SU1257242A1 - Стенд дл поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике безопасности на угольных шахтах, в частности к средствам газовой защиты. Цель изобретени  - повьшение точности и экспресности поверки и настройки стенда. Дл  этого стенд снабжен емкостью (Е) 1 с.чистым возду- хом и допол.нительными Е 3 с чистым метаном с механизмом дл  периодической их установки (МПУ) между источником 23 излучени  и фотоприемником (ФП) 24, установленных на концах С-образного повер емого сигнализатора . Противоположные стенки Е 1 и 3 О €

Description

выполнены из прозрачных дл  инфракрасного излучени  .одинаковых параллельных пластинок 13-16. К Е 1 и 3 сбоку от пластинок 13-16 подсоединены открытыми концами 17 и 18 установленные в корпусе 5 сильфоны 11 и 12. Их глухие концы 19 и 20 удалены вбок от емкостей. ФП 24 через усилитель 29 соединен с бло- ,ком 30 индикации и регистрации. Сначала с помощью МПУ между источником 23 и ФП 24 устанавливают Е 1. Силь- фон 11 обеспечивает в ней давление, равное атмосферному. Излучение,, проход  через атмосферу чистого возИзобретение относитс  к технике безопасности на угольных шахтах, а именно к автоматическим системам и средствам газовой защиты, их метрологическому обеспечению, и может быть использовано при поверке и настройке шахтных инфракрасных сигнализаторов метана.

Цель изобретени  - повышение точности и экспрессности поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана.

На чертеже показан предлагаемый стенд дл  поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана.

Стенд состоит из емкости 1 с метаном ,2, емкости 3 с чистым воздухом 4 и дополнительных емкостей с метаном (на чертеже они не видны, так как показан осевой разрез стенд и перва  дополнительна  емкость находитс  со стороны читател  от плоскости чертежа, а втора  дополнительна  емкость находитс  за плоскостью чертежа). Емкости с метаном и чистым воздухом прикреплены к механизму дл  периодической их установки между источником и фотоприемником повер емого сигнализатора метана. На чертеже этот механизм показан в виде барабана 5, ось 6 которого закреплена в подшипниках 7 и 8 и приводитс  во вращение шаговым двигтелем 9, сигналы на который поступают из управл емого генератора 10.

57242

духа, Е 1, пластинки J3 и 14, попадает на ФП 24. Сигнал на ФП 24 равен нулю,, так как концентраци  метана в Е 1 равна нулю. Затем МПУ устанавливают поочередно в каждой повер емой точке Е 3, В этих случа х также излучение проходит через атмосферу чистого воздуха, Е 3 и пластинки 15 и 16. Сигнал на выходе ФП 24 соответствует концентрации .метана. Число Е 3 в стенде равно числу повер емых в сигнализаторе метана точек. За счет быстрой и точной смены Е 3 врем  поверки увеличиваетс  при этом в несколько раз. 1 ил.

В состав стенда вход т также сильфоны 11 и 12 (два других сильфо- на, как и дополнительные емкости с метаном, на чертеже не видны). Про5 тивоположные стенки емкостей с метаном и чистым воздухом вьшолнены из прозрачных дл  инфракрасного излучени  источника пластинок 13-16 (4 пластинки дополнительных емкос10 тей с метаном не видны), которые установлены параллельно друг другу. Сильфоны 11 и 12 выполнены глухими и открытыми концами 17 и 18 подсоединены к емкост м 1 и 3 сбоку от

S5: пластинок 13-16 так, что.их глухие концы 19 и 20 удалены вбок от ем- костей.

В состав стенда входит та.кже повер емый сигнализатор 21 метана,

20 состо щий из С -образного корпуса 22, на концах которого установлены источник 23 инфракрасного излучени  и ф отбприемник 24. Перед источником 23 и фотоприемником 24 в корпусе 22

25 выполнены окна закрытые плас : инками 25 и 26 также прозрачными дл  инфракрасного излучени  источника 23. Пластинки 25 и 26 и пластинки 13-16 емкостей выполнены из одинакового

30 материала (например, из инфракрасного стекла или иртрана) и имеют одинаковую толщину d . База измерени  В сигнализатора, или рассто ние между внутренними поверхност ми плг1стинок

35 25 и 26 равна сумме

2L+B + 2d , (-j

где

L e d рассто ние между поверхнос т мн пластинок 25 и 13 или 14 и 26;

толщина сло  чистого воздуха в емкости 1 между пластинками 13 и 14j толщина пластинки. Источник излучени  23 подключен к подогревателю 27, который соедине с первым выходом блока 28 питани . Выход фотоприемника через нормирующий усилитель 29 соединен с блоком 30 индика1щи и регистрации. Питание с второго выхода блока 28 подаетс  также на нормирующий усилитель 29, фотоприемник 24 и блок 30 индикации и регистрации.

