RU225921U1 - Газоанализатор стационарный взрывозащищённый с защитой от фальсификации результатов измерений - Google Patents
Газоанализатор стационарный взрывозащищённый с защитой от фальсификации результатов измерений Download PDFInfo
- Publication number
- RU225921U1 RU225921U1 RU2023132835U RU2023132835U RU225921U1 RU 225921 U1 RU225921 U1 RU 225921U1 RU 2023132835 U RU2023132835 U RU 2023132835U RU 2023132835 U RU2023132835 U RU 2023132835U RU 225921 U1 RU225921 U1 RU 225921U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas analyzer
- protection against
- measurement results
- explosion
- accelerometer
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 21
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 28
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- IMCUVBSHZXQITN-UHFFFAOYSA-N 4-[[4-(4-chlorophenyl)-5-(2-methoxy-2-oxoethyl)-1,3-thiazol-2-yl]amino]-4-oxobutanoic acid Chemical compound S1C(NC(=O)CCC(O)=O)=NC(C=2C=CC(Cl)=CC=2)=C1CC(=O)OC IMCUVBSHZXQITN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель предназначена для применения в составе информационно-измерительных систем аэрогазового контроля атмосферы угольных предприятий и других промышленных объектов и может использоваться для измерения объемной доли метана, кислорода, оксида и диоксида углерода, а также для измерения температуры и абсолютного давления. Добавление в конструкцию газоанализатора акселерометра обеспечивает возможность контроля перемещения газоанализатора с места его установки, а также наклона корпуса устройства.
Description
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для применения в составе информационно-измерительных систем аэрогазового контроля атмосферы угольных предприятий и других промышленных объектов, и может использоваться для измерения объемной доли метана, кислорода, оксида и диоксида углерода, а также для измерения температуры и абсолютного давления. Прибор, в зависимости от модификации, предназначен для применения в составе информационно-измерительных систем аэрогазового контроля атмосферы угольных предприятий, других промышленных объектов.
Заявляемое устройство может применяться в подземных выработках угольных шахт, опасных по газу (метан) и угольной пыли, при температуре окружающей среды от -20°С до +50°С, а также во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок, согласно маркировке взрывозащиты.
В настоящее время особенно острой остается проблема аэрогазового контроля атмосферы угольных предприятий, поскольку зачастую в пользу целей экономического характера игнорируется безопасность труда. Несмотря на высокий уровень развития техники и возможностей контроля взрывобезопасности, эта проблема до сих пор приводит к возгораниям и человеческим жертвам.
Известны газоанализаторы различных конструкций, предназначенные для контроля состава воздуха рабочей зоны объектов различных отраслей промышленности. В частности, известны следующие аналоги.
Известен газоанализатор измерения концентрации вредных и загрязняющих веществ в воздухе (патент РФ на полезную модель №96663), состоящий из микроконтроллера, цифрового интерфейса входа/выхода RS-485, RS-232 или USB, блока питания, жидкокристаллического дисплея, газочувствительных измерительных преобразователей, кнопок управления газоанализатора, при этом в его состав включены конструктивно и функционально взаимоувязанные дополнительные устройства - химические фильтры, группа газочувствительных измерительных преобразователей, а также программно-аппаратный комплекс.
Известен газоанализатор (патент РФ на полезную модель №115071), содержащий стационарный дисплейный модуль и измерительный модуль, дисплейный модуль размещен в цилиндрическом корпусе с днищем, причем корпус оснащен элементами крепления, разъемами для присоединения кабельных вводов, клеммой заземления, разъемом для подключения совместимых внешних устройств, гнездом для подключения измерительного модуля и съемной крышкой с прозрачным окном, при этом внутри корпуса дисплейного модуля установлены платы электроники, на внешней из которых со стороны окна крышки расположен информационный экран, светодиоды порогов загазованности и калибровки, а также индикатор состояния режимов работы устройства.
Недостатком существующих конструкций газоанализаторов является, прежде всего, невозможность контроля положения устройства в пространстве и, вследствие этого, возможность подтасовки данных измерений.
Задачей полезной модели является повышение безопасности труда во взрывоопасных условиях за счет обеспечения защиты от фальсификации результатов измерений.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в обеспечении возможности контроля перемещения газоанализатора с места его установки.
Технический результат полезной модели достигается, прежде всего, тем, что устройство оснащено акселерометром.
