Контороль параметров рудничной атмосферы

Методические указания

 

к выполнению лабораторных занятий

по курсу:

"АЭРОЛОГИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ"

(для студентов горных специальностей

IV курса всех форм обучения)

 

Рекомендовано

На заседании кафедры ОТ

Протокол № 3 от 28.11.2008.

 

Утверждено

на заседании методсовета ДонГТУ

Протокол № 3 от 5.12.2008.

 

Алчевск

ДонГТУ

УДК 622.414

Методические указания к выполнению лабораторных занятий по курсу: "Аэрология горных предприятий" (для студ. горных спец. IV курса всех форм обуч.) / Сост.: Н.Ю. Бондаренко, Н.И. Горбунов, О.В. Князьков, – Алчевск: ДонГТУ, 2009. – 99 с.

Изложены цели, задачи, методики выполнения лабораторных занятий, контрольные вопросы.

Составители: Н.Ю. Бондаренко, ассист.,

Н.И. Горбунов, доц.,

О.В. Князьков, доц.

 

Відповідальний редактор: А.Г. Дородніков, доц.

Відповідальний за випуск: О.В. Князьков, доц.

 

УДК 622.414

Методичні вказівки до виконання лабораторних занять по курсу: "Аерологія гірничих підприємств" (для студ. гірничих спец. IV курсу всіх форм навч.) / Укл.: М.Ю. Бондаренко, М.І. Горбунов, О.В. Князьков, – Алчевськ: ДонДТУ, 2009. – 99 с.

Викладено цілі, задачі, методики виконання лабораторних занять, контрольні запитання.

Укладачі: М.Ю. Бондаренко, асист.,

М.І. Горбунов, доц.,

О.В. Князьков, доц.

 

Відповідальний редактор: А.Г. Дородніков, доц.

Відповідальний за випуск: О.В. Князьков, доц.

КОНТОРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ РУДНИЧНОЙ АТМОСФЕРЫ

 

1 Требования ПБ к приборам и аппаратуре для контроля содержания метана и углекислого газа

В зависимости от категории шахты по газу для контроля содержания метана и углекислого газа в действующих горных выработках должны применяться приборы и аппаратура, которые представлены в табл. 1.1.

 

Таблица 1.1 – Приборы и аппаратура для контроля содержания метана и углекислого газа в действующих горных выработках

 

Категории шахт по газу	Тип приборов (аппаратура)
Переносные эпизодического действия	Переносные автоматические на СН4	Стационарная автоматическая на СН4
на СН4	на СО2
Негазовые	+	+	–	–
I и II категории	+	+	+	–
III категории, сверхкатегорийные и опасные по внезапным выбросам	+	+	+	+

 

В шахтах III категории, сверхкатегорийных и опасных по внезапным выбросам контроль содержания метана у проходческих и выемочных комбайнов и врубовых машин должен производиться при помощи встроенных автоматических приборов.

В шахтах, опасных по внезапным выбросам, все рабочие, ведущие работы в тупиковых и очистных выработках и в выработках с исходящими вентиляционными струями, должны обеспечиваться индивидуальными сигнализаторами метана, совмещенными с шахтными головными светильниками.

При дистанционном управлении комбайнами и врубовыми машинами с пневмоприводом допускается контроль содержания метана при помощи стационарной аппаратуры или переносных автоматических приборов. Автоматическая стационарная аппаратура и встроенные приборы контроля содержания метана должны обеспечивать автоматическое отключение электроэнергии при недопустимой концентрации метана.

 

2 Требования ПБ к контролю концентрации метана

Контроль концентрации метана в газовых шахтах должен осуществляться во всех выработках, где может выделяться или скапливаться метан. Места и периодичность замеров устанавливаются начальником участка ВТБ и утверждаются главным инженером шахты. Результаты измерений концентрации метана, проведенных в течение смены, заносятся на доски. При этом должны выполняться следующие требования:

а) у забоев действующих тупиковых выработок, в исходящих вентиляционных струях тупиковых, очистных выработок и выемочных участков, по письменному заданию, замеры концентрации метана должны выполняться сменными руководителями работ участков, бригадирами (звеньевыми), работниками участка ВТБ.

При отсутствии автоматического контроля содержание метана замеры должны выполняться: в шахтах I и II категорий – не менее двух раз в смену, в шахтах III категории и выше – не менее трех раз в смену. Один из замеров должен выполняться в начале смены. При этом не реже одного раза в смену замеры должны выполняться работниками участка ВТБ.

При автоматическом контроле содержания метана при помощи только переносных приборов работники участка ВТБ должны выполнять замеры в шахтах I и II категорий – не реже одного раза в сутки, в шахтах III категории и выше – не реже одного раза в смену. В тупиковых выработках и на выемочных участках шахт III категории и выше, оборудованных стационарной автоматической аппаратурой контроля содержания метана, работники участка ВТБ должны выполнять замеры не реже одного раза в сутки;

б) в поступающих в тупиковые и очистные выработки и выемочные участки вентиляционных струях, в недействующих тупиковых и очистных выработках и их исходящих струях, в исходящих вентиляционных струях крыльев и шахт, а также на пластах, где выделение метана не наблюдалось, и в прочих выработках замеры концентрации метана должны выполняться работниками участка ВТБ не реже одного раза в сутки;

в) в машинных камерах замеры концентрации метана должны выполняться сменными должностными лицами участков или персоналом, обслуживающим камеры, не реже одного раза в смену и работниками участка ВТБ – не реже одного раза в сутки;

г) в стволах, переведенных на газовый режим, контроль концентрации метана должен осуществляться персоналом, указанным в первом абзаце подпункта а). При автоматическом контроле содержания метана при помощи только переносных приборов работники участка ВТБ должны выполнять замеры концентрации метана не реже одного раза в смену, при использовании стационарной автоматической аппаратуры – не реже одного раза в сутки.

При обнаружении неправильных показаний автоматической стационарной аппаратуры контроля содержания метана работник должен немедленно сообщить об этом горному диспетчеру и оператору АГК. Если неисправность в течение смены устранить нельзя, замеры концентрации метана следует выполнять с периодичностью, установленной для выработок, не оборудованных стационарной автоматической аппаратурой контроля содержания метана.

 

3 Требования ПБ к измерению скорости и расхода воздуха в горных выработках.

Для оценки качества воздуха, правильности его распределения по выработкам и определения газообильности шахт производятся проверка состава воздуха и замеры его расхода в исходящих струях очистных и тупиковых выработок, выемочных участков, крыльев, пластов и шахты в целом; на поступающих струях при последовательном проветривании забоев или при выделении метана на пути движения свежей струи, у ВМП и в зарядных камерах, а также у забоев тупиковых восстающих выработок в негазовых шахтах. Кроме указанных выше мест, замеры расхода воздуха должны производиться на главных входящих струях шахты, у всех разветвлений свежих воздушных струй, у забоев тупиковых выработок, у ВМП.

Проверка состава воздуха и замер его расхода должны производиться на шахтах негазовых, I и II категории по газу метану один раз в месяц, на шахтах III категории — два раза в месяц, сверхкатегорных, опасных по внезