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.
Известна диафрагма переменного сечения для регулирования расхода газа, в корпусе которой установлены кинематически связанные с подвижным регулирующим элементом затворные пластины, имеющие форму конуса и установленные между корпусом и регулирующей гайкой (авторское свидетельство СССР №467230, кл. G01F 1/00, опубликовано в 1975 г.). Недостатком этого устройства является неопределенность размеров образуемого затворными пластинами проходного сечения трубопровода, что не позволяет измерять расход газа.
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.
При измерениях на замерных устройствах с диафрагмой используют переносной или стационарный приборы БЭПР-ТВ и U-образный манометр.
К недостаткам известного устройства для измерения расхода газа в трубопроводе следует отнести невозможность прямого измерения таких параметров газового потока в газопроводе, как его давление, концентрацию газа и температуру. Для определения указанных параметров требуется использовать сложную систему зависимостей и номограмм, построенных по результатам предварительных исследований.
Техническим результатом полезной модели является повышение информативности измерений за счет увеличения количества измеряемых параметров потока газа и автоматической выдачи их потребителю информации.
Предложено устройство для измерения параметров метановоздушной смеси в дегазационном трубопроводе, встраиваемое в прямой участок трубопровода, содержащее корпус с установленной внутри диафрагмой, имеющей осевое отверстие, и отверстия в корпусе, расположенные с обеих сторон диафрагмы и соединенные с датчиком дифференциального давления.
Отличием является то, что оно снабжено герметичным блоком, в который 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.
Отличием является также то, что выходы датчиков могут быть соединены с электронным вычислительным блоком, например с персональным компьютером (ПЭВМ).
Предложенное устройство, кроме расхода газа, может определять такие параметры потока, как давление, температуру и концентрацию метана. Данные параметры автоматически обрабатываются и выдаются потребителю без его участия в их определении. Устройство может быть использовано как для контроля потока газа, так и для контроля
исправности трубопровода в связи с тем, что герметичное исполнение блока датчиков исключает вероятность подсосов из окружающей атмосферы.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид устройства для измерения параметров метановоздушной смеси в дегазационном трубопроводе, на фиг.2 приведен общий вид устройства в разрезе, на фиг.3 - узел А на фиг.2.
Устройство для измерения параметров метановоздушной смеси встраивается в прямой участок дегазационного трубопровода и содержит корпус 1, внутри которого имеется диафрагма 2 с сужающим отверстием 3. На корпусе установлен герметичный блок 4, в котором установлены датчики. Фланцами 5 корпус герметично соединен с дегазационным трубопроводом. По обе стороны диафрагмы 2 корпус имеет отверстия 6 и 7, расстояние от которых до диафрагмы принято в соответствии с действующей Методикой и зависит от диаметров трубопровода и диафрагмы. Данные отверстия предназначены для измерения расхода газа и с ними связан датчик дифференциального давления 8, установленный в блоке датчиков. Внутренняя полость корпуса устройства разделена диафрагмой 2 по ходу струи газа на часть I - до диафрагмы и часть II - после диафрагмы. В герметичном блоке 4 установлены также датчик 9 абсолютного давления и датчики 10 контроля концентрации метана и температуры, измеряющие параметры газового потока во внутренней полости устройства до диафрагмы 2 (часть I).
Для контроля параметров метановоздушной среды устройство встраивают с помощью фланцев 5 в прямой участок трубопровода и укомплектовывают его всеми необходимыми датчиками. Метановоздушная струя поступает в устройство, и на диафрагме 2 за счет наличия в ней отверстия 3 происходит сужение потока. Датчик дифференциального давления 8 измеряет перепад давления на диафрагме и определяет расход газа, а датчики 9 и 10 замеряют абсолютное давление газа, температуру его и концентрацию метана. От датчиков данная информация поступает в вычислительный блок (не показан), где
происходит автоматическая обработка ее, и готовые данные в течение 10-15 с поступают на табло.
В конструкции устройства может быть использован датчик метана MSH-P-HC конструкции фирмы «Dynament Limited», который содержит электронное и программное обеспечение с внутренней памятью и может иметь аналоговый и цифровой выходы, что дает пользователю максимальную свободу действий, в том числе работать с другими газами, кроме метана.
Для измерения перепада давления и расхода газа могут быть использованы датчики 26РС фирмы «Honeywell», а для измерения давления - датчики ST компании «Honeywell». Указанные датчики имеют усиленный выходной сигнал, который позволяет отказаться от внешних усилителей, защиту от переполюсовки питающего напряжения и время срабатывания менее 500 мкс, что позволяет применять их для измерения быстроизменяющихся сигналов.
Данные датчики выпускаются с тремя стандартными выходами - (0,5-4,5) В при питании от 5 В, (0,5-4,5) В при питании от 7-35 В, (4-20) mA при питании 9,5-35 В. Погрешность измерения 1% на всех диапазонах измерения.
Опытный образец устройства для измерения метановоздушной смеси в дегазационном трубопроводе прошел промышленные испытания и в настоящее время ведется разработка рабочей документации для освоения производства.