Достижению технического результата способствует также выполнение акселерометра с возможностью определения изменения вертикального и горизонтального положений, а также наклона корпуса устройства.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где
на фиг. 1 показан вид спереди и вид сбоку прибора в варианте исполнения с выносными блоками датчиков;
на фиг. 2 показан вид спереди и вид сбоку прибора в варианте исполнения со встроенными блоками датчиков;
на фиг. 3 показана принципиальная схема устройства.
На фиг. 1 позициями показаны следующие элементы устройства:
1 - блок индикации;
2 - динамик звуковой сигнализации;
3 - жидкокристаллический индикатор;
4 - крепежная пластина блока индикации;
5 - элементы управления;
6 - паспортная табличка блока индикации;
7 - отверстие для пломбы (шахтовой);
8 - световая индикация;
9 - вводный отсек;
10 - кабельный ввод;
11 - кабель для подключения блоков;
12 - разъем для подключения блоков;
13 - крепежная пластина блока датчиков;
14 - блок измерений
Предлагаемый газоанализатор включает блок индикации (1) и блок измерений (14).
Блок измерений (14) предназначен, в зависимости от установленного чувствительного элемента, для измерения: CH4, CO, CO2, O2. В его состав входят установленные внутри корпуса две платы (SGA_ext и плата предусилителя датчика) с электронными компонентами, в том числе акселерометром. Плата SGA_ext представляет собой фольгированный текстолит с размещенными на нем электронными компонентами: стабилизатор питания, трансивер интерфейса стандарта RS-485, микроконтроллер, формирователь питания для чувствительного элемента.
Блок измерений (14) включает, в зависимости от комплектации и задач устройства, один датчик для измерения концентрации газов, либо блок датчиков, содержащий датчики для измерения температуры, абсолютного давления и относительной влажности.
Плата предусилителя датчика в зависимости от типа датчика (датчиков) может содержать:
для оптических датчиков CH4, CO2 - стабилизатор питания, разъемы для подключения чувствительного элемента;
для термокаталитического датчика CH4 - операционный усилитель и схему сравнения для формирования задания напряжения на чувствительном элементе;
для электрохимических датчиков CO, O2 - микросхему формирования напряжения смещения для сравнительного электрода, операционный усилитель для преобразования выходного токового сигнала чувствительного элемента в значение напряжения постоянного тока.
Встроенное в блок измерений (14) программное обеспечение определяет газоанализатор как единую инерциальную систему отсчета и позволяет отследить следующие параметры, определяемые акселерометром:
изменение наклона газоанализатора (осуществлено за счет контроля изменения вертикальной проекции ускорения свободного падения, которая в стационарном состоянии равняется ~1g);
изменение вертикального положения газоанализатора (осуществлен программный фильтр вибраций, измерение изменения текущего положения осуществляется за счет двойного интегрирования показаний акселерометра методом Рунге-Кутта);
изменение горизонтального положения газоанализатора (осуществлен программный фильтр вибраций, измерение изменения текущего положения осуществляется за счет двойного интегрирования показаний акселерометра методом Рунге-Кутта).
Любое из вышеуказанных действий, без согласования с диспетчерским пунктом, будет расцениваться газоанализатором, как попытка фальсификации показаний газоанализатора, что (с учетом включения устройства в систему управления горнодобывающим предприятием) приведет к обесточиванию соответствующего участка горных работ, что может быть обеспечено информационной системой предприятия по соответствующему сигналу газоанализатора.
Результаты измерений концентрации газа и отслеживания положения газоанализатора передаются в блок индикации для визуализации, сигнализации и передачи во внешние информационные системы.
Блок индикации (1) включает два отсека - вводный отсек (9), где происходит подключение внешних информационных сигналов, подача питания, а также подключение блока измерений (14). Второй отсек - герметичный, предназначен для размещения платы с электронными компонентами, ЖКИ (жидкокристаллическим индикатором (3)) и пьезокерамическим излучателем.
Блок индикации (1) позволяет настраивать параметры блока измерений (14) (проводить градуировку поверочными газовыми смесями, устанавливать пороги сигнализации), отображать результаты измерений объемной доли газа, выводить звуковой сигнал о превышении значения установки срабатывания, настраивать параметры цифрового интерфейса передачи данных во внешние информационные системы, задавать пороговые значения параметров, контролируемых инерциальной системой отслеживания положения, выполняет функцию «черного ящика».
Заявляемое устройство может выполнять следующие функции:
измерение концентрации метана, кислорода, оксида и диоксида углерода, температуры и абсолютного давления, показания относительной влажности;
цифровая индикация результатов измерений, времени и даты;
световая и звуковая сигнализация при превышении предельно допустимых значений концентраций;
наличие аналогового и цифрового выходного сигнала с возможностью передачи данных в ПО систем АГК.
Для измерения объемной доли метана (оптический сенсор) и диоксида углерода прибор содержит оптический датчик, принцип действия которого основан на избирательном поглощении инфракрасного излучения молекулами углеводородов в области длин волн 3,3-3,4 мкм.
Измерение объемной доли метана (термокаталитический сенсор) основано на беспламенном сжигании (окислении) метана на поверхности каталитически активного элемента и измерении количества выделившегося при этом тепла, которое при поддержании постоянства условий тепломассообмена пропорционально концентрации метана в анализируемом воздухе.
Для измерения объемной доли кислорода и оксида углерода прибор содержит датчики, принцип измерения которых основан на электрохимическом методе. Анализируемый газ вступает в химическую реакцию с электролитом, заполняющим ячейку датчика. В результате в растворе возникают заряженные ионы, между электродами начинает протекать электрический ток, пропорциональный объемной доли анализируемого компонента. Датчик обрабатывает возникающий электрический сигнал.
Датчик температуры представляет собой терморезистор, принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента при изменении температуры окружающей среды. Рабочим электрическим элементом служит резистор, который меняет свое сопротивление в зависимости от изменений температуры окружающей среды.
Элементы управления (5) могут быть защищены от несанкционированного доступа посредством датчиков Холла или герконов. Соответственно, для доступа к элементам управления (5) оператор должен быть снабжен специальным ключом.
Для измерения давления система содержит чувствительный элемент (ЧЭ), выполненный по микроэлектромеханической (МЭМС) технологии. Принцип действия датчика давления основан на упругой деформации чувствительного элемента, на который нанесены полупроводниковые тензорезисторы, соединенные в мостовую схему.
Взрывозащищенность устройства обеспечивается использованием взрывонепроницаемой оболочки по ГОСТ IEC 60079-1-2013 и применением искробезопасных электрических цепей.
Уровень искробезопасносности цепи «ia» обеспечивается:
выполнением требований, предъявляемых к электрической прочности изоляции по п.6.3.13 ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011);
выполнением требований, предъявляемых по ГОСТ 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2011) к путям утечек и электрическим зазорам;
электрическая прочность изоляции между искробезопасной цепью и корпусом - 500 В;
нагрев элементов и соединений не выше 135°С при температуре окружающей среды до +50°С;
фрикционная искробезопасность приборов обеспечивается отсутствием в оболочке деталей из легких сплавов;
степень защиты приборов от внешних воздействий по ГОСТ 14254-2015 - IP 54;
электростатическая искробезопасность обеспечивается применением оболочки из стали с порошковым покрытием (толщина покрытия не более 0,2 мм) или нержавеющей стали;
применением покупного, серийно выпускаемого, отдельно сертифицированного по ТР ТС 012/2011 Ex-компонента - малогабаритного измерительно преобразователя взрывоопасных газов МИП ВГ-02-Х-Х Х/ MIPEX-02-X-X-X.1 X (ЕСАТ.413347.002 ТУ) с маркировкой взрывозащиты Ex ia I Ma U/ Ex ia IIC Ga U;
свободный внутренний объем камеры отбора проб термокаталитического датчика не превышает 0,5 см³;
обеспечением герметичного соединения огнепреградителя и корпуса камеры отбора проб.
Цифровой интерфейс соответствует требованиям EIA/TIA-485-A и обеспечивает возможность работы в сети и передачу всех измеренных и расчетных параметров. Встроенное программное обеспечение прибора включает дополнительную подпрограмму тестирования цифрового выходного сигнала. Программное обеспечение прибора обеспечивает измерение объемной доли метана, кислорода, оксида и диоксида углерода, и вывод соответствующей информации на дисплей, аналоговый и цифровой выходы, срабатывание реле «сухого контакта».
Предлагаемая полезная модель позволяет обеспечить безопасность труда на взрывоопасных производственных объектах благодаря высокому уровню точности измерений аэрогазового контроля атмосферы и обеспечению защиты от фальсификации данных.
Claims (4)
1. Газоанализатор стационарный взрывозащищённый с защитой от фальсификации результатов измерений, состоящий из корпуса, выполненного в виде взрывонепроницаемой оболочки, внутри которого расположены блок индикации и блок измерений, включающий чувствительный элемент и платы с электронными компонентами с применением искробезопасных электрических цепей, отличающийся тем, что блок измерения содержит акселерометр, элементы управления защищены от несанкционированного доступа посредством датчиков Холла или герконов.
