Способ контроля расхода воздуха

ЕТ ВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТ 5/22-034(21) 36958 (22) 26.01 (46) 23.11 (71) Коно ного Зна Красный институт о центра А ас- вод нищенко,ко,. Михайкл. 73-19 СО Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ САНИЕ ИЗ.85. Бюл.43топский ордена Трудового К мени электромеханический з металлист и Тихоокеанский кеа нологии Дальневосточного Н СССР(54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСХОДА ВОЗДУХА, основанный на излучении источником в контролируемый поток воздуха под острым углом к нему узкого пучка ультразвука и регистрации отраженного пучка ультразвука двумя приемниками, отличаю- иийся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет учета условий шахтных выработок, регистрируют однократно отраженный пучок на стороне излучения и в процессе регистрации непрерывно перемегцают жестко соединенные между собой и разнесенные вдоль выработки приемники относительно источника до получения одинаковых сигналов из обоих приемников, а величину расхода воздуха определяют по величине расстояния от источника до середины между приемниками ультразвука.Изобретение относится к горной промышленности, а именно к способам и устройствам контроля эффективности шахтной вентиляции, и может быть использовано для построения системы автоматизации вентиляторных и калориферных установок.5Низкая точность, получаемая при использовании известных ультразвуковых расходомеров для контроля эффективности вентиляции в шахтных выработках, или невозможвость их применения обусловлены специфичностью условий: выработка представляет собой отверстие с бесконечно толстыми и сильно неровными изнутри стенками, установитьна которых снаружи по разные сторонывыработки источник и приемники ультразвука невозможно; все устройство должно иметь 5единый жесткий корпус и устанавливатьсяпо одну сторону выработки, что связано спрвилами безопасности и тяжестью аварийот ьзрывов пыли и газа при плохой вентиляции; при излучении в поток воздухаультразвука под углом к потоку отраженный пучок ультразвука вдоль выработки расределен нссимметричо относительно аксмального значения; прн изменении состава,влажности и запыленности шахтной атмосферы сильно изменяется степень поглогцения ультразвука при слабом изменении егоскорости; в выработке имеют место значительные локальные изменения аэродинамических сопротивлений и местные завихрениявоздуха, что исключает контроль в частивыработки; сильные загрязнения источника и 30приемников и значительное влияние шумовгорных машин приводят к сугцественным изменениям сигналов с приемников ультразвука и т, и. Повысить точность при контроле эффективности вентиляции можно толькопри одновременном учете специфичности всехусловий шахтных выработок.Цель изобретения - повышение точнос.ти контроля за счет учета условий шахтных выработок.На фиг. 1 показано размегцение устройст Ова в шахтной выработке; на фиг. 2 - функцио аль.:ая схема устройства для контроляэффективности вентиляции в шахтных выработках; на фиг. 3ход лучей ультразвука н пхтной выработке.На одной стороне шахтной выработки 1 45устанавливают излучатель (источник 2)ультразвука и приемники 3 и 4 ультразвука,которые разнесены вдоль выработки относительно источника, т. е. установлены на общей прямой и не вплотную один к другому. Источник 2 и приемники 3 и 4 расположены в общем корпусе 5 устройства.С другой стороны выработки 6 устанавливют отражатель 7 ультразвука,Устройство для контроля расхода воздухав шахтных выработках состоит из установленных в общем для рсего устройства корпусе 5 источника 2 и приемников 3 и 4ультразвука, причем приемники установлены 2на некотором расстоянии один от другого, жестко соединены между собой и установлены неподвижно на механизме 8 перемещения, который кинематически соединен с валом 9 реверсивного двигателя 10. Выходы приемников 3 и 4 соединены с входами блока 11 сравнения, выход которого соединен с входом фазочувствительного усилителя 12. К выходу фазочувствительного усилителя 12 подключеи реверсивный двигатель 10. С валом 9 реверсивного двигателя 10 соединен датчик 13 угол-код, к выходу которого подключен блок 14 индикации и регистрации. Механизм 8 перемещения может быть выполнен, например, в виде редуктора, ведущая шестерня которого насажена на вал 9, а ведомая входит в зацепление с зубцами рейки 15 направляющей 16. Источник 2 ультразвука подключен к выходу генератора 17.Реализация способа контроля эффективности вентиляции осуществляется последов- тельностью следующих операций.