一种用于火焰传感器性能检测的装置及检测方法
技术领域
本发明涉及矿用装置技术领域,具体涉及一种用于火焰传感器性能检测的装置及检测方法。
背景技术
《煤矿安全规程》第一百八十六条开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井,必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施;第一百八十八条高瓦斯矿井、突出矿井和有煤尘爆炸危险的矿井,煤巷和半煤岩巷掘进工作面应当安设隔爆设施。根据以上要求,国家制定了煤炭行业标准《煤矿用自动隔爆装置》、《瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置》。
火焰传感器是自动抑爆装置的一个核心部件,火焰传感器检测目前情况是:1、紫外火焰传感器灵敏度触发条件要求:a)四周密封环境(无火焰)时不触发;b)1烛光火焰位于正对火焰传感器窗口5m处触发。2、红外火焰传感器灵敏度触发条件要求:黑体炉温度,在K853°不触发;在873°触发。火焰传感器由于受井下环境条件恶劣影响,使其工作性能不稳定造成对火焰误判事故时有发生。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种用于火焰传感器性能检测的装置及检测方法,其具有广泛应用于红、紫外火焰传感器性能的试验与检测的优点。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种用于火焰传感器性能检测的装置,包括气体传输单元、火焰传感器测试单元和中央控制单元,其中
所述气体传输单元包括混合标准气体装置、第一气体流量计、第一单向阀、第一连接管和第二连接管,所述混合标准气体装置的出气端通过第一连接管与第一单向阀的进气端连接,所述第一连接管的中段安装有第一气体流量计,所述第一气体流量计用于控制充入气体的流量,所述第一单向阀的出气端通过第二连接管与火焰传感器测试单元中的点火装置固定连接;
所述火焰传感器测试单元包括防爆舱室、轨道车组件、火焰传感器、点火装置和测试仪,所述轨道车组件和点火装置间隔的安装在防爆舱室的底座上,所述轨道车组件上安装有火焰传感器,所述测试仪与火焰传感器电性连接,所述点火装置包括安装座、火花放电极和可变容积容器,所述安装座的顶面上固定有火花放电极,所述火花放电极外部罩设有可变容积容器,所述防爆舱室的顶板上安装有测距传感器,所述测距传感器与火花放电极的位置正对;
所述中央控制单元包括PLC,所述PLC分别与第一气体流量计、火花放电极、轨道车组件和测距传感器电性连接,所述PLC用于对气体传输单元的气体传输、气体流量及气体浓度进行控制,同时用于对火焰传感器测试单元的点火和轨道车组件所处的位置进行控制。
作为优选的,所述混合标准气体装置包括第一喷嘴、第二喷嘴、气体混合器、第二单向阀、储气容器、第三连接管、第四连接管和第五连接管,所述第三连接管、第四连接管分别通过第一喷嘴、第二喷嘴与气体混合器的进气端固定连接,所述气体混合器的出气端与第二单向阀的进气端固定连接,所述第二单向阀的出气端通过第五连接管与所述储气容器的进气端连接,所述储气容器的出气端通过第一连接管与第一单向阀的进气端固定连接。
作为优选的,所述第三连接管、第四连接管上分别安装有第二气体流量计和第三气体流量计,所述第二气体流量计用于控制甲烷气体的流量,所述第三气体流量计用于控制压缩空气的流量,所述第一连接管上还间隔设置有甲烷传感器和压力传感器,所述第二气体流量计、第三气体流量计、甲烷传感器和压力传感器分别与PLC电性连接。
作为优选的,所述防爆舱室一端具有观察端盖,所述观察端盖上具有可以观察防爆舱室内部情况的观察窗,所述防爆舱室的另一端具有泄压端盖,所述泄压端盖上具有泄压口。
