RU2147739C1

RU2147739C1 - Device testing dust loading of air

Info

Publication number: RU2147739C1
Application number: RU98122558A
Authority: RU
Inventors: В.С. Шкрабак; А.А. Веденева; А.Б. Калинин; В.В. Скоробогатов; П.Г. Митрофанов
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-04-20

Abstract

FIELD: labor protection, instruments measuring air dust content. SUBSTANCE: blast engine is connected to rotameter by means of inlet branch pipe. Two-way gate valve with filter attached to its one side is positioned between inlet branch pipe and rotameter. The latter communicates with chamber. Sensitive element of pickup of dielectric permittivity of environment whose electric output is linked to proper input of microprocessor test unit is placed inside chamber. EFFECT: increased timeliness of test of dust loading of air. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области охраны труда, в частности к приборам для определения запыленности воздуха. The invention relates to the field of labor protection, in particular to devices for determining dustiness of air.

Известно устройство для отбора проб воздуха на запыленность и загазованность (Штокман Е.А. Очистка воздуха от пыли на предприятиях пищевой промышленности. М. : Агропромиздат, 1989, с 28), состоящий из электродвигателя, приводящего во вращение воздуходувку, соединенную посредством резиновых шлангов с четырьмя ротаметрами, которые в свою очередь соединены с патронами, внутри которых расположены фильтры. A device for sampling air for dust and gas contamination (Shtokman EA, Purification of dust from air at food industry enterprises. M.: Agropromizdat, 1989, p. 28), consisting of an electric motor that rotates the blower connected through rubber hoses to four rotameters, which in turn are connected to the cartridges inside which the filters are located.

Недостатком данного устройства является невозможность оперативного контроля запыленности воздуха. Это связано с тем, что контроль запыленности воздуха производится периодически, при этом получают суммарную оценку за какой-то промежуток времени Δ t, а за период времени между измерениями может произойти превышение предельно допустимой концентрации (ПДК) по запыленности. The disadvantage of this device is the impossibility of operational control of dust. This is due to the fact that air dust content is monitored periodically, and a total estimate is obtained for a certain period of time Δ t, and over the period between measurements, the maximum permissible concentration (MPC) for dust content can be exceeded.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для определения запыленности газов (авт. св. N 1627924), содержащее входной патрубок, герметично соединенный с камерой, в которой установлен фильтр, соединенный с камерой выходной патрубок, регистрирующую аппаратуру, причем фильтр с помощью крепежного элемента герметично установлен в торце дополнительно введенного в устройство эластичного рукава, противоположный конец которого герметично соединен с входным патрубком, причем крепежный элемент выполнен с возможностью перемещения внутри камеры и снабжен указателем положения, связанным с регистрирующей аппаратурой. Closest to the proposed device is a device for determining the dustiness of gases (ed. St. N 1627924), containing an inlet, hermetically connected to the camera, in which a filter is installed, connected to the camera, an outlet, recording equipment, and the filter using a fastener is hermetically installed at the end of an additionally introduced elastic sleeve, the opposite end of which is hermetically connected to the inlet pipe, and the fastener is movable Nia inside the chamber and provided with a position indicator associated with the recording equipment.

Недостатком данного устройства является невозможность определения запыленности в динамике процесса, т.е. определение концентрации в конкретный момент времени. The disadvantage of this device is the inability to determine dust in the dynamics of the process, i.e. determination of concentration at a particular point in time.

Задача изобретения - повышение качества оперативного контроля воздуха рабочей зоны за счет определения концентрации пыли в воздухе в конкретный момент времени. The objective of the invention is to improve the quality of operational air control of the working area by determining the concentration of dust in the air at a particular point in time.

Задача достигается тем, что устройство контроля запыленности воздуха, содержащее входной патрубок, камеру, фильтр, регистрирующую аппаратуру, дополнительно снабжено установленным внутри камеры чувствительным элементом датчика диэлектрической проницаемости среды, электрический выход которого соединен с соответствующим входом микропроцессорного блока контроля, при этом между камерой и двухсторонней задвижкой с укрепленным на ней фильтром и входным патрубком, подсоединенным к ней, расположен ротаметр, а с другой стороны входного патрубка подсоединена воздуходувка. The objective is achieved in that the air dust control device comprising an inlet pipe, a camera, a filter, and recording equipment is additionally equipped with a sensing element of the dielectric permittivity sensor installed inside the camera, the electrical output of which is connected to the corresponding input of the microprocessor control unit, while between the camera and the two-way a valve with a filter mounted on it and an inlet connected to it, is a rotameter, and on the other side of the inlet The blower is connected.

Новые существенные признаки:
1. Внутри камеры установлен чувствительный элемент датчика диэлектрической проницаемости среды.New significant features:
1. A sensing element of the dielectric constant sensor is installed inside the chamber.

2. Электрический выход датчика диэлектрической проницаемости среды соединен с соответствующим входом микропроцессорного блока контроля. 2. The electrical output of the dielectric constant of the medium is connected to the corresponding input of the microprocessor control unit.

3. Между камерой и двухсторонней задвижкой расположен ротаметр. 3. A rotameter is located between the camera and the two-way valve.

4. Двухсторонняя задвижка с укрепленным на ней фильтром. 4. Two-way valve with a filter mounted on it.

5. Входной патрубок подсоединен к двухсторонней задвижке. 5. The inlet pipe is connected to a two-way valve.

6. С другой стороны к входному патрубку подсоединена воздуходувка. 6. On the other hand, a blower is connected to the inlet.

Перечисленные новые существенные признаки обеспечивают получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. These new essential features provide a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Технический результат, заключающийся в повышении качества оперативного контроля запыленности воздуха рабочей зоны, достигается за счет измерения разницы диэлектрической проницаемости среды чистого и запыленного воздуха датчиком диэлектрической проницаемости среды, статистической обработки данных и сравнения их с ПДК пыли в воздухе данной рабочей зоны при помощи микропроцессорного блока контроля непрерывно. The technical result, which consists in improving the quality of operational control of airborne dust in the working area, is achieved by measuring the difference in dielectric constant of clean and dusty air with a dielectric constant of the medium, statistical processing of data and comparing them with the MPC of dust in the air of this working area using a microprocessor control unit continuously.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где представлено его схематическое изображение. The proposed device is illustrated in the drawing, which presents its schematic image.

Воздуходувка 1 соединяется с ротаметром 2 посредством входного патрубка 3, причем между входным патрубком 3 и ротаметром 2 расположена двухсторонняя задвижка 4, с одной стороны которой укреплен фильтр 5. Ротаметр 2 сообщается с камерой 6, внутри которой установлен чувствительный элемент 7 датчика диэлектрической проницаемости среды 8 в виде пластин конденсатора, причем датчик диэлектрической проницаемости среды своим электрическим выходом соединен с соответствующим входом микропроцессорного блока контроля 9, который включает в себя микропроцессор 10, к входу которого подключена цепь начальной установки 11, а его выходы соединены с системной магистралью 12 посредством буфера 13 и схемы формирования управляющих сигналов 14, кроме того, к системной магистрали 12 подключен блок оперативной памяти 15 и блок постоянной памяти 16, дешифратор устройств 17, программируемый таймер 18 и порт ввода-вывода информации 19. А индикатор 20, динамическая головка 21 и клавиатура 22 соединены с системной магистралью 12 через контроллер индикации 23, контроллер звуковой сигнализации 24 и контроллер клавиатуры 25 соответственно. Камера 6 на выходе имеет редукционный клапан 26. Воздуходувка 1 работает от электродвигателя 27, который подключен к блоку питания 28. The blower 1 is connected to the rotameter 2 through the inlet pipe 3, and between the inlet pipe 3 and the rotameter 2 there is a double-sided valve 4, on one side of which the filter 5 is fixed. The rotameter 2 communicates with the chamber 6, inside which the sensing element 7 of the dielectric constant of the medium 8 is installed in the form of plates of a capacitor, moreover, the dielectric constant of the medium by its electrical output is connected to the corresponding input of the microprocessor control unit 9, which includes a micro a processor 10, to the input of which an initial installation circuit 11 is connected, and its outputs are connected to the system bus 12 by means of a buffer 13 and a control signal generation circuit 14, in addition, a RAM block 15 and a read-only memory block 16, a device decoder are connected to the system bus 12 17, a programmable timer 18 and an input / output port of information 19. A indicator 20, a dynamic head 21, and a keyboard 22 are connected to the system highway 12 through an indication controller 23, an audio alarm controller 24, and a keyboard controller 25 respectively. The outlet chamber 6 has a pressure reducing valve 26. The blower 1 is powered by an electric motor 27, which is connected to a power supply 28.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед началом работы вводятся значения ПДК пыли, соответствующие данной рабочей зоне, в микропроцессорный блок контроля 9 с клавиатуры 22 и дублируются на индикаторе 20. С помощью программируемого таймера 18 устанавливается временной режим работы устройства. Затем производится настройка устройства. На двухстороннюю задвижку 4 устанавливается фильтр 5. С помощью клавиатуры 22 микропроцессорный блок контроля 9 переводится в режим настройки, при этом на индикаторе 20 появляется соответствующая надпись. Before starting work, the maximum permissible concentration of dust corresponding to this working area is entered into the microprocessor control unit 9 from the keyboard 22 and duplicated on the indicator 20. Using the programmable timer 18, the device’s time mode of operation is set. Then the device is configured. A filter 5 is installed on the two-way valve 4. Using the keyboard 22, the microprocessor control unit 9 is switched to the setting mode, and the corresponding inscription appears on the indicator 20.

Воздух, нагнетаемый воздуходувкой 1, очищается фильтром 5 от пыли и поступает в ротаметр 2. Ротаметром 2 измеряется расход очищенного воздуха (в л/мин). Воздух проходит в камеру 6 между пластинами конденсатора чувствительного элемента 7 датчика диэлектрической проницаемости среды 8 и выходит через редукционный клапан 26 в атмосферу. При пропускании очищенного воздуха между пластинами конденсатора чувствительного элемента 7 измерение диэлектрической проницаемости среды соответствует влажности и температуре воздуха в данный момент времени. При изменении диэлектрических свойств среды сигнал от датчика диэлектрической проницаемости среды 8 поступает через порт ввода-вывода информации 19 в блок оперативной памяти 15. Далее по программе, хранящейся в блоке постоянной памяти 16, и сигналу, поступающему от датчика диэлектрической проницаемости среды 8, измеряемому с шагом дискретизации Δt, микропроцессором 10 вычисляется среднее значение диэлектрической проницаемости чистого воздуха, которое принимается за нулевую концентрацию пыли в воздухе и заносится в блок постоянной памяти 16. The air pumped by the blower 1 is cleaned of dust from the filter 5 and enters the rotameter 2. Rotameter 2 measures the flow of purified air (in l / min). Air flows into the chamber 6 between the capacitor plates of the sensing element 7 of the dielectric constant of the medium 8 and exits through a pressure reducing valve 26 into the atmosphere. When passing purified air between the plates of the capacitor of the sensing element 7, the measurement of the dielectric constant of the medium corresponds to humidity and air temperature at a given time. When the dielectric properties of the medium change, the signal from the dielectric constant of the medium 8 enters through the input / output port of information 19 to the RAM unit 15. Then, according to the program stored in the read-only memory unit 16, and the signal from the dielectric constant of the medium 8, measured with the sampling step Δt, the microprocessor 10 calculates the average value of the dielectric constant of clean air, which is taken as the zero concentration of dust in the air and is recorded in the read-only memory 16 .

