УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ДЕГАЗАЦИОННОМ ТРУБОПРОВОДЕ

Полезная модель относится к горному делу, а именно к устройствам для контроля параметров дегазируемой смеси, отводимой по трубопроводам, и может быть использована в дегазационных системах угольных шахт.
Известно устройство для измерения расхода отсасываемого метана на дегазационных скважинах и газопроводах с использованием стационарных или переносных приборов и замерных блоков с диафрагмами, встроенными в газопровод. Замерное устройство с диафрагмой располагается на прямом участке газопровода, при этом минимальная длина прямого участка до и после диафрагмы выбирается в зависимости от типа и модуля сужающего отверстия (Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт. РД-15-09-2006. - М., 2006. - с. 214-216). Состояние диафрагмы и ее аэродинамическое сопротивление определяют, как правило, во время проведения вакуумно-газовой съемки в дегазационном трубопроводе.
К недостаткам известного устройства для измерения расхода газа в трубопроводе следует отнести низкую точность измерения расхода, низкий динамический диапазон измеряемого расхода, увеличение аэродинамического сопротивления трубопровода дегазационной сети.
Известно устройство для измерения параметров метановоздушной смеси в дегазационном трубопроводе (патент №78865, заявка №2008128058, дата приоритета 09.07.2008, дата публикации 10.12.2008, класс МПК E21F 7/00, G01F 1/20). Известное устройство содержит корпус с установленной внутри диафрагмой, имеющей осевое отверстие, и отверстие в корпусе, расположенные с обеих сторон диафрагмы и соединенные с датчиком дифференциального давления. Устройство снабжено герметичным блоком, в котором помещены датчики абсолютного и дифференциального давления, концентрации метана и температуры, причем датчики абсолютного давления, концентрации метана и температуры соединены с внутренней полостью устройства, расположенной до диафрагмы.
Недостатком известного устройства является невозможность измерения дополнительных параметров потока воздуха, например кислорода и окиси углерода.
Техническим результатом полезной модели является увеличение количества измеряемых параметров воздушного потока, расширение динамического диапазона и точности измерения скорости потока.
Предложено устройство для измерения параметров метановоздушной смеси в дегазационном трубопроводе включающее корпус с фланцами, герметичный блок с расположенными в нем датчиками абсолютного давления, концентрации метана, соединенные с внутренней полостью корпуса.
Отличием является то, что корпус выполнен сквозным, в герметичном блоке дополнительно установлены датчики кислорода и окиси углерода и блок обработки информации с возможностью вывода информации на дисплей и к диспетчеру, в полости корпуса установлен блок измерения скорости потока воздуха состоящий из датчика измерения скорости воздуха и датчика температуры.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе, на фиг. 2 показан узел A, на фиг. 3 показан вид сбоку, на фиг. 4 показан вид устройства сверху.
Устройство для измерения параметров метановоздушной смеси содержит корпус 1 с фланцами 2 для закрепления устройства в прямом участке трубопровода. На корпусе установлен герметичный блок 3. Герметичный блок 3 содержит блок сбора и обработки информации 4, датчик абсолютного давления 5, датчик метана 6, датчик кислорода 7, датчик окиси углерода 8. В полости корпуса 1 установлен блок измерения скорости потока воздуха состоящий из датчика измерения скорости воздуха 9 и датчика температуры 10.
Устройство для измерения параметров метановоздушной смеси работает следующим образом. Устройство с помощью фланцев 2 герметично встраивается в прямой участок трубопровода. Блок измерения скорости потока воздуха, состоящий из датчика скорости воздуха 9 и датчика температуры 10 выведен в полость корпуса устройства. Струя метановоздушной смеси поступает в устройство и при движении охлаждает датчик скорости 9. Охлаждаясь, датчик скорости 9 увеличивает потребление энергии для нагрева, при этом увеличивается показатель мощности. Именно на измерении изменения количества подводимой мощности в зависимости от скорости газового потока основан принцип действия блока измерения скорости потока воздуха. Количество дополнительной мощности эквивалентно скорости воздействующего потока на датчик скорости 9. Пересчет значения подведенной мощности в значение скорости (преобразование поступивших от датчиков сигналов) производится в блоке обработки информации 4 и готовые данные поступают на дисплей 11 и к диспетчеру (не показано). В случае отсутствия движения воздушного потока значение необходимой мощности для поддержания температуры остается постоянной. Датчик температуры 10 измеряет температуру газовоздушной смеси.
Устанавливая блок измерения скорости непосредственно в полость корпуса с выводом датчика температуры 10 и датчика измерения скорости воздуха 9 увеличиваем точность измерения скорости потока воздуха и расширяем динамический диапазон измерения скорости, что при использовании диафрагмы невозможно. Снижается влияние устройства на аэродинамическое сопротивление трубопровода за счет того, что отсутствует диафрагма. Используется совершенно другой принцип измерения.
За счет отсутствия диафрагмы внутри трубы снижается сопротивление сети при откачивании метановоздушной смеси и за счет этого используется насос меньшей мощности (не показан). Следовательно снижается потребление электроэнергии, уменьшаются затраты на производстве. Использование заявляемого устройства для измерения параметров метановоздушной смеси позволяет получить дополнительный экономический эффект.
Датчики абсолютного давления 5 и концентрации метана 6 замеряют абсолютное давление газа и концентрацию метана. А датчики кислорода 7 и окиси углерода 8 измеряют содержание кислорода и окиси углерода в воздушной струе за счет чего достигается увеличение количества измеряемых устройством параметров воздушной струи.
В качестве датчика измерения скорости воздуха могут быть использован датчик HEL-705-T-1-12-C1 фирмы Honeywell.
В качестве датчика абсолютного давления может быть использован датчик ВМР085 http://avislab.com/blog/bmp085.
Наиболее подходит для использования в устройстве датчик метана марки CH-A3 http://alphasence.ru/products.html.
В устройстве используются датчик кислорода и датчик окиси углерода соответственно марок O2-A3 и GS+4CO (http://www.deltainfo.ru/category/gazoanalizatory-kisloroda-02 и http://russian.alibaba.com/products/carbon-monoxide-stnsor.html)
Существенные признаки заявленной формулы полезной модели, как видно из приведенных выше данных, находятся в причинно-следственной связи с заявленным техническим результатом, а также позволяют получить дополнительный экономический эффект при его использовании.
Опытный образец заявляемой полезной модели изготовлен на предприятии и успешно прошел промышленные испытания. Идет подготовка для серийного производства устройства для измерения параметров метановоздушной смеси.