Устройство для контроля концентрации метана и скорости движения воздуха

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) (11 И 4/05 ТЕ йб .,ся к горной к устройст оля концент оздуха в го шахт. УстУ 1ий ордена Трудо ни горный инсти сударственный ктябрьской Рево овательский во совмещает Фунтрации метанапередачей двухия по одной парлением их на пр нкции ко и скорос оля воздуелеизконц ха с овкаб сти работ е л е ли- ежиме заемном ко раз Фрундин,рошник,в, М.Г.Гусеведев ко змерения конце сти воздуха, в подается анал ии метана ию телеизме 1 й токовый лин рения 6)Е е м и апп м ратуры намиче ВНТК " ах.временныхТезисы рно кла ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Днепропетровсквого Красного Знаметут им. Артема и Гомакеевский ордена Олюции научно-исслединститут по безопасгорной промышленнос(53) 621.398(088.8) тент США Р 3455162, 1 Р, опублик. 1969. ренко П.А. и др. Компл ической регистрирующ для исследования аэр ких процессов в шахт роблемы аэрологии со бывающих предприятий в. - М., 1980, с. 79(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯВОЗДУХА(57) Изобретение относи промышленности, а имени вам дистанционного конт рации метана и расхода ных выработках угольных отдельным измерение сигнал с выхода усилителя и частотный сигнал, проходящий через разделительный конденсатор с выхода датчика скорости воздуха. При необходимости контроля скорости воздуха непосредственно на месте установкиподземного полукомплекта аппаратурывыход дифференцирующей цепочки с диодом подключается к входу телеметрического усилителя, На выходе усилителя возникает токовый сигнал, пропорциональный скорости воздуха. Устройство позволяет осуществить мест"ный и дистанционный контроль концентрации метана и скорости воздуха.1 илИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для дистанционного контроля концентрации метана и расхода воздуха в горных выработках угольных шахт.Цель изобретения - повышение точности контроля за счет поверки сквозного тракта измерения концентрации метана.На чертеже показано предлагаемое устройство.Устройство для контроля концентрации метана и скорости движения воздуха состоит из передающей стороны 1, содержащей датчик 2 скорости воздуха, датчик 3 концентрации метана, переключатель 4, усилитель 5, в состав которого входят конденсатор 6, резистор 7 обратной связи, операционный усилитель 8, выходной резистор 9, второй резистор 10 обратной связи, источник 11 напряжения, входной резистор 12, Передающая сторона содержит также дифференцирующий элемент 13, в состав которого входят конденсатор 14, диод 15, резистор 16 и подстроечный резистор 17, на передающей стороне находятся также блок 18 измерения и разделительный элемент 19 на конденсаторе (конденсатор) . Устройство содержит также линию 20 связи и приемную сторону 21, содержащую преобразователи 22 частота- напряжение, второй 23 и первый 24 разделительные элементы на конденсаторе (конденсаторы), второй регистратор 25, ограничительный элемент 26 на резисторе (резистор) и первый регистратор 27.Устройство работает следующим образом,Сигнал с выхода датчика 3 концентрации метана через замкнутый размыкающий контакт переключателя 4 поступает на вход усилителя 5. При этом с его выхода в линию 20 связи подается унифицированный сигнал постоянного тока, который измеряется блоком 18 передающей стороны 1 и регистрируется регистратором 2 приемной стороны 21.Импульсный сигнал с выхода датчика 2 скорости воздуха поступает на один из выводов конденсатора 19, при этом через блок 18, линию 20 связи и регистратор 27 протекает ток заря 5 10 15 го г 5 30 35 40 45 50 55 да-разряда конденсатора 19, Посколь,ку выходнойтранзистор 9 усилителя5 включен по схеме стабилизатора тока, пульсации напряжения на его коллекторе не влияют на величину тока коллектора. В линии 20 связи происходит наложение тока заряда-разряда конденсатора 19 на унифицированный токовый сигнал концентрации метана. При отсутствии в цепи заряда- разряда конденсатора 19 нелинейных элементов средняя величина тока в линии связи остается неизменной и равной величине токового сигнала телеизмерения концентрации метана.Пульсации тока в линии 20 связи, частота которых пропорциональна скорости движения воздуха, выделяются на входном сопротивлении регистратора 27, равном 1 кОм, и в виде импульсов напряжения через конденсаторы 23 и 24 поступают на вход преобразователя 22, который преобразует частоту импульсов на входе в унифицированный токовый сигнал на выходе,пропорциональный скорости воздуха, который измеряется регистратором 25. Тем самым, по одной паре жил кабеля осуществляется передача двух сигналов телеизмерения о концентрации метана и о скорости воздуха в контрольном пункте шахтной вентиляционной сети с последующим их разделением, измерением и регистрацией на поверхности.