Стенд для поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана

СОЮЗ СООЕТСНИХШИЦМСМЕЮИКРЕСПУБЛИК 09 01) заО Е 21 Р 17/18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОЬЮСВИ ЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ(71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизацииугольной промышленности(56) 1, Патент ФРГ 9 2706000,кл. С 01 И Х, 12.02.77.2. Стенд метрологического обеспечения газоанализаторов СМОГ Руководство по эксплуатации 1459.00,00.000 РЭ, Министерство угольнойпромышленности СССР, завод "Красный металлист", Омск, 1978.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ф 3466994/22-03,кл, Е 21 Р 17/18, 06.07.82.(54)(57) СТЕНД ДЛЯ ПОВЕРКИ И НАСТРОЙКИ ШАХТНЫХ СИГНАЛИЗАТОРОВ МЕТАНА,содержащий камеру для метано-Воздушной смеси, к одному входу которейподключена емкость с метаном, а выходчерез побудитель расхода соединенс газовым краном, подключенным к баллону с проверочно-газовой смесью,образцовый метанометр, соединенныйс термокаталитическим датчиком метана, и расходомер, выход которогосоединен с колпачком для подключенияповеряемого сигнализатора., соединенного с другим входом камеры для метано-воздушной смеси, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности поверки и настройки,он снабжен проточной реакционнойячейкой, в которой размещен термокаталитический датчик, при этом входпроточной реакционной ячейки соединенс газовым краном,. а выход - с входомИзобретение относится к техникебезопасности на угольных шахтах,а именно к автоматическим системами средствам газовой защиты, их метрологическому обеспечению и может быть 5использовано приповерке и настройкевсех видов шахтных сигнализаторов:метана,Известно устройство для поверки0шахтных сигнализаторов метана, включающее баллон с поверочно-газовойсмесью и электронную схему, предназначенную для обеспечения процессаповерки шахтных сигнализаторов метана 1,Недостатком этого устройстваявляется необходимость применениябольших количеств поверочно-газовыхсмесей для поверки всего парка находящихся в эксплуатации шахтных сиг 20нализаторов метана. Поэтому данноеустройство применяется в тех угледобывающих странах (ЧССР, ПНР, ГДР,ФРГ и др.), где в силу географичес 25ких условий заводы-изготовители поверочно-газовых смесей близко распо"ложены от угольных бассейнов и нетзатруднений в снабжении шахт поверочно-газовыми смесями (ПГС),В СССР предприятия-изготовителиПГС расположены в европейской частистраны, поэтому не представляется возможным обеспечение в необходимыхбольших количествах ПГС всех угольных шахт страны, опасных по метану, 35особенно расположенных в восточнойчасти ее территории.Одновременно производство ПГСсдерживается отсутствием пустых баллонов (тары) в необходимых количест цвах и тем, что потребители смесейдолжны сами вывозить с зазоров-изготовителей баллоны с ПГС. По указанным причинам реализация известного устройства в нашей стране невоз можна.Известно также устройство дляповерки и настройки шахтных сигнализаторов метана, содержащее камеру,ко входу которой присоединена емкость с метаном, и газоаналитический прибор, в качестве которого использован интерферометр ЛИР. Устройство содержит также схему сигнализации о превышении предельно допусти мого содержания метана в камере2.Недостатком данного устройстваявляются большие затраты времени на проведение поверочных и настроечныхопераций. Ввиду того, что поверяемыешахтные сигнализаторы метана помещаются внутри объема газовой камерыстенда СМОГ, прямой доступ к ихэлементам настройки чувствительностиневозможен. В случае, если погрешность поверяемых шахтных сигнализаторов метана превышает предельнодопустимую величину (+0,3 об.7 СН 4),приходится извлекать эти приборыиз газовой камеры, производить ихориентировочную подстройку и вновьпомещать их в газовую камеру. Приэтом всякий раз необходимо вновьприготавливать в объеме газовой камеры метано-воздушную смесь, добавляя чистый метан в камеру, определять в ней содержание метана спомощью интерферометра ЛИРи сравнивать его показания с показаниямишахтных сигнализаторов метана. Этотпроцесс повторяется до тех пор, покау всех поверяемых шахтных сигнализаторов метана погрешность измерениясодержания метана и срабатываниясигнализации о превышении предельнодопустимого значения содержания метана не окажется в пределах допустимых значений. Число повторных цикловповерки и настройки может колебатьсяот 3 до 6 в зависимости от опытаоператора,Таким образом, полное время поверки и настройки одного шахтного сигнализатора метана колеблется в пределах от 15 до 20 мин.