После настройки устройство автоматически переводится в режим контроля, при этом на индикаторе 20 появляется соответствующая надпись. С двухсторонней задвижки 4 снимается фильтр 5. При помощи двухсторонней задвижки 4 и ротаметра 2 устанавливается расход запыленного воздуха, соответствующий расходу, измеренному при настройке. Запыленный воздух поступает в камеру 6, проходит между пластинами конденсатора чувствительного элемента 7. Частицы пыли, находящиеся в потоке воздуха, изменяют диэлектрические свойства среды. При этом сигнал от чувствительного элемента 7 датчика диэлектрической проницаемости среды 8 поступает через порт ввода-вывода информации 19 в блок оперативной памяти 15. Далее по программе, хранящейся в блоке постоянной памяти 16, и сигналам, поступающим от датчика диэлектрической проницаемости среды 8, микропроцессором 10 вычисляется разница текущего значения сигнала и среднего значения, полученного в режиме настройки. По разнице данных сигналов определяется запыленность воздуха согласно таблице соответствия, находящейся в блоке постоянной памяти 16. Микропроцессором 10 каждое полученное значение концентрации пыли (K) сравнивается с K_ПДК и подсчитывается число выходов за границу ПДКⁿ⁺. После формирования массива из N точек микропроцессором 10 производится оценка запыленности воздуха на рабочем месте:

(1)
где PΔ - средняя относительная длительность нахождения контролируемого параметра в поле заданного допуска;
n - число выбросов за поле допуска в течение определенного интервала времени;
N - число измерений.After setting, the device automatically switches to control mode, and the corresponding inscription appears on indicator 20. The filter 5 is removed from the two-way valve 4. Using the two-way valve 4 and the rotameter 2, the flow rate of dusty air is set corresponding to the flow rate measured during adjustment. Dusty air enters the chamber 6, passes between the plates of the capacitor of the sensing element 7. Dust particles in the air stream change the dielectric properties of the medium. In this case, the signal from the sensing element 7 of the dielectric constant of the medium 8 enters through the input / output port of information 19 to the RAM block 15. Then, according to the program stored in the permanent memory block 16, and the signals from the dielectric constant of the medium 8, by the microprocessor 10 the difference between the current signal value and the average value obtained in the setup mode is calculated. According to the difference of these signals, the dustiness of the air is determined according to the correspondence table located in the read-only memory 16. By microprocessor 10, each dust concentration (K) obtained is compared with K _MPC and the number of exits outside the MPC ^{n + is} calculated. After the formation of an array of N points by microprocessor 10, the dust content of the air in the workplace is evaluated:

(1)
where PΔ is the average relative duration of finding the controlled parameter in the field of a given tolerance;
n is the number of emissions per tolerance field during a certain time interval;
N is the number of measurements.

При получении оценки ниже требуемого уровня (PΔ_доп= 0,9) на индикаторе 20 появляется соответствующая надпись, сопровождаемая звуковым сигналом, предупреждающим о превышении ПДК по запыленности воздуха. На основании данного сигнала должны приниматься меры, направленные на снижение запыленности воздуха.Upon receipt of an estimate below the required level (PΔ _add = 0.9), an appropriate inscription appears on the indicator 20, accompanied by a sound signal warning that the MPC is exceeded by dustiness of air. Based on this signal, measures should be taken to reduce air dust.

Контроль запыленности воздуха производится непрерывно в течение определенного промежутка времени, заданного программируемым таймером 18, после чего происходит перенастройка устройства из-за возможного изменения влажности и температуры атмосферного воздуха. The dust control of the air is carried out continuously for a certain period of time specified by the programmable timer 18, after which the device is reconfigured due to a possible change in humidity and temperature of the atmospheric air.

Claims

An air dust control device comprising an inlet pipe, a camera, a filter, recording equipment, characterized in that a sensing element of the dielectric constant of the medium is installed inside the chamber, the electrical output of which is connected to the corresponding input of the microprocessor control unit, while between the camera and the two-way valve with a reinforced a rotameter is located on it with a filter and an inlet pipe connected to it, and a blower is connected on the other side of the inlet pipe.