Поверка и настройка шахтного сигнализатора метана на стенде осуществл етс  следующим образом.

С повер емого сигнализатора 21 снимают пластинки 25 и 26 (поэтому они показаны пунктиром) и устанавливают сигнализатор, как показано на чертеже. Из управл емого генератора 10 на шаговый двигатель 9 подают пачку импульсов, под действием которых двигатель 9 поворачивает ось 6 так, чтобы емкость 1 с чистым воздухом 2 стала посередине между источником 23 и фотоприемником 24. Сильфом 11 обеспечивает в емкости 1 давление, равное атмосферному, т.е. сильфон  вл етс  компенсатором давлени  дл  емкостей с чистым воздухом и метаном. На этом подготовительный этап заканчиваетс .

После этого .подают питание из блока 28 на подогреватель 27, фотоприемник 24, нормирующий усилитель 29 и блок индикации и регистрации. Инфракрасное излучение от источника 23 проходит через атмосферу (поверка производитс  в помещении с чистым воздухом при нормальном дл  данного сигнализатора давлении и температуре чистого воздуха путь L , затем путь cJ через пластинку 13, затем путь Е через атмосферу чистого воздуха в герметичной емкости 1, затем путь d через пластинку 14 и далее проходит путь L через атмосферу чистого воздуха и попадает на фотоприемник 24. На этом этапе (настройки нул  сигнализатора) концентраци  метана на пути В инфракрасного излу0

5

0

5

чени  от источника 23 до фотоприемника 24 равна нулю, и сигнал с фотоприемника соответствует нулевой концентрации или нулю шкапы. Если напр жение питани  с блока 28 соответствует норме, то измен ют уставку нормирующего усилител  29 и вывод т на нуль блок 30. Если до этого напр жени  на выходах блока 28 не соответствовали норме, то привод т их сначала к нормальным значени м и только после этого измен ют уставку усилител  29 и вывод т на нуль блок 30, На этом этап настройки нул  заканчиваетс .

Подают из генератора 10 на двигатель 9 пачку импульсов, под действием которой двигатель 9 поворачивает ось 6 на 180 , и между источником 23 и фотоприемником 24 устанавливаетс  емкость 3 с чистым метаном 4. Теперь (на этапе поверки сигнализатора в первой точке шкалы) излучение от источника 23 проходит путь L по воздуху, путь cJ через пластинку 15, путь 2 через метан, путь J через пластинку 16, путь L , по воздуху. Сигнал с фотоприемника 24 соответствует концентрации метана С, , равной

е.

2Lt2d4C

юог-|чоо7о. . (2)

Значение концентрации однозначно определ етс  соотношением размеров В и 6, , так как, если удалить боковые пластинки с емкост ми с метаном , последний равномерно перемещаетс  с воздухом, создав эту концентрацию (при условии замкнутого объема определенной величины).

Рассто ни  В, L и d определ ют „ до начала работы, например микрометром с относительной погрешностью 0,05%. Поэтому концентрацию метана

на базе измерени  6 по формуле (2) вычисл ют с относительной погрешностью около 0,1%. Так, например, если перва  точка шкалы соответствует концентрации метана 1,5% абсолютных по метану, то по формуле (2) она вычисл етс  с погрешностью 1,5+ +0,0015% по метану, что значительно превосходит точность любых образцовых метанометров (точность по формуле (2) более чем в 100 раз превышает точность образцового метанометра). На этом этапе измен ют коэффициент

усилени  нормирующего усилител  29 на начальном участке шкалы до тех пор, пока показани  блока 30 не совпадут с вычисленной по формуле (2) концентрацией метана С, . На этом этап поверки в первой точке шкалы заканчиваетс .

Далее снова с генератора 10 на двигатель 9 подают пачку импульсов, .под действием которой он поворачива- ет вал на 90° и устанавливает между источником 23 и фотоприемником 24 первую дополнительную емкость с метаном , у которой пластинки расположены на рассто нии Eg друг от друга соответствующем концентрации метана С g во второй повер емой точке шклы по формуле

Е, С2 оо7„.

(3)

Как и ранее относительна  погрешность расчета концентрации Cj по (3) примерно равна 0,1%. Так, например , дл  точки шкалы это состав л ет 3+0,003 абс.% по метану.

На этом этапе измен ют коэффициент преобразовани  нормирующего усилител  29 на втором повер емом участке шкалы до тех пор, пока показани  блока 30-не совпадут с вычисленной по формуле (3) концентрацией метана С если показани  блока индикации Cj то увеличивают-коэффициент преобразовани  усилител  и наоборот. На этом этап поверки во второй точке шкалы заканчиваетс .

Снова с генератора 10 на двигатель 9 подают пачку импульсов, под действием которых двигатель 9 повора чивает вал 6 на 180 и устанавливает между источником 23 и фотоприемником 24 вторую дополнительную емкость с метаном, у которой пластинки расположены на рассто нии дру1 от , соответствующем концентрации метана С в третьей повер емой точке шкалы по формуле

е,

(007„,

(4)

Как и дл  других двух точек относительна  погрешность расчета концентрации Cj по (А) примерно равна 0,1%Ф Так, например, дл  точки шка- ЛЬ 4,5% это составл ет .t ±0,0045 абс.% по метану. На этом этапе измен ют коэффициент усилени 

нормирующего усилител  29 на третьем повер емом участке шкалы да тех пор, пока показани  блока 30 Не совпадут с вычисленной по (4) концентрацией метана С,,

Если сигнализатор настраиваетс  на нуль и повер етс  в трех точках шкалы, то в состав стенда входит одна емкость с чистым воздухом и три емкости с метаном с различными рассто ни ми между внутренними сторонами пластиной Е,, BI и С а , св занными с концентраци ми метана в повер емых точках С|

и С а по формулам

(2), (3) и (4), В общем случае число емкостей с метаном в стенде равно числу повер емых в сигнализаторе метана точек. Дл  распространенной в абсорбционных инфракрасных сигнализаторах метана базы изменени  Ь 250 мм, диапазона измерени  содержани  метана от О до 5% и повер емых точек 1,5, 3 н 4,5% рассто ни  между внутренними параллельными сторонами пластинок емкостей с метаном составл ют соответственно 3,75, 7,5 мм и 11,25 мм.

Предлагаемый стенд позвол е:т по сравнению с известными не только исключить необходимость применени  образцового анализатора метана., увеличить точность поверки и в несколько раз уменьшить врем  поверки,) а также одновременно упростить другие узлы стенда (исключить краны, побудители расхода, камеры дл : ме- тано-воздушной смеси, специальные помещени  с вентил цией дл  отвода метана и смеси и т.п.), а также устранить погрешности, св занные с невозможностью равномерно перемещать метан с воздухом, и упростить стенд путем устранени  приспособлений дл  перемешивани . Малые габариты стенда, емкостей с воздухом и метаном и герметичность емкостей позвол ют примен ть его в любых помещени х и не требуют баллонов с метаном и непрерывного их пополнени , св занного с расходом метана . в известных стендах..

Claims (1)

1. Формула изобрете:ни 

   Стенд дл  поверки и настройки шахтных сигнализаторов метана, содержащий емкость с метаном и повер емый сигнализатор метана, о т л и71257242 8

   чающийс  тем, что, с целью лизатора метана, причем противопо- повышени  точности и экспрессности ложные стенки емкостей выполнены из поверки и настройки, он снабжен ем- прозрачньш дл  инфракрасного излу- костью с чистым воздухом, дополни- чени  источника одинаковых пластительными емкост ми с метаном и меха-5 нок, установленных параллельно друг низмом с сильфонами дл  периодичес- другу, а сильфоны выполнены глухими кой установки емкостей с метаном и открытыми концами подсоединены и чистым воздухом между источником к емкост м сбоку от и фотоприемником повер емого сигна- нок.