УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно, к технике безопасности и охране труда при разработке полезных ископаемых, и может быть использована для определения весовой концентрации взвешенных частиц пыли в шахтном воздухе.
Известен пылемер, в основу работы которого положен объемно-денситометрический метод измерения (авторское свидетельство СССР № 208327, кл. G 01 N 15/02, опубликовано в 1968г.). Известный пылемер содержит корпус, в котором помещены источник и приемник света, вторичный прибор, фильтровальная лента с защитной пленкой, классификатор пыли и насосное устройство. Запыленный воздух с помощью насосного устройства просасывают через пылемер, где происходит осаждение частиц пыли на фильтровальную ленту.
Измерение запыленности воздуха ведут по светопоглощающей способности пятна пыли на ленте.
Основным недостатком известного пылемера является низкая точность измерения (±15%), т.к. на получаемый результат существенное влияние оказывают такие факторы, как петрографический состав пыли, влажность и зольность ее.
Известно устройство для измерения запыленности воздуха, где об объемной концентрации дисперсной фазы аэрозоля судят по результатам измерения э.д.с., наведенной на электродах после зарядки частиц пыли униполярным импульсным коронным разрядом (авторское свидетельство СССР № 409126, кл. G 01 N 27/62, опубликовано в 1973г., Б. № 48 и авторское свидетельство № 748192, кл. G 01 N 15/00, опубликовано в 1980г., Б. № 26).
Недостатком известного пылемера, в основу которого заложен указанный принцип измерения запыленности, является низкая точность и надежность при использовании его в условиях шахт, где относительная влажность воздуха достигает
100% и происходит «отекание» электрических зарядов с электродов и частиц пыли.
Известен пылемер для измерения весовой концентрации аэрозольных частиц пыли в шахтном воздухе, содержащий две трубки с зарядными камерами и
коронирующими электродами, подсоединенные к всасывающему вентилятору, и измерительный блок с регистрирующим прибором (индикатором) выполненный в виде катушек индуктивности, соединенных по мостовой схеме (авторское свидетельство СССР № 1321832, кл. Б 21 F 5/00, опубликовано в 1987г., Б. № 25). Принцип действия пылемера заключается в том, что потоки воздуха в трубках ионизируют с помощью коронирующих электродов, а затем пропускают их одновременно через измерительный блок, при этом наводится электрический ток и регистрирующий прибор показывает значение концентрации пыли. Обязательным условием нормальной работы известного пылемера является равенство расходов воздуха в трубках. В действительности, по мере отложения пыли на фильтре возрастает аэродинамическое сопротивление в одной трубке и происходит снижение расхода очищенного воздуха, проходящего по ней, и степени ионизации этого потока, что влияет на величину электрического тока в измерительном блоке и, следовательно, на точность измерения.
Предложено устройство для измерения запыленности воздушного потока, включающее побудитель тяги, канал для отсоса запыленного воздуха с фильтром на входе в него и измерительный блок с индикатором. Отличием предложенного устройства является то, что в канале для отсоса запыленного воздуха между фильтром и побудителем тяги установлен датчик расхода воздуха, соединенный с измерительным блоком, причем в качестве побудителя тяги используют центробежный вентилятор.
Основными преимуществами предложенного пылемера являются простота конструкции, быстрота измерения концентрации пыли в воздухе и высокая точность (±5%).
По сравнению с прототипом, в предложенном пылемере не требуется производить ионизацию воздуха и проводить одновременно измерения по двум потокам воздуха с последующим сравнением результатов.
Конструктивное выполнение устройства для измерения запыленности воздуха поясняется чертежом, где приведена его принципиальная схема.
Устройство содержит канал I для отсоса загрязненного воздуха, соединенный с побудителем тяги 2, на всасывающем конце которого установлен фильтр 3. В канале между фильтром и побудителем тяги установлен датчик расхода воздуха 4, соединенный электрически с измерительным блоком 5 с индикатором 6. В качестве побудителя тяги используют центробежный вентилятор, характеристика которого представлена зависимостью производительности от аэродинамического сопротивления вентиляционной сети, которая в данном случае представлена каналом 1 с датчиком расхода воздуха 4 и фильтром 3.
Поток запыленного воздуха под действием депрессии, создаваемой побудителем тяги 2, поступает в канал 1, при этом содержащаяся в потоке воздуха пыль оседает на фильтр 3, а очищенный воздух по каналу проходит через датчик расхода воздуха 4, побудитель тяги 2 и выходит в атмосферу. Датчик расхода регистрирует объем проходящего воздуха в заданный период времени и передает эти данные в измерительный блок 5. Пылемер предварительно тарируют по расходу воздуха от аэродинамического сопротивления фильтра при постоянной депрессии с функциональной зависимостью
Q=f(r),
где Q - расход воздуха, л/мин;
2
r - аэродинамическое сопротивление фильтра, Н·с/м.
Аэродинамическое сопротивление всасывающего канала пылемера является постоянной величиной, в связи с чем уменьшение расхода воздуха зависит только от изменения аэродинамического сопротивления фильтра вследствие отложения на нем пыли. Данные тарировки вводят заранее в измерительный блок, где производится
3
3
определение текущей величины аэродинамического сопротивления фильтра во времени, сравнение ее с данными тарировки и перевод полученных данных в значение концентрации' пыли в единице объема воздуха (мг/см или мг/м).
2
Датчик расхода воздуха и измерительный блок с индикатором могут быть использованы от известных газоанализаторов, выпускаемых в России (газоанализаторы серии ГИАМ-14 и 15, ПГА-СО и др.) и за рубежом (прибор Р 2191-КР, АТW-41 и др.).
В опытных образцах предлагаемого пылемера были использованы датчик расхода воздуха и измерительный блок фирмы «MICRO SWITCH a Honeywell Division».
3
3
В процессе лабораторных испытаний были проведены измерения концентрации пыли в потоках воздуха в предложенном пылемере и, для сравнения, с использованием пылемера ДПВ-2 и весового метода. Исследовались потоки воздуха с содержание пыли от 70 мг/м до 520 мг/м. Ошибка измерения предложенным пылемером не превысила ±5%. Устройство для измерения запыленности воздушного потока имеет простое конструктивное исполнение и обеспечивает проведение замеров в короткие сроки и с достаточной точностью.