость 3 с чистым метаном 4. Теперь (на этапе поверки сигнализатора в первой точке шкалы) излучение от источника 23 проходит путь L по воздуху, путь cJ через пластинку 15, путь 2 через метан, путь J через пластинку 16, путь L , по воздуху. Сигнал с фотоприемника 24 соответствует концентрации метана С, , равной

е.

2Lt2d4C

юог-|чоо7о. . (2)

Значение концентрации однозначно определяется соотношением размеров В и 6, , так как, если удалить боковые пластинки с емкостями с метаном, последний равномерно перемещается с воздухом, создав эту концентрацию (при условии замкнутого объема определенной величины).

Расстояния В, L и d определяют „ до начала работы, например микрометром с относительной погрешностью 0,05%. Поэтому концентрацию метана

на базе измерения 6 по формуле (2) вычисляют с относительной погрешностью около 0,1%. Так, например, если первая точка шкалы соответствует концентрации метана 1,5% абсолютных по метану, то по формуле (2) она вычисляется с погрешностью 1,5+ +0,0015% по метану, что значительно превосходит точность любых образцовых метанометров (точность по формуле (2) более чем в 100 раз превышает точность образцового метанометра). На этом этапе изменяют коэффициент

усиления нормирующего усилителя 29 на начальном участке шкалы до тех пор, пока показания блока 30 не совпадут с вычисленной по формуле (2) концентрацией метана С, . На этом этап поверки в первой точке шкалы заканчивается.

Далее снова с генератора 10 на двигатель 9 подают пачку импульсов, .под действием которой он поворачива- ет вал на 90° и устанавливает между источником 23 и фотоприемником 24 первую дополнительную емкость с метаном, у которой пластинки расположены на расстоянии Eg друг от друга соответствующем концентрации метана С g во второй поверяемой точке шклы по формуле

Е, С2 оо7„.

(3)

Как и ранее относительная погрешность расчета концентрации Cj по (3) примерно равна 0,1%. Так, например, для точки шкалы это состав ляет 3+0,003 абс.% по метану.

На этом этапе изменяют коэффициент преобразования нормирующего усилителя 29 на втором поверяемом участке шкалы до тех пор, пока показания блока 30-не совпадут с вычисленной по формуле (3) концентрацией метана С если показания блока индикации Cj то увеличивают-коэффициент преобразования усилителя и наоборот. На этом этап поверки во второй точке шкалы заканчивается.

Снова с генератора 10 на двигатель 9 подают пачку импульсов, под действием которых двигатель 9 повора чивает вал 6 на 180 и устанавливает между источником 23 и фотоприемником 24 вторую дополнительную емкость с метаном, у которой пластинки расположены на расстоянии дру1 от , соответствующем концентрации метана С в третьей поверяемой точке шкалы по формуле

е,

(007„,

(4)

Как и для других двух точек относительная погрешность расчета концентрации Cj по (А) примерно равна 0,1%Ф Так, например, для точки шка- ЛЬ 4,5% это составляет .t ±0,0045 абс.% по метану. На этом этапе изменяют коэффициент усиления

нормирующего усилителя 29 на третьем поверяемом участке шкалы да тех пор, пока показания блока 30 Не совпадут с вычисленной по (4) концентрацией метана С,,

Если сигнализатор настраивается на нуль и поверяется в трех точках шкалы, то в состав стенда входит одна емкость с чистым воздухом и три емкости с метаном с различными расстояниями между внутренними сторонами пластиной Е,, BI и С а , связанными с концентрациями метана в поверяемых точках С|

и С а по формулам

(2), (3) и (4), В общем случае число емкостей с метаном в стенде равно числу поверяемых в сигнализаторе метана точек. Для распространенной в абсорбционных инфракрасных сигнализаторах метана базы изменения Ь 250 мм, диапазона измерения содержания метана от О до 5% и поверяемых точек 1,5, 3 н 4,5% расстояния между внутренними параллельными сторонами пластинок емкостей с метаном составляют соответственно 3,75, 7,5 мм и 11,25 мм.

Предлагаемый стенд позволяе:т по сравнению с известными не только исключить необходимость применения образцового анализатора метана., увеличить точность поверки и в несколько раз уменьшить время поверки,) а также одновременно упростить другие узлы стенда (исключить краны, побудители расхода, камеры для: ме- тано-воздушной смеси, специальные помещения с вентиляцией для отвода метана и смеси и т.п.), а также устранить погрешности, связанные с невозможностью равномерно перемещать метан с воздухом, и упростить стенд путем устранения приспособлений для перемешивания. Малые габариты стенда, емкостей с воздухом и метаном и герметичность емкостей позволяют применять его в любых помещениях и не требуют баллонов с метаном и непрерывного их пополнения, связанного с расходом метана . в известных стендах..

Формула изобрете:ния

Стенд для поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана, содержащий емкость с метаном и поверяемый сигнализатор метана, о т л и71257242 8

чающийся тем, что, с целью лизатора метана, причем противопо- повышения точности и экспрессности ложные стенки емкостей выполнены из поверки и настройки, он снабжен ем- прозрачньш для инфракрасного излу- костью с чистым воздухом, дополни- чения источника одинаковых пластительными емкостями с метаном и меха-5 нок, установленных параллельно друг низмом с сильфонами для периодичес- другу, а сильфоны выполнены глухими кой установки емкостей с метаном и открытыми концами подсоединены и чистым воздухом между источником к емкостям сбоку от и фотоприемником поверяемого сигна- нок.

Изобретение относится к технике безопасности на угольных шахтах, в частности к средствам газовой защиты. Цель изобретения - повьшение точности и экспресности поверки и настройки стенда. Для этого стенд снабжен емкостью (Е) 1 с.чистым возду- хом и допол.нительными Е 3 с чистым метаном с механизмом для периодической их установки (МПУ) между источником 23 излучения и фотоприемником (ФП) 24, установленных на концах С-образного поверяемого сигнализатора. Противоположные стенки Е 1 и 3 О €