作为优选的,所述轨道车组件包括轨道、轨道车、旋转编码器和限位传感器,所述轨道安装在防爆舱室的底座上,所述轨道上靠近点火装置一侧的端头处安装有限位传感器,所述轨道上设置有轨道车,所述轨道车底部安装有旋转编码器,所述旋转编码器用于检测轨道车的移动距离,所述轨道车的控制输出端、旋转编码器和限位传感器分别与PLC电性连接。
作为优选的,所述可变容积容器主体呈圆瓶状,所述安装座主体呈圆柱状,所述安装座包括半径长度依次递增的第一段、第二段和第三段,所述第一段的外周面上具有凹槽,所述可变容积容器的开口部通过所述凹槽与安装座固定连接,所述第二段的外周面上具有外螺纹,所述防爆舱室的底座上具有与之相匹配的内螺纹,所述内螺纹与外螺纹螺纹啮合,所述安装座内固定有沿轴向延伸的充气管和火花放电极引线,所述充气管位于第三段处的端口与所述第二连接管连接。
作为优选的,所述气体混合器上具有第一排气口,所述第一连接管上具有第二排气口。
作为优选的,所述中央控制单元还包括触摸显示屏、功能转换开关和若干个按钮,所述触摸显示屏、按钮分别和PLC的各I/O接口电性连接,所述触摸显示屏用于输入控制数值,所述功能转换开关具有停止、复位、手动和自动四个档位,所述按钮包括启动按钮、充气按钮、点火按钮、前行按钮和后行按钮。
一种火焰传感器性能检测的检测方法,使用如上所述的用于火焰传感器性能检测的装置,
步骤一、输入控制值:通过触摸显示屏输入第二气体流量计所需的甲烷气体流量控制值、第三气体流量计所需的压缩空气流量控制值、甲烷传感器所需的甲烷浓度控制值、压力传感器所需的压力控制值、第一气体流量计所需的充气流量控制值、可变容积容器的充气量值和火焰传感器与火花放电极之间的距离控制值;
步骤二、防爆室内设施处理:打开泄压端盖,安装可变容积容器,将待测的火焰传感器安装在轨道车上,关闭泄压端盖,从观察窗观察防爆室内设置完好后,关闭气体混合器排气口、储气容器排气口,启动测试仪;
步骤三、标准甲烷气体制备:按下启动按钮,甲烷气体按第二气体流量计的控制值、压缩空气按第三气体流量计的控制值注入到气体混合器后从第二单向阀进入到储气容器内,当甲烷传感器检测已到甲烷浓度控制值同时压力传感器检测已到压力控制值,PLC关闭第二气体流量计、第三气体流量计,气体混合完成;
步骤四、火焰传感器与火花放电极之间的距离调试:选择手动调试时,进行如下步骤,首先将功能转换开关切换到复位档,轨道车复位到限位传感器位置后,将功能转换开关切换到手动档,分别按需求交替按动前行按钮、后行按钮,从显示屏观察到火焰传感器与火花放电极之间的距离控制值达标后,将功能转换开关切换到停止档;选择自动调试时,进行如下步骤,首先将功能转换开关转换到复位档,轨道车复位到限位传感器位置后,将功能转换开关转换到自动档,PLC通过测距传感器、旋转编码器将轨道车调到火焰传感器与火花放电极之间的距离控制值的轨道位置,触摸显示屏显示出位置调试完成提示后,将功能转换开关转换到停止档;
步骤五、可变容积容器充气:按下充气按钮,第一流量计打开并按第一流量计的控制值充气,高压标准甲烷气体通过第一单向阀向可变容积容器充气,达到可变容积容器的充气量时PLC将第一气体流量计关闭;
步骤六、点火及测试数据获取:按下点火按钮,火花放电极放电引爆标准甲烷气体,同时检测仪获取标准甲烷气体爆炸时产生的红外线能量及被测火焰传感器的响应时间,爆破后将产生的高压气体从泄压口排除,完成被测火焰传感器与火花放电极之间的距离控制值的一次测试。
作为优选的,步骤七、一次测试完成后,更换新的待测的火焰传感器和可变容积容器,通过触摸显示屏输入新的火焰传感器与火花放电极之间的距离控制值,重复步骤二、步骤四、步骤五、步骤六,完成被测火焰传感器与火花放电极之间的距离控制值的另一次测试;
步骤八,重复步骤七,直至储气容器内的标准甲烷气体用完为止;
步骤九,测试完成,打开第一排气口和第二排气口排空所有剩余气体。
使用本发明的有益效果是:本发明装置能够模拟煤矿瓦斯爆炸火焰能量、可控制爆炸火焰能量大小、实现不同场合爆炸试验环境,被测的火焰传感器探测到爆炸火焰能量所产生的不同波长红、紫外线准确可靠信号,可控性强且安全性高,便于对红、紫外火焰传感器进行统一标准的测试,提高待测的红、紫外火焰传感器灵敏度在不同环境中的稳定性,杜绝被测火焰传感器火焰误判,本发明装置结构简单,零部件易于加工同时便于安装,系统操作简单,性能稳定,可广泛应用于红、紫外火焰传感器性能的试验与检测。
