УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРИБОРОВ И ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ АЭРОГАЗОВОГО И ПЫЛЕВОГО КОНТРОЛЯ ШАХТНОЙ АТМОСФЕРЫ
TESTING DEVICE OF INSTRUMENTS AND ELEMENTS OF SYSTEMS OF AIR-AND-GAS AND DUST CONTROL OF WELL ATMOSPHERE

Изобретение относится к техническим средствам обеспечения безопасности на угольных шахтах и может быть использовано для испытания приборов и элементов систем аэрогазового и пылевого контроля шахтной атмосферы, применяемых в угольной промышленности.
Известен стенд для испытания воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания /ДВС/, включающий средства имитации подвода и отвода воздуха [1]. Однако на данном стенде технически невозможно имитировать реальные условия пылевого и газового состава шахтной атмосферы. Так как данный стенд предназначен только для имитации пылевого состава атмосферы.
Наиболее близким к заявляемому устройству является стенд для испытания воздухоочистителя двигателя внутреннего сгорания [2], включающий испытательную камеру, вытяжную трубу, сообщающуюся с этой камерой, пылевую камеру для установки на воздухозаборнике воздухоочистителя и сообщенную с испытательной камерой, термометр, размещенный в верхней крышке камеры, средство подогрева воздуха, укрепленное на боковых стенках камеры. Устройства для измерения фракционного состава пылевоздушной смеси и определения степени концентрации пыли соединены с пылевой камерой и отводящим трубопроводом для сообщения последнего с воздухоочистителем. На данном трубопроводе размещен вакуум-насос, а до него последовательно установлены термометр, абсолютный фильтр, до и после которого размещены манометры, расходомер и запорный кран, и анемометр. Выход системы подачи пыли сообщен с пылевой камерой, а устройства для создания заданной влажности воздуха - с испытательной камерой. Пылевая камера имеет элементы для создания заданного направления пылевоздушного потока, выполненные в виде направляющих пластин, которые размещены на стенках и/или по объему этой камеры. Пластины выполнены съемными с возможностью изменения пространственного положения каждой пластины. Стенд снабжен блоком управления положением пластин посредством соответствующего привода и передачи, сообщенного с направляющими пластинами.
Данный стенд выполнен в общепромышленном исполнении и не может быть применен для испытаний приборов и элементов систем пылевого и газового состава шахтной атмосферы, так как реальные условия состояния проветриваемых горных выработок характеризуются наличием взрывоопасных концентраций метановоздушной газовой среды и угольной пыли.
Техническим результатом реализации заявляемого изобретения является полная имитация реальных условий эксплуатации приборов и элементов систем пылевого и газового состава шахтной атмосферы с учетом фактора взрывоопасности метановоздушной газопылевой среды. Это достигается тем, что устройство снабжено системой ввода газа, а испытательная камера выполнена тороидальной формы и представляет собой герметичный замкнутый воздуховод, выполненный во взрывобезопасном исполнении, внутри которого расположены испытываемые приборы и элементы систем аэрогазового и пылевого контроля, и вентилятор с регулируемой скоростью потока воздушной струи, при этом измерительная станция дополнительно снабжена газоанализатором, трубкой полного давления Пито, психрометром и аспиратором, причем каждый из датчиков измерительной станции установлен внутри испытательной камеры, через соответствующие вводные устройства, выполненные во взрывобезопасном исполнении.
На чертеже представлена схема устройства для испытания приборов и элементов систем аэрогазового и пылевого контроля шахтной атмосферы.
Устройство для испытания приборов и элементов систем аэрогазового и пылевого контроля шахтной атмосферы состоит из испытательной камеры (ИК) 1, представляющей собой герметичный воздуховод тороидальной формы, выполненный во взрывобезопасном исполнении, внутри которого последовательно расположены испытываемые приборы и/или элементы систем пылевого и аэрогазового контроля 2, устанавливаемые в ИК через монтажный люк 3, далее установлены вентилятор 4 с регулируемой скоростью потока воздушной струи, устройство создания заданного направления пылевоздушного потока, выполненного в виде направляющих пластин 5, система дозированной подачи пыли, состоящая из закрепленного снаружи испытательной камеры дозатора пыли 6 с электрическим приводом 7, весовой емкостью для пыли 8 и подающим шнеком 9, вводным пылетрубопроводом 10 с распылителем 11. Устройство создания заданной влажности воздуха сообщено с испытательной камерой и выполнено в виде автономного узла, закрепленного снаружи испытательной камеры 1, и представляет собой бачок с водой 12, имеющий вводной трубопровод 13 с запорным краном 14 и капиллярной системой 15 на свободном конце трубопровода, введенном в испытательную камеру, для подачи в нее воды. Устройство для создания и поддержания заданной температуры, выполненное в виде типового нагревательного элемента 16 установлено внутри ИК. Устройство ввода газа сообщено с ИК и представляет собой газовый баллон 17 с редуктором 18, запорным вентилем 19 и впускным трубопроводом 20.
