Способ контроля за самонагреванием угля

(21) 4866641 (22) 18,07,90 46) 23.04.93 (75) А,Н.Зор (56) Крикуно дии самонаг с, 55-56.Авторск В 905494, кл Бюл, М 15нГ.Н. Обнаружревания угля,ние раннеи ста голь, 1970, М 6 импульс от гела 3 через излупройдя путь ющая стенка - сцилл ографом, мя г прохождевременит; зная корость ультрае составленной ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е свидетельство СССР. Е 21 Р 5/00, 1982,Изобретение относится к горному делу,в частности к методу контроля за раннимистадиями самонагревания угля в пожароопасных зонах выработанного пространства,штабелях и скоплениях угля,Целью изобретения является повышение эффективности измерения температурыугля.Указанная цель достигается переходомот термоэлектрического к ультразвуковомуспособу контроля. Экспериментальнымиисследованиями установлено, что скоростьультразвука в воде линейно зависит от еетемпературы.Способ иллюстрирован фиг,1-4.В таблице приведены данные определения температуры угля по скорости ультразвука в воде,В металлическую трубу с водой 1 (фиг.1),находящуюся в разрыхленной массе угля 2,181057 б А 1(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА САМОНАГРЕВАНИЕМ УГЛЯ(57) Использование: профилактика подземных пожаров, Сущность изобретения; трубы с водой устанавливают в шпуры, пробуренные в массив угля, или монтируют в пройденной в почве канавке и оставляют их в отработанном пространстве по мере подвигания лавы. П ри открытой разработке трубы с водой укладывают в штабелях. Определяют изменение скорости ультразвука в воде, находящейся в тепловом контактЕ с углем, Температуру угля устанавливают по изменению скорости ультразвука в воде, используя при этом тарировочную таблицу, составленную в лабораторных условиях,посылается ультразвуковои нератора измерительного уз чатель 4, Этот импульс, излучатель - вода - отража приемник 5, фиксируется о на котором определяют вре ния сигнала, По известному длину трубы , определяют с21звука и =, По заране тарировочной таблице 6, 7, находят температуру воды, соответствующую данной скорости ультразвука, а значит, и температуру угля. В качестве измерительных узлов (фиг.2) могут быть использованы;приборы УЗИС, УЗИС.-7 П, ультразвуковые экспресс-анализаторы ЭАС, ЭАС, переконструированные для данных измерений (с уменьшенной базой - приемники и35 40 жидкости;2, Глубиной локации;3. Пропусканием, отражением и звукоизоляцией;4, Выбором измерительной жидкости;5, Выбором типа излучателя. 1, Кавитация, чистота и состояние воды. Чтобы избежать кавитации при выборе частотного диапазона пользуются кривыми Эщэ (9), При этом учитывают, что для обь 1 чной водопроводной воды при нормальном ат мосферном давлении кавитационная область лежит в интервале 32-47 С при частотах 0-15 кГц и кавитационные шумы в этом же интервале температур - при частотах 15-10 кГц (10), (11), Чтобы использовать 50 более широкий диапазон частот 15-500 кГц, вместо обычной воды применяют дистиллированную, предварительно отстоявшуюся 2 дня после изготовления (12). Для измерений во всем частотном диапазоне 0-5000 кГц 55 кавитационную прочность воды увеличивают в лабораторных условиях, подвергают ее кратковременному статическому сжатию - 1000 ат (13), При работе на частотах 15-150 кГц и выше с обычной водопроводизлучатель располагаются рядом как у эхолота( илигазовые ультразвуковые термометры8 (фиг.З), приспособленные для этих измерений (с уменьшенной базой, калибровкой масштаба амплитуд и переградуировкой для интересующего диапазона температур).