При необходимости снятия показания о скорости воздуха непосредственно на месте установки передающей стороны и проверки погрешности канала телеизмерения концентрации мета. - на переключатель 4 переводится в противоположное положение, В этом случае на вход усилителя 5 через замкнутый замыкающий контакт переключателя 4 поступают однополярные импульсы со стабильной вольтсекундной площадью, получаемые в результате дифференцирования прямоугольных импульсов с выхода датчика 2 скорости воздуха дифференцирующей цепочкой, состоящей из конденсатора 14 и резистора 16, Диод 15 служит для отсекания импульсов напряжения обратной полярности. Благодаря включению в цепь обратной связи операционного усилителя 8 конденсатора 6, усилитель 5 является апериодическим звеном с большой постоянной времени983 3 1281 и при воздействии на его вход однополярного импульсного сигнала со стабильной вольтсекунцной площадью на его выходе возникает токовый сигнап, пропорциональный частоте выходного сигнала тахометрического датчика, т,е. скорости воздуха. Скорость воздуха при этом измеряется блоком 18 измерения, а на поверхности измеряется регистраторами 25 и 27. Гра дуировка аппаратуры по величине скорости воздуха осуществляется перемещением движка резистора 17.В этом режиме на приемную сторону 21 поступают аналоговый и частотный 15 сигналы телеизмерения скорости воздуха и при отсутствии погрешности работы каналов телеизмерения аналогового и частотного сигналов величины токов, показываемые регистраторами 2027 и 25, должны быть равны. Посколькупри передаче частотного сигнала полинии 20 связи не происходит потериинформации, а преобразователь 22,преобразующий частоту импульсов в 25унифицированный токовый сигнал, находится в диспетчерской шахте и может быть легко проверен с помощью образцовых средств измерения - генератора, частотомера и миллиамперметра, 30токовый сигнал, измеряемый регистратором 25, можно считать образцовымдля сравнения с аналоговым сигналом,измеряемым регистратором 27. Каналпередачи аналогового сигнала имеетменьшую стабильность работы вследствие изменения параметров усилителя 5и утечек тока через сопротивлениелинии 20 связи, которое в процессеэксплуатации снижается вследствие 40отсыревания и старения изоляции. Согласно инструкции по эксплуатации аппаратуры измерения концентрации метана, сопротивление изоляции междунилами кабеля может снижаться до 4520 кОм, При входном сопротивлениирегистрирующего прибора 1 кОм утечкитока в линии связи составляют 57 от аналогового сигнала телеизмерения концентрации метана. Сравнивая показания регистраторов 27 и 25, можно определить погрешность сквозного тракта измерения аналогового сигнала и устранить ее, изменяя сопротивление шунтирующего резистора 26 настолько, чтобы показания регистраторов 27 и 25 стали одинаковы.Тем самым, п,едлагаемое устройство позволяет осуществлять местный и дистанционный контроль двух основных параметров рудничной атмосферы, определяющих ее взрывобезопасность, концентрации метана и скорости воздуха с использованием общего канала телеметрии по одной паре проводов, а также осуществлять диагностический контроль и компенсацию погрешности сквозного тракта измерения концентрации метана.Применение предлагаемого устройства позволит повысить информативность и надежность газового контроля на угольных шахтах, уменьшить вдвое расход дефицитной кабельной продукции, а также уменьшить металлоемкость аппаратуры за счет исключения блока питания стационарной аппаратуры измерения скорости движения воздуха (в среднем на 20-25 кг на 1 точку контроля) и затраты на монтаж, демонтаж и обслуживание аппаратуры. Формула изобретения Устройство для контроля концентрации метана и скорости движения воздуха, содержащее на передающей стороне датчик концентрации метана и датчик скорости воздуха, усилитель и источник напряжения и линию связи, на приемной стороне устройство содер жит первый регистратор и преобразователь частота в напряжен, выход которого соединен с вторым регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в устройство на передающей стороне введены переключатель, блок измерения, дифференцирующий элемент и разделительный элемент на конденсаторе, выход датчика концентрации метана соединен с первым входом переключателя, второй вход которого подключен к выходу дифференцирующего элемента, выход переключателя соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом блока из- мерения и через разделительный элемент на конденсаторе соединен с выходом датчика скорости воздуха и с входом дифференцирующего элемента, выход блока измерения и источник напряжения соединены соответственно с первым и вторым входами линии связи, на приемной стороне в устройство введены ограничительный элемент на резисторе, разделительные элементы, каждый из которых выполнен на кон- денсаторе, первый регистратор и ог5 12819836раничительный элемент на резисторе второй разделительные элементы на соединены параллельно и подключены к конденсаторе соединены с первым и первому и второму выходам линии свя- вторым входами преобразователя часзи и соответственно через первый и , тота-напряжение. 26РП Составитель В.БородинТехред Л.Сердюкова Корректор И,Пожоаж 776ственнобретени35, Рау Подписноео комитета СССРи открытийская наб., д. 4/5