Устройство автоматического контроля горючих газов и паров

по делам напорете н открытнй(72) Авторы изобретени Карагандинский научн конструкторский и Гипроуглегормаш им. А.исследовательскии, проектноспериментальный институтИнститут горного делаА. Скочинского(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ И ПАРОВ2 относится к области проктроники. Оно может быть ля телеизмерения конценгазов и паров на объектах, х на относительно небольв угольной, горнорудной, яной отраслях промышленв коллекторах для подзем- ций сре тающий хпроводнои Известен искробезопасныи метанометр сунифицированным выходом, содержащийтермокаталитический датчик, компенсационный стабилизатор напряжения, преобразователь тока, усилитель с детектором на выходе, индикатор, устройство для световойи звуковой сигнализации 11,Устройство плохо приспособлено длятелесигнализации и телеизмерения.Эти недостатки устранены в наиболееблизком к заявленному устройстве для автоматического контроля концентрации горючих газов и паров, в частности метана, содержащем на приемной стороне искребезопасный источник питания переменного тока,к выходу которого подключены линия связии приемное реле,а на передающей стороне -Изобретение мышленной эле использовано д трации горючих рассредоточеннь шой территории газовой и нефт ности, а такженых коммуника б питания, подключенный к линии свяермокаталитический датчик, к выходу ого последовательно подключены усиь, управляющее реле и элемент аварийигнализации 2.В устройстве приемный и иполукомплекты соединены четырелинией связи.Приемный полукомплект включает в себя стабилизатор напряжения, искробезопасный источник питания переменного напряжения, к которому через разделительный конденсатор, зашунтированный обмоткой приемного реле, подключена линия связи. Выход приемного реле соединен с элементом сигнализации. Передаюшиимент световой сика питания, к кования нагрузкический датчик мдинен с входамилителя, усилителзываюшим прибореле фазочувствключен к блоку с полукомплект содержит элегнализации включения блоторому через блок согласоподключен термокаталитиетана. Выход датчика соефазочувствительного усия переменного тока и укаром. Выход управляюгцего ительного усилителя подовмешения канала питания66131 3и телесигнализации и элементу аварийной сигнализации.Выход усилителя переменного тока линией связи соединен с указывающим прибором приемного полукомплекта.Блок совмещения каналов питания и телесигнализации состоит из диода, резистора и контакта управляющего реле, включенных последовагельно и шунтирующих первичную обмотку трансформатора блока питания и разделительный конденсатор,Блок согласования нагрузки представляет собой магазин сопротивлений.Передающий полукомплект устройства питается переменным током от стабилизированного источника по линии связи. В качестве посылки телесигнализации о нормальной концентрации метана принята постоянная составляющая тока, формируемая путем выпрямления части питающего переменного напряжения блоком совмещения.При нормальной концентрации метана управляющее реле находится под током, замыкая своим нормально открытым контактом в блоке совмещения цепь постоянного тока. Приемное реле, обмотка которого включена в эту цепь, находится под током. При достижении предельных значений концентрации метана управляющее реле обесточивается, размыкая при этом цепь постоянного тока и включая элемент аварийной сигнализации. В свою очередь, обесточивается приемное реле, включая элемент аварийной сигнализации на приемном полукомплекте. Сигнал телеизмерения с усилителя 5 1 О 15 20 25 эо 84импульсного преобразователя, и к выходууправляющего реле, которое включено такжев цепь питания термокаталитического датчика и элемента аварийной сигнализации.На фиг. 1 изображена структурная схемаустройства; на фиг. 2 - принципиальнаясхема источника переменного напряжения истабилизатора,Устройство состоит из приемного и передающего полукомплектов, соединенных двухпроводной линией связи.