На фиг, 2 приняты следующие обозначения: 1 - вода; 2 - импульсный генератор; "03 - излучатель; 4 - приемник ультразвука;5 - усилитель; 6 - электронный осциллоскоп: 7 - импульс ультразвуковых колебаний; 8 - провод для передачи контрольногоимпульса а) - схема, б - вид изобретения на 15экране электронного осциллоскопа (слева -контрольный импульс, амплитуда которогоподдерживается неизменной, справа - импульс, прошедший через исследуемуюсреду): 1 - исходное положение; 2 - скорость увеличилась, импульс пришел раньше, 3 - скорость уменьшилась, импульсзапоздал,На фиг. 3 приняты следующие обозначения: 1 - излучатель, 2 - приемник, 3 - генератор, 4 - фаэовращатель, 5 - усилительмощности, 6 - усилитель, 7 - нормалиэатор,8 - дискриминатор, 9 - нормализатор, 10 -индикатор градуированный непосредственно в единицах температуры, Измерение ЗОсдвига фаз ведется на частоте 2 кГц,Выбор конкретных параметров измерительной системы обусловлен:1, Кавитацией, чистотой и состоянием ной водой, насыщенной воздухом, чтобы избежать кавитации используют звуковые генераторы малой и средней мощности, развивающие звуковое давление не более 2.5 ат (14), (15), При работе с дистиллированной водой пользуются звуковыми генераторами, развивающими звуковое давление не более 6 ат (для воды сразу залитой в трубы после изготовления) и 18 ат(для отстоявшейся дистиллированной воды (16).2, Глубина локации; а) близкая локация - 1 = 3-5 м,б) дальняя локация (100 м и более) - используют систему из труб, соединенных друг с другом - фиг. 4 а и б,Способ соединения труб может быть как реэьбовым, так и с помощью резиновых шлангов, При резьбовом соединении не должно быть воздушных промежутков между трубами (17), При соединении шлангами, кроме всего прочего должно еще соблюдаться идеальное согласование импедансов (17), когда гп = 1, (Отношение волнового сопротивления материала к волновому сопротивлению воды). Для этого пробки 1 изготовляют из материалов, волновое сопротивление которых близко к значению волнового сопротивления воды(р,.1 Сц=1,5 10 Па с/м).3. Пропускание, отражение и звукоизоляция, Чтобы экран Ь был акустически прозрачен для ультразвука - сигнал проходил через него без поглощения и отражения, толщину подбирают такой, чтобы звукоизоля ция, подсчитываемая по формуле (17):1 - п 1 3 = 10 19 81 п к х + 1 4 гп 2 где щ - отношение волнового сопротивления р С материала к волновому сопротивлению воды(0 Сд=1,5 10 П с/м);М - волновое число;х - толщина барьера1, равнялась нулю 3 = О, Это достигается, когда толщина Ь кратна половине длины волны, т.е, 1 х = 0,2 л, ЗлТолщина отражающего экрана выбирается такой, чтобы обеспечить максимальную изоляцию и отражение - толщина должна быть кратна нечетному числу четвертей длины волны 1 х = -2-, - , - Г -л, Зл, 5 л4. Измерительной жидкостью может быть не только вода, но и другие жидкости, Тогда все параметры для измерений и закономерности будут другие.5. Тип излучателя для работы в широкихиапазонах выбирают магнитострикцион1810576 ный или пьезоэлектрический. Использование предлагаемого способа по сравнению с существующим обеспечивает следующие преимущества:экономичность - отпадает необходимость в использовании термосопротивлений и проводов;надежность, обусловленная исключением факторов влияющих на измерение при использовании прототипа;автоматизация замеров. Способ контроля за самонагреванием угля, заключающийся в определении температуры угля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности контроля в докритической области температур, температуру угля определяют по изменению скорости ультразвука в воде, находящейся в тепловом контакте с углем. 5 10 Температура воды, С1810576 Составитель А. ЗоринРедактор О, Стенина . Техред М.Моргентал Корректор. М. К НТ ССС оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 1430 ВНИИПИ Госуд Ти твенного к 113035, Маж Подписноемитета по изобретениям и открытиям при сква, Ж, Раушская наб 4/5