2. Газоанализатор стационарный взрывозащищённый с защитой от фальсификации результатов измерений по п. 1, отличающийся тем, что акселерометр выполнен с возможностью определения изменения наклона корпуса устройства.
3. Газоанализатор стационарный взрывозащищённый с защитой от фальсификации результатов измерений по п. 1 или 2, отличающийся тем, что акселерометр выполнен с возможностью определения изменения вертикального положения корпуса устройства.
4. Газоанализатор стационарный взрывозащищённый с защитой от фальсификации результатов измерений по пп. 1-3, отличающийся тем, что акселерометр выполнен с возможностью определения изменения горизонтального положения корпуса устройства.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU225921U1 true RU225921U1 (ru) | 2024-05-14 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7112447B2 (en) * | 2002-09-27 | 2006-09-26 | Spx Corporation | Hand held gas analyzer |
| RU96663U1 (ru) * | 2010-02-15 | 2010-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Экорос" | Газоанализатор измерения концентраций вредных и загрязняющих веществ в воздухе |
| RU115071U1 (ru) * | 2011-12-29 | 2012-04-20 | Закрытое акционерное общество "Электронстандарт-прибор" | Газоанализатор "ссс-903" |
| RU2530447C1 (ru) * | 2013-05-31 | 2014-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройство для его реализации |
| EP3073248A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-28 | General Electric Company | Trace gas measurement apparatus for electrical equipment |
| US11307137B2 (en) * | 2019-11-22 | 2022-04-19 | Abb Schweiz Ag | Systems and methods for locating sources of fugitive gas emissions |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7112447B2 (en) * | 2002-09-27 | 2006-09-26 | Spx Corporation | Hand held gas analyzer |
| RU96663U1 (ru) * | 2010-02-15 | 2010-08-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Экорос" | Газоанализатор измерения концентраций вредных и загрязняющих веществ в воздухе |
| RU115071U1 (ru) * | 2011-12-29 | 2012-04-20 | Закрытое акционерное общество "Электронстандарт-прибор" | Газоанализатор "ссс-903" |
| RU2530447C1 (ru) * | 2013-05-31 | 2014-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройство для его реализации |
| EP3073248A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-28 | General Electric Company | Trace gas measurement apparatus for electrical equipment |
| US11307137B2 (en) * | 2019-11-22 | 2022-04-19 | Abb Schweiz Ag | Systems and methods for locating sources of fugitive gas emissions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5331310A (en) | Amperometric carbon monoxide sensor module for residential alarms | |
| US4443791A (en) | Self-compensating gas detection apparatus | |
| JP2009506329A (ja) | デジタルガス検出器及び雑音低減法 | |
| CN105424904A (zh) | 一种火药燃气成分测试系统 | |
| CN202177600U (zh) | 粉尘含量在线监测装置 | |
| RU225921U1 (ru) | Газоанализатор стационарный взрывозащищённый с защитой от фальсификации результатов измерений | |
| CN208400286U (zh) | 一种复合气体检测装置 | |
| CN205607948U (zh) | 甲烷一氧化碳检测报警仪 | |
| CN207352753U (zh) | 一种便携式多气体检测仪 | |
| Sekhar et al. | Packaging and testing of a hydrogen safety sensor prototype | |
| US20160343459A1 (en) | Gas monitoring system and method for nuclear reactor | |
| CN115308288A (zh) | 一种抗多种气体干扰的一氧化碳传感器及检测方法 | |
| CN208383829U (zh) | 一种复合式气体检测报警仪 | |
| CN202956367U (zh) | 一种有毒有害气体快速检测仪 | |
| CN202393761U (zh) | 煤矿用低浓度甲烷传感器 | |
| CN105181753A (zh) | Cth1000a一氧化碳测定器 | |
| CN209858559U (zh) | 一种新型火药燃烧烟气成分测试装置 | |
| RU2253108C1 (ru) | Устройство для контроля концентраций опасных газов | |
| Al-Okby et al. | Testing and Integration of Commercial Hydrogen Sensor for Ambient Monitoring Application | |
| CN218097842U (zh) | 一种烟道气体监测装置和系统 | |
| CN202453317U (zh) | 一种甲烷氧气两参数报警仪 | |
| CN202855036U (zh) | 一种气体报警器 | |
| CN221856707U (zh) | 一种油井油压硫化氢检测远传装置 | |
| CN220356985U (zh) | 具备就地显示有毒有害多气体监测装置 | |
| CN201035018Y (zh) | 烟草行业用温湿度磷化氢测量装置 |