Для осуществления мониторинга и фиксации параметров газопылевой среды в испытательной камере 1 используется измерительная станция 21, включающая последовательно установленные измерительные приборы. Аспиратор, используемый для определения степени концентрации пыли в атмосфере испытательной камеры, состоящий из трубопровода 22 внешнего поглотителя (фильтр) 23 и расходомера 24, и насоса 25. Отбор проб осуществляется непосредственно в зоне 2 установки испытываемых приборов и/или элементов систем пылевого и аэрогазового контроля и прокачивается через внешний поглотитель (фильтр) 23 и расходомер 24 с помощью насоса 25. Дифференциальный манометр 26 служит для определения скорости воздушного потока и объемного расхода в газопылевом потоке в комплексе с напорной трубкой Пито 27. Трубка Пито 27 присоединена к дифференциальному манометру 26 одной своей стороной и введена в ИК, непосредственно в зону установки испытываемых приборов и/или элементов систем пылевого и аэрогазового контроля 2 другой стороной. В измерительную станцию также входят термометр 28 и психрометр 29, для контроля заданного режима температуры и влажности газопылевой среды в ИК соответственно, а также анемометр 30, служащий для измерения скорости газопылевого потока, и газоанализатор 31, служащий для определения процентного содержания газов в ИК, причем каждый из измерительных датчиков 32 - термометра, 33 - психрометра, 34 - анемометра, 35 - газоанализатора установлены внутри испытательной камеры 1 через вводные устройства 36, выполненные во взрывобезопасном исполнении. Все приборы измерительной станции подключены к блоку управления испытательным процессом.
Устройство для испытания приборов и элементов систем аэрогазового и пылевого контроля шахтной атмосферы работает следующим образом. Испытываемые (предлагаемые для сравнительных испытаний) приборы и/или элементы систем пылевого и аэрогазового контроля 2, через монтажный люк 3, устанавливают внутри испытательной камеры 1. Включают вентилятор с регулируемой скоростью потока 4, который приводит в движение воздушную струю, циркулирующую по испытательной камере 1. Заданное направление воздушного потока в испытательной камере создается направляющими пластинами 5, и таким образом моделируются различные реальные условия, имеющие место в шахтной атмосфере.
Весовая емкость 8 заправляется заданной порцией пыли и включается дозатор пыли 6, закрепленный снаружи испытательной камеры. Подающий шнек 9 получает вращение от электрического привода 7 и осуществляет подачу пыли в ИК по вводному пылетрубопроводу 10 с установленным на его конце распылителем 11. Создание заданной влажности циркулирующей пылегазовоздушной струи производится открытием запорного крана 14 и подачей необходимого количества воды в ИК из бачка 12 по вводному трубопроводу 13 с капиллярной системой 15. Создание и поддержание заданной температуры осуществляется типовым нагревательным элементом 16, установленным внутри ИК. Необходимая концентрация газа (например, метана) для испытания приборов и/или элементов систем пылевого и аэрогазового контроля шахтной атмосферы 2 достигается путем ввода газа в ИК из газового баллона 17 с редуктором 18 открытием запорного вентиля 19 по впускному трубопроводу 20.
Измерительной станцией 21, включающей последовательно установленные эталонные измерительные приборы, производят контроль пылегазовоздушной струи.
Аспиратором определяют степень концентрации пыли. Это выполняется следующим образом. Через трубопровод 22 производится отбор проб воздуха из ИК непосредственно в зоне установки испытываемых приборов и/или элементов систем пылевого и аэрогазового контроля 2 и отобранные пробы воздуха прокачиваются через внешний поглотитель (фильтр) 23 и расходомер 24 с помощью насоса 25.
Дифференциальным манометром 26 в комплексе с напорной трубкой Пито 27 определяют скорость воздушного потока и объемного расхода в газопылевом потоке.
Трубка Пито 27 присоединена к дифференциальному манометру 26 одной своей стороной и коническим наконечником через вводное устройство введена в ИК, непосредственно в зону установки испытываемых приборов и/или элементов систем пылевого и аэрогазового контроля 2.
В измерительную станцию также входят термометр 28 и психрометр 29 для контроля заданного режима температуры и влажности газопылевой среды в ИК соответственно, а также анемометр 30, служащий для измерения скорости газопылевого потока, и газоанализатор 31, служащий для определения процентного содержания газов в ИК, причем каждый из измерительных датчиков 32 - термометра, 33 - психрометра, 34 - анемометра, 35 - газоанализатора установлены внутри испытательной камеры через вводные устройства 36, выполненные во взрывобезопасном исполнении. Все приборы измерительной станции подключены к блоку управления испытательным процессом.
Полученные значения с исследуемого прибора 2 сравниваются с достоверными показателями параметров контрольных приборов измерительной станции 21.
Таким образом, возможность создания в ИК атмосферы, наиболее приближенной к реальной шахтной атмосфере, а также возможность задавать и контролировать различные параметры микроклимата (температура, влажность, скорость движения воздуха, концентрация пыли и газа) позволяет получить сведения с датчиков с большей степенью достоверности контролируемых параметров.
Источники информации
[1] Авторское свидетельство СССР №1456816, кл. G01M 15/00, опубл. 07.02.89.
[2] Патент RU 2140065 С1, 6 G01M 15/00, опубл. 1999.11.20.