Приемный полукомплект включает в себя искробезопасный источник 1 напряженияпрямоугольной формы с двумя выходами,к одному из которых подключена линия связи 2 и один вход приемного реле 3, соединенного с временными дискриминаторами 4,5 и показывающим прибором 6. Другой выход источника 1 соединен со вторым входом приемного реле 3,Блок питания 7 передающего полукомплекта подключен к линии связи 2 черезстабилизатор 8 напряжения. Выход термокаталитического датчика 9 соединен со входом широтно-импульсного преобразователя 10, к выходам которого подключен указывающий прибор 11, управляющее реле 12и вход регулирующего элемента стабилизатора 8. Выходы реле 12 подключены ко входу регулирующего элемента стабилизатора8 и к блоку питания 7. Элемент 13 световойсигнализации подключен к выходу блока питания 7 параллельно термокаталитическомудатчику 9,Э 5 переменного тока поступает через линию связи на указывающий прибор приемного полукомплекта.К недостаткам данного устройства следует отнести необходимость использования четырехжильного кабеля, двух самостоятельных усилителей для телесигнализации и телеизмерения, блока согласования нагрузки, требующего ручной настройки при изменении длины связи. Кроме того, термокаталитический датчик сохраняет работоспособность в узком диапазоне концентраций метана. При высоких значениях концентрации датчик выдает ложные показания или выходит из строя.Предлагаемое устройство не имеет указанных недостатков. В нем, с целью упрощения и повышения надежности работы, искробезопасный источник питания выполнен в виде преобразователя напряжения прямоугольной формы с ограничивающим резистором и шунтом искробезопасности, к которому подключен второй вход приемного реле с двумя временными дискриминаторами на выходе. Блок питания на передающей стороне подключен к линии связи через стабилизатор, вход регулирующего элемента которого присоединен к выходу усилителя, выполненногв в виде Искробезопасный источник 1 переменного напряжения приемного полукомплекта представляет собой мультивибратор Роера, собранный на транзисторах 14, 15 и трансформаторе 16, выходная обмотка которого через токоограничивающий резистор 17 подключена к линии связи 2. Параллельно линии связи подключен искрогасяший шунт 18, представляющий собой выпрямительный мост с включенным в выходную диагональ стабилитроном. Выходы приемного реле 3, выполненного в виде симметричного триггера, подключены соответственно к выходу искрогасяшего шунта 18 и к коллекторам 14, 15.Стабилизатор 8 напряжения передающей стороны представляет собой полупроводниковый стабилизатор параллельного действия. Он состоит из регулирующего элемента, собранного на транзисторе 19, и измерительного элемента 20. Регулирующий элемент 19 через мостовую схему - искрогасящий шунт 21 шунтирует линию связи, подключенную к первичной обмотке линейного трансформатора 22 блока питания 7 пе. редающего полукомплекта.Устройство работает следующим образом,Переменное напряжение прямоугольной формы поступает с источникапитания полинии связи 2 на передаюший полукомплекте где стабилизируется стабилизатором 8 и поступает на блок питания 7, с которого запитаны все блоки передаюшего полукомплекта. Аналоговый сигнал с выхода термокаталитического датчика 9 усиливается и преобразуется широтно-импульсным преобразователем 10, который выдает последовательность импульсов прямоугольной формы шириной, пропорциональной концентрации компоненты, с частотой питдюшего напряжения. Задним фронтом импульсов преобразова теля 10 открывается транзистор 19 стабилизатора 8 напряжения, закорачивая кратковременно линию связи 2. Кратковременное изменение на зажимах линии связи со стороны передающего полупомплекта фикси 15 руется приемным реле 3.В начале каждого полупериода питающего переменного напряжения сигналами, снимаемыми с коллекторов транзисторов 14, 15, приемное реле 3 взводится в возбужденное положение. При поступлении сигнала 20 по линии связи 2, снимаемого с шунта 18, приемное реле 3 сбрасывается в исходное положение, Таким образом, длительность возбужденного положения приемного реле 3 равна длительности импульсов широтно-импульсного преобразователя 10 и пропорциональна измеряемой величине.При достижении аварийных значений концентрации контролируемой компоненты срабатывает управляюшее реле 12. При этом отключается питание термокаталитического зц датчика 9 и элемента световой сигнализации, а также блокируется передача выходных импульсов с преобразователя 10 на вход регулирующего элемента 19 стабилизатора 8. Длительность возбужденного состояния реле 12 определяется временем, необходимым для остывания термокаталитического датчика, и реализуется элементом задержки, По истечении этого времени реле 12 приходит в исходное состояние. Г 1 ри этом подается напряжение на термокатдлитический датчик 9 и элемент 13 световой сигнализации. Одновременно с этим восстанавливается передача сигналов с преобразователя 10 на вход регулирующего элемента 19 стабилизатора 8. По мере нагрева термокаталитического датчика, если концентрация превышает допустимое значение, цикл работы схемы защиты повторяется. Период отсутствия телеизмерительных посылок фиксируется временным дискриминатором 4, с выхода которого снимается сигнал аварийной концентрации контролируемой компоненты. Отсутствие телеизмерительных посылок на время превышающее время остывания датчика 9, воспринимается временным дискриминатором 5 как аварийное состояние аппаратуры или линии связи. Элемент 13 световой И сигнализации 13 осуществляет два вида сигнализации на передающем полукомплекте, Непрерывное горение элемента 13 сигнализирует о нормальном содержании концентрации метана в атмосфере, мигание элемента 13 сигнализирует об аварийной концентрации метана.Сопоставление известного устройства и предлагаемого показывает, что послелцее значительно проше: исключены дополнительная линия связи, узлы совмещения каналов питания и телесигнализации, блок согласования нагрузки, усилитель переменного тока и элемент световой сигнализации включения блока питания. В то же время функции предлагаемого устройства расширены; оно осушествляет защиту термокаталитического датчика от перегрева, что повышаст надежность и расширяет область применения аппаратуры; кроме того, обеспечивается телесигндлизация аварийного состояния аппаратуры.В предлагаемом устройстве в качестве источника питания принят преобразователь напряжения прямоугольной формы, что позволило перенести стабилизатор 8 ца передающий полукомплект, исключив блок согласования нагрузки. Г 1 римсцецие полупроводникового стабилизатора параллельного действия и широтно-импульсцого преобразователя О в качестве усилителя, выход которого соединен со входом рсгулцруюцгсго э,цмента 19 стабилизатора 8, позволило со- местить каналы питания и тслеизмерецця. В результате исключены второй усилитель, дополнительная линия связи и блок совмещения, Подключение выходов 12 к блоку питания 7 и регулирующему элементу стабилизатора 8 позволило защитить термокаталитический датчик от перегрева, формировать посылку телесигнализациц об аварий. ном значении концентрации метана и упразднить элемент световой сигнализации включения блока питания.Предлагаемое устройство применяют аппаратуре для контроля загазованности кол. лекторов подземных коммутцкаццй. Оцьпно-промышленный образец аппаратуры успешно прошел испытания в Волгогрдлском коллекторе г. Москвы. Испытания показали, что аппаратура для контроля загазованности коллекторов с предлагаемым устройством надежно работает при различных параметрах окружаюшей среды, изменяющихся в широком диапазоне, выдает стабильные показания измеряемой концентрации мста на, проста в настройке и эксплуатации.Формула изобретенияУстройство автоматического контроля концентрации горючих газов ц паров, содержащее на приемной стороне искробезопдс ный источник питания переменного тока, к выходу которого подключены линия связи и приемное реле, а на передающей стороне блок питания, подключенный к линии связи, термокаталитический датчик, к выходу котоРедак Заказ вск Корректор О. БилаПодписное СССР ийд, 415 роектнаи Госуда лам и ква, Ж Патент рого последовательно подсоединены усилитель, управляющее реле и элемент аварийной сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, искробезопасный источник питания выполнен в виде преобразователя напряжения прямоугольной формы, к которому подключен второй вход приемного реле с двумя временными дискриминаторами на выходе, а блок питания на передающей стороне подключен к линии связи через стабилизатор, вход регулирующего элемента которого при соединен к выходу усилителя, выполненного в виде импульсного преобразователи, и к выходу управляющего реле, которое включено также в цепь питания термокаталитического датчика и элемента аварийной сигнализации.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мо 270336, кл. 6 01 М 27/16, 1965.2.4 Аппаратура системы автоматической газовой защиты и централизованного теле- автоматического контроля метана - АМТ г инструкция по эксплуатации. Конотоп, 1972.