Способ автоматической газовой защиты угольных шахт и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК E21F9/00 

: Изобретение относится к горной шромышленности, а именно к способам м устройствам автоматического управ- jjeHHH газовой защитой контролируемых фбъектов угольной шахты,

I Целью изобретения является повы- пЕение эффективности газовой защиты ;ia счет замедленного отключения при неопасных и быстрого отключения обо рудования при опасных концентрациях метана, . ,

На чертеже изображена ф нкциональ- ная схема устройства автоматической газовой защиты угольных шахт о

Устройство содержит датчик 1 концентрации метана, подключенный к первым входам компаратора 2 и усилителя- компаратора 3, к вторым входам которых подключены соответственно первьш и второй выходы задатчика 4 порога

уровней) срабатывания. Выход усилителя-компаратора 3 подключен к входу преобразователя 5 напряжения в частоту и К входу счетчика .6. Выход преоб))азователя 5 напряжения в частоту соединен с Т-входом счетчика 6. Выходы компаратора 2 и счетчика 6 соединены с входами блока 7 отключения оборудования.

Рассмотрим работу устройства по предлагаемому способу при концентрации метана ниже первого порогового |уровня. В этом случае сигнал датчика II концентрации мётана меньше сигна- jnoB на первом и втором выходах задат- йка 4 уровней срабатывания. Компара- frop 2 и усилитель-компаратор. 1.3 нахоЕсли после начавшегося отсчета 35 счетчика 6 концентрация метана пад .ет ниже первого порогового уровня, усилитель-компаратор 3 переходит в режим ограничения выходного сигнала на отрицательном уровне и сигналом

йятся в режиме ограничения выходного .„

4U отрицательной полярности, поданным сигнала на отрицательном уровне,, при «- -, , „

этом не срабатьшает блок 7 отключения оборудования, отсутствуют импульсы ,иа выходе преобразователя 5 напряжения в частоту и счетчик 6 поддерживается в состоянии сброса.

При концентрации метана выше пер- Шого и ниже второго пороговых уровс его выхода на К-вход счетчика 6, производится стирание накопленного числа импульсов.

При достижении второго порогово 45 уровня концентрации метана компарат . 2 переходит в режим ограничения выходного сигнала на положительном уровне и по сигналу с его выхода бл 7 отключения оборудования срабатыва

ней сигнал датчика 1 концентрации метана и меньше сигнала на первом выПри достижении вто 45 уровня концентрации м . 2 переходит в режим о ходного сигнала на по уровне и по сигналу с 7 отключения оборудов

,50 без выдержки времени,

ходе задатчика 4 уровней срабатывания

и больше сигнала на его втором выходе. Компаратор 2 продолжает находиться в режиме ограничения выходного сигнала на отрицательном уровне. Усилитель-компаратор 3 переходит в усилительньй режим, и на его выходе

ЧИЛИ ,, т ч 1

появляется сигнал положительной по- ,- Исч . i лярности, пропорциональный превышению

р и м е р. Задав уровнями концентрации 1,3 об.% СН и времен защиты соответственно 55 формулы (5) находим, зовании 14-разрядного чика

f I.i 0 t,, 30-60

0

0

5

сигнала от датчика концентрации метана над первым пороговым уровнем:

порог °

BblX Спооаг) °

При этом преобразователь 5 напряжения в частоту формирует импульсы с частотой

,U,,,,(2)

которые поступают на Т-вход счетчика 6. Число, записанное в счетчик 6, определяется уравнением

,+K,K(CcH,-C,p,, )jt. (3)

., Выдержка времени срабатывания за- 5 щиты по предлагаемому способу опреде-i ляется временем заполнения счетчика 6. После заполнения счетчика 6 на его выходе появляется сигнал, заставляющий сработать блок 7 отключения оборудования. Время заполнения счетчика 6 определяется из уравнения

N

0

,K((,KCn,p,)t,(A)

; .Q

где . - полная емкость счетчика.

В случае если концентрация метана не меняется во времени, время срабатывания защиты определяется из уравнения

.- NC4. -.ц.

- -.К,К(Сен,-С,,р,г) т.-е. находится в обратной зависимости

от превышения концентрации метана над первым пороговым уровнем,

Если после начавшегося отсчета 5 счетчика 6 концентрация метана пада- .ет ниже первого порогового уровня, усилитель-компаратор 3 переходит в режим ограничения выходного сигнала на отрицательном уровне и сигналом

„

отрицательной полярности, поданным «- -, , „

с его выхода на К-вход счетчика 6, производится стирание накопленного числа импульсов.

При достижении второго порогового уровня концентрации метана компаратор 2 переходит в режим ограничения выходного сигнала на положительном уровне и по сигналу с его выхода блок 7 отключения оборудования срабатывает

ЧИЛИ ,, т ч 1

,- Исч . i

р и м е р. Задавшись пороговыми уровнями концентрации метана 1,0 и 1,3 об.% СН и временем срабатывания защиты соответственно 30 д 3 мин, из 5 формулы (5) находим, что при использовании 14-разрядного двоичного счетчика

f I.i 9 1 Гц: 0 t,, 30-60

К,К

Nt4

СН4 лорог

fo -С,

СНд порог

Гц

3-60(1,3-1) .1,3-1 обЛСН

По формуле (5) находим, что .при концентрациях метана 1,05; 1,1 и 1,2 об.% выдержки времени составляют соответственно , 12 мин; t,, 7 мин 35 с; t,,/ А мин 20 с.

Таким образЬм, вьщержка времени, с которой срабатывает газовая защита уменьшается с ростом опасности газо- вой обстановки,

В зависимости от особенностей газовой динамики конкретного добычного участка может возникнуть необходи- . мость изменения вьщержки времени срабатывания газовой защиты. Это может быть выполнено изменением числа разрядов счетчика 6 или изменением коэффициента К, преобразователя напряжения в частоту. I Формул, а изобретения

1. Способ автоматической газовой защиты угольных шахт, состояи№1й в непрерывном измерении концентрации метана с получением соответствующего измерительного сигнала, задании двух порогов сигнала, сравнении измерительного сигнала с заданными порогами, отключении шахтного оборудования

5

10

15

20

25

30

после превышения измерительным сигналом первого порога с вьщержкой времени и после .превьш1ения измерительным сигналом второго порога мгновенном отключении шахтного оборудования, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности газовой защиты за счет замедленного отключения при неопасных и быстрого отключения оборудования при опасных концентрациях метана, определяют величину превьш1ения измерительным сигналом первого порога и обратно пропорционально величине превьш1ения изменяют выдержку времени.

2. Устройство автоматической газовой защиты угольных шахт, содержащее последовательно соединенные датчик концентрации метана, компаратор и блок отключения оборудования, а также задатчик порога,- первый выход которого соединен с вторым входом компаратора, о т л и Ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено цепью из последовательно соединенных усилителя-компаратора, преобразователя частоты и счетчика, причем выход датчика концентрации метана соединен с первым входом усилителя-компаратора, второй вход которого соединен с вторым вьпсодом задатчика порога, а выход соединен с обнуляющим входом счетчика, выход которого соединен с вторым входом блока отключения оборудования.

Изобретение относится к горной пром-ти и позволяет повысить эффективность газовой защиты угольных шахт за счет замедленного отключения при неопасных и быстрого отключения шахтного оборудования (ШО) при опасных концентрациях метана (КМ). Для этого непрерывно измеряют КМ с получением соответствующего измерительного сигнала (ИС). Задают два порога сигнала и сравнивают их с ИС. После превышения ИС первого порога с выдержкой времени отключают ШО. После пре- вьшения ИС второго порога О отключают мгновенно. Дополнительно определяют величину превьппения ИС первого и; порога и изменяют выдержку времени обратнопропорционально величине превышения. В устр-ве для осуществления способа датчик 1 КМ и задатчик 4 порога подключены к входам компаратора 2 и усилителя-компаратора 3. Выходы компаратора 2 и счетчика 6 соединены с входами блока 7 отключения ШО. К R-входу счетчика 6 и входу преобразователя 5 напряжения в частоту подключен выход усилителя-компаратора 3. Выход преобразователя 5 соединен с Т-входом счетчика 6. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. а С о о о ;о