Недостатком устройства являетсятакже недостаточно высокая точностьнастройки шахтных сигнализаторовметана, поскольку настройку можнопроизводить только после извлеченияшахтных сигнализаторов из объема камеры. При этом подстройку чувствительности производят только ориентировочно, поскольку отсутствует воз.можность одновременно с подстройкойследить за изменением показаний сигнализатора. В связи с этим требуется последующая проверка показаний шахтных сигнализаторов, т.е. повторная установка их в камеру и повторение всего цикла операций. Чтобы достичь минимальной, близкой к нулю, погрешности настройки, число таких повторений должно быть велико (до 5-6 раз), и нулевая погрешность настройкиможет быть достигнута лишь случайно.Кроме того, причиной недостаточновысокой точности устройства является то, что с помощью интерферометра ЛИРнельзя непрерывно следитьза изменением, содержания метана вкамере, так как замеры можно производить только в дискретные моментывремени, в то время как содержаниеметана в камере непрерывно уменьшается вследствие утечек газа в камере и окисления метана в датчикахповеряемых шахтных сигнализаторовметана.Недостатком устройства является 15высокая стоимость средств метрологического обеспечения, Оптовая ценастенда СМОГсоставляет 4900 рублей,из них стоимость интерферометра ЛИР равна 1800 рублей, причем ЛИРявляется остродефицитным изделием. Министерству угольной промышленностиСССР выделяют не более 10-15 штукинтерферометров в год при общей потребности 1000 шт. (по два прибора 25на 1 шахту и приборы для ремонтныхмастерских и наладочных предприятийугольной промышленности) для оснащения всех шахт, опасных по метану(400 шахт 3-й категории, сверхкате- ЗОгорных и опасных по внезапным выбросам угля и газа).Кроме того, интерферометр ЛИР сложный лабораторный оптико-механический прибор, требующий квалифицированного обслуживания, проверкии юстировки, и эксплуатация его наугольной шахте при наличии в помещениях угольной пыли затруднена,Известен также стенд для поверки и настройки шахтных сигнализаторовсодержащий камеру для метано-воздушной смеси со штуцером для подачиметана, соединенную с побудителемрасхода, метанометр, расходометр, 45газовый кран для подключения поверяемого сигнализатора, при этом.камера для метано-воздушной смесивыполнена с присоединительнымколпачком и снабжена термокаталитическим датчиком метана, которыйподключен к метанометру, а побудитель расхода соединен через газовыйкран для подключения поверочно-газовой смеси с расходомером, выход 55которого соединен с колпачком дляподключения поверяемого сигнализатора, соединенного с присоединительным колпачком камеры для метано-воздушной смеси3.Недостатком этого устройства является невысокая точность, так как термокаталптический датчик расположен в газовой камере, в которой отсутствует движение газовой среды, а калибровка с датчика происходит в движущемся потоке поверочной смеси.Цель изобретения - повышение точности поверки и настройки.Поставленная цель достигается тем, что стенд для поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана, содержащий камеру для метано-воздушной смеси, к одному входу которой подключена емкость с метаном, а выход через побудитель расхода соединен с газовым краном, подключенным к баллону с поверочно-газовой смесью, образцовый метанометр, соединенный с термокаталитическим датчиком метана, и расходометр, выход которого соединен с колпачком для подключения поверяемого сигнализатора, соединенного с другим входом камеры для метано-воздушной смеси, снабжен проточной реакционной ячейкой, в которой размещен термокаталитический датчик,при этом вход проточной реакционной ячейки соединен с газовым краном, а выход со входом расходометра. Стенд представляет собой генератор аттестованной метано-воздушной смеси, калибруемый по поверочно-газовой смеси и предназначенный для поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана.На чертеже приведена схема стенда Стенд содержит баллон 1 с повероч. но-газовой смесью, который через газовый кран 2 соединен со входом проточной реакционной ячейки 3, в которой расположен термокаталитический датчик 4 образцового метанометра 5. Выход реакционной ячейки соединен через расходомер 6 с колпачком 7 для подключения проверяемого сигналиэатора, с помощью которого метановоздушная смесь подается к поверяемому шахтному сигналиэатору метана. Емкость 8 с метаном присоединена к камере 9 для метано-воздушной смеси, которая через побудитель расхода 10 соединяется с двухходовым газовым краном 2 и через него связана с про1105667 10 Составитель И. НазаркинаРедактор А. Долинич Техред ТЛаточка Корректор А,Дзятко Заказ 5566/27 Тираж 427 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 точной реакционной ячейкой 3, расходомером 6 и колпачком 7, который соединяется со входом камеры 9.Устройство работает следующим образом. 5Образцовый метанометр 5 калибру- ется с помощью поверочно-газовой смеси, которая поступает на термока талитический датчик 4 иэ баллона 1 через двухходовый газовик кран 2, проточную реакционную ячейку 3, где расположен указанный датчик 4, и расходомер 6.Затем, подавая метан из емкости 8 в камеру 9, приготавливают мета- но-воздушную смесь. Полученная мета- но-воздушная смесь подается из ка меры 9 с помощью побудителя 10 расхода газа через двухходовой газовый кран 2 к проточной реакционной 20 ячейке 3, где расположен термокаталитический датчик 4 метана образцового метанометра 5, далее через расходомер 6, колпачок 7 к поверяемому шахтному сигнализатору метана. При этом производится его настройка. Для экономного использования метановоздушной смеси газовый тракт закольцован, для чего колпачок 7 соединен со входом камеры 9. Метано-воздуш ная смесь аттестуется с помощью образцового метанометра 5 с термокаталитическим датчиком 4.Камера 9, имеющая емкость около 100 л, является резервуаром для соз-дания необходимого запаса метановоздушной смеси, достаточной, чтобы оперативно произвести поверку и настройку до 50-60 шахтных сигна" лизаторов метана без дополнительно го добавления метана из емкости 8 в камеру 9.Устройство позволяет непрерывно :ледить за величиной концентрации метана (она медленно уменьшается во 4 времени) в аттестованной метановоздушной смеси, подаваемой к поверяемому шахтному сигнализатору метана.Для обеспечения заданной точности аттестации метано-воздушной смеси образцовым метанометром 5 указанная смесь пропускается через проточную реакционную ячейку 3 с тем же расходом, что и поверочно-газовая смесь из баллона 1 при калибровке образцового метанометра 5. Контроль за расходом метано-воздушной смеси осуществляется расходометром 6. При опытной проверке работоспособности предложенного устройства было установлено, что имеется зависимость между показаниями образцового метанометра 5 и величиной расхода метановоздушной смеси через проточную реакционную ячейку 3 с расположенным в ней термокаталитическим датчиком 4 метана: чем выше расход поверочно-газовой или метано-воздушной смеси, тем выше и показания образцового метанометра. Поэтому контроль и регу. лировка расхода метано-воздушной смеси с помощью расходометра 6 позволяет обеспечить равенство расхода этой смеси при калибровке образцового метанометра и при последующей аттестации приготавливаемой метановоздушной смеси и тем самым обеспечить полную эквивалентность режимов указанной калибровки и аттестации. Получаемая в итоге точность настройки шахтного сигнализатора метана составляет + О, 1 и определяется точностью аттестации метано-воздушной смеси с помощью образцового метанометра. В устройстве-прототипе точность настройки шахтного сигнализатора метана практически ограничивается величиной +0,2-0,3 .