附图说明
图1为本发明用于火焰传感器性能检测的装置的结构示意图;
图2为本发明用于火焰传感器性能检测的装置中央控制单元的原理示意图;
附图标记包括:
1-第一气体流量计,101-第二气体流量计,102-第三气体流量计,2-第一单向阀,201-第二单向阀,3-第一连接管,310-第二排气口,301-第二连接管,302-第三连接管,303-第四连接管,304-第五连接管,4-气体混合器,401-第一排气口,5-储气容器,6-甲烷传感器,7-压力传感器,8-防爆舱室,801-观察窗,802-泄压口,9-轨道,10-轨道车,11-旋转编码器,12-限位传感器,13-火焰传感器,14-安装座,15-火花放电极,16-可变容积容器,17-测试仪,18-测距传感器,19-触摸显示屏,20-第一喷嘴,21-第二喷嘴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1-图2所示,一种用于火焰传感器性能检测的装置,包括气体传输单元、火焰传感器测试单元和中央控制单元,其中
气体传输单元包括混合标准气体装置、第一气体流量计1、第一单向阀2、第一连接管3和第二连接管301,混合标准气体装置的出气端通过第一连接管3与第一单向阀2的进气端连接,第一连接管3的中段安装有第一气体流量计1,第一气体流量计1用于控制充入气体的流量,第一单向阀2的出气端通过第二连接管301与火焰传感器测试单元中的点火装置固定连接;
火焰传感器测试单元包括防爆舱室8、轨道车组件、火焰传感器13、点火装置和测试仪17,轨道车组件和点火装置间隔的安装在防爆舱室8的底座上,轨道车组件上安装有火焰传感器13,测试仪17与火焰传感器13电性连接,点火装置包括安装座14、火花放电极15和可变容积容器16,安装座14的顶面上固定有火花放电极15,火花放电极15外部罩设有可变容积容器16,防爆舱室8的顶板上安装有测距传感器18,测距传感器18与火花放电极15的位置正对;
中央控制单元包括PLC,PLC分别与第一气体流量计1、火花放电极15、轨道车组件和测距传感器18电性连接,PLC用于对气体传输单元的气体传输、气体流量及气体浓度进行控制,同时用于对火焰传感器测试单元的点火和轨道车组件所处的位置进行控制。
混合标准气体装置包括第一喷嘴20、第二喷嘴21、气体混合器4、第二单向阀201、储气容器5、第三连接管302、第四连接管303和第五连接管304,气体混合器4漏斗端连接横向多端出口的结构,有好的雾化混合效果,第三连接管302、第四连接管303分别通过第一喷嘴20、第二喷嘴21与气体混合器4的进气端固定连接,气体混合器4的出气端与第二单向阀201的进气端固定连接,第二单向阀201的出气端通过第五连接管304与储气容器5的进气端连接,储气容器5的出气端通过第一连接管3与第一单向阀2的进气端固定连接。
第三连接管302、第四连接管303上分别安装有第二气体流量计101和第三气体流量计102,第二气体流量计101用于控制甲烷气体的流量,第三气体流量计102用于控制压缩空气的流量,第一连接管3上还间隔设置有甲烷传感器6和压力传感器7,第二气体流量计101、第三气体流量计102、甲烷传感器6和压力传感器7分别与PLC电性连接。
防爆舱室8一端具有观察端盖,观察端盖上具有可以观察防爆舱室8内部情况的观察窗801,防爆舱室8的另一端具有泄压端盖,泄压端盖上具有泄压口802。
轨道车组件包括轨道9、轨道车10、旋转编码器11和限位传感器12,轨道9安装在防爆舱室8的底座上,轨道9上靠近点火装置一侧的端头处安装有限位传感器12,轨道9上设置有轨道车10,轨道车10底部安装有旋转编码器11,旋转编码器11用于检测轨道车10的移动距离,轨道车10的控制输出端、旋转编码器11和限位传感器12分别与PLC电性连接。