Смонтированные в общем корпусе 5 источник 2 ультразвука, приемники 3 и 4, а также блоки 8 - 17 устанавливают на одной стороне шахтной выработки 1 в том месте, эффективность вентиляции в которой необходимо контролировать. На противоположной стороне шахтной выработки 6 устанавливают отражатель 7 ультразвука. Установка последнего по отношению к источнику 2 и приемникам 3 и 4 осушествляегся так, что отражательнаходится па пути узкого направленного пучка ультразвука и что этот пучок при выключенной вентиляции падает на левый край отражателя 7 (направление пучка показано сплошной линией со стрелкой, фиг. 1) под острым углом к оси выработки или к направлению движения воздуха при включенной вентиляции (направление движения воздуха показано фигурной стрелкой, фиг, 1). Чтобы уменьшить расстояние (источник 2 - приемники 3 и 4) этот угол выбирают близким к 90 (85 - 89) .При включенной вентиляции, когда по выработке идет воздух со средней скоростью Ч.р., пучок ультразвука, направленный от А к В, сносится потоком воздуха и он попадает в точку Е отражателя. Зеркально отраженный пучок ультразвука в направлении от Е к Я также сносится потоком воздуха и он попадает в точку Н приемников.При включенном генераторе 17 и выключенной вентиляции, когда средняя скорость воздуха в выработке Чср=О, пучок ультразвука из точки А (фиг. 3) излучается в направлении АВ под углом а к оси выработки. Если диаметр выработки Р=АС, то ВС=Р(ди. От зеркального отражателя 7 пучок отражается под тем же углом и и попадает обратно в точку М на приемники.Если вентиляция включена и по выработке слева направо подается воздух со средазаркина Корректор Подписное мнтета СССР открытий ая наб д 4/5 ул. Проектнаяовая Редактор Н. БобковЗаказ 7241/32 ного кений иРаушУж горо ся равным нулю и двигатель 10 останавливается. Сигнал с датчика 13 о местоположении общего центра приемников 3 и 4 по отношению к источнику 2, являющемуся однозначной мерой средней скорости потока воздуха в выработке, индицируется и регистрируется блоком 14.Таким образом, с помощью двигателя 0 через вал 9 и механизм 8 перемещения положение общего цейтра приемников 3 и 4 в любое время однозначно определяется средней скоростью воздуха в сечении шахтной выработки .(эффективностью вентиляции) и является однозначной мерой этой средней скорости,На положении общего центра приемников 3 и 4 никак не сказываются ни изменения мощности генератора 17, старение излучателя 2 и приемников 3 и 4, локальные изменения аэродинамических сопротивлений и местные завихрения воздуха, загрязнения источника и приемников, влияния шумов горных машин. В способе и устройстве учтено также несимметричное распределение интенсивности отраженного ультразвука вдоль выработки, односторонняя установка всего измерительного устройства внутри выработки в общем жестком корпусе, а также исключено влияние степени погло 1 цения ультразвука шахтной атмосферой на результаты контроля эффективности вентиляции. На положении об 1 цего центра приемников сказывается лишь положение центра отраженного пучка ультразвука, которое изменяется прц изменении средней скорости ультразвука Гт, ца которую оказывает влияние изменение плотности, температуры шахтной атмосферы, Температурный коэффициент изменений 7 у составляет 0,6 м/с на каждый градус изменения температуры, При средней скорости ультразвука 1300 м/с относительные изменения скорости составляет 0,046% на каждый градус изменения температуры. Таким образом, изменения температуры на -1 ОС приводят к относительной погрешности измерения средней скорости Гср на 0,46 отн, %.Такая погрешность является пренебрежимо малой. Изменения плотности воздуха могут 10 быть вызваны изменениями его запыленности или влажности. Изменения запыленности от 0 до 500 мг/м приводят к изменениям плотности воздуха от 1,225 до 1,2255 кг/м, т. е, изменяют плотность на 0,04%. Изменение влажности воздуха при +20 С от 60 до 100% изменяет количество воды в цем от 10,4 до 17,3 г/м, т, е. на 6,9 г/м, При плотности воздуха 1,225 кг/мз относительное изменение плотности на каждый процент изменения влажности составляет 0,04% на процент изменения влажности.При изменении плотности на 1% скоростьультразвука в шахтной атмосфере изменяется на 0,1%, Таким образом, при одновременном увеличении запыленности от 0 до 25 500 мг/м и увеличении относительной влажности от 60 до 100% плотность воздуха в шахте увеличивается на 0,6%, При этом скорость ультразвука, изменяется на 0,06%.Суммарное изменение скорости ультразвука от одновременного повышения температуры на 0 С, запыленности на 0,5 г/м и влажности на 40 отн. % приводит к изменению скорости ультразвука на 1,06%, т. е. суммарная дополнительная погрешность составляет 1,06 отн. %.