可变容积容器16主体呈圆瓶状,其具有伸缩性、弹性柔软,使用橡胶材质制成,安装座14主体呈圆柱状,安装座14包括半径长度依次递增的第一段、第二段和第三段,第一段的外周面上具有凹槽,可变容积容器16的开口部通过凹槽与安装座14固定连接,第二段的外周面上具有外螺纹,防爆舱室8的底座上具有与之相匹配的内螺纹,内螺纹与外螺纹螺纹啮合,安装座14内固定有沿轴向延伸的充气管和火花放电极引线,充气管位于第三段处的端口与第二连接管301连接。
气体混合器4上具有第一排气口401,第一连接管3上具有第二排气口310。
中央控制单元还包括触摸显示屏19、功能转换开关和若干个按钮,触摸显示屏19、按钮分别和PLC的各I/O接口电性连接,触摸显示屏19用于输入控制数值,功能转换开关具有停止、复位、手动和自动四个档位,按钮包括启动按钮、充气按钮、点火按钮、前行按钮和后行按钮。
一种火焰传感器性能检测的检测方法,使用如上的用于火焰传感器性能检测的装置,
步骤一、输入控制值:通过触摸显示屏19输入第二气体流量计101所需的甲烷气体流量控制值、第三气体流量计102所需的压缩空气流量控制值、甲烷传感器6所需的甲烷浓度控制值、压力传感器7所需的压力控制值、第一气体流量计1所需的充气流量控制值、可变容积容器16的充气量值和火焰传感器13与火花放电极15之间的距离控制值;
步骤二、防爆室内设施处理:打开泄压端盖,安装可变容积容器16,将待测的火焰传感器13安装在轨道车10上,关闭泄压端盖,从观察窗801观察防爆室内设置完好后,关闭气体混合器4排气口、储气容器5排气口,启动测试仪17;
步骤三、标准甲烷气体制备:按下启动按钮,甲烷气体按第二气体流量计101的控制值、压缩空气按第三气体流量计102的控制值注入到气体混合器4后从第二单向阀201进入到储气容器5内,当甲烷传感器6检测已到甲烷浓度控制值同时压力传感器7检测已到压力控制值,PLC关闭第二气体流量计101、第三气体流量计102,气体混合完成;
步骤四、火焰传感器13与火花放电极15之间的距离调试:选择手动调试时,进行如下步骤,首先将功能转换开关切换到复位档,轨道车10复位到限位传感器12位置后,将功能转换开关切换到手动档,分别按需求交替按动前行按钮、后行按钮,从显示屏观察到火焰传感器13与火花放电极15之间的距离控制值达标后,将功能转换开关切换到停止档;选择自动调试时,进行如下步骤,首先将功能转换开关转换到复位档,轨道车10复位到限位传感器12位置后,将功能转换开关转换到自动档,PLC通过测距传感器18、旋转编码器11将轨道车10调到火焰传感器13与火花放电极15之间的距离控制值的轨道9位置,触摸显示屏19显示出位置调试完成提示后,将功能转换开关转换到停止档;
步骤五、可变容积容器16充气:按下充气按钮,第一流量计打开并按第一流量计的控制值充气,高压标准甲烷气体通过第一单向阀2向可变容积容器16充气,达到可变容积容器16的充气量时PLC将第一气体流量计1关闭;
步骤六、点火及测试数据获取:按下点火按钮,火花放电极15放电引爆标准甲烷气体,同时检测仪获取标准甲烷气体爆炸时产生的红外线能量及被测火焰传感器13的响应时间,爆破后将产生的高压气体从泄压口802排除,完成被测火焰传感器13与火花放电极15之间的距离控制值的一次测试。
步骤七、一次测试完成后,更换新的待测的火焰传感器13和可变容积容器16,通过触摸显示屏19输入新的火焰传感器13与火花放电极15之间的距离控制值,重复步骤二、步骤四、步骤五、步骤六,完成被测火焰传感器13与火花放电极15之间的距离控制值的另一次测试;
步骤八,重复步骤七,直至储气容器5内的标准甲烷气体用完为止;
步骤九,测试完成,打开第一排气口401和第二排气口310排空所有剩余气体。
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化,只要这些变化未脱离本发明的构思,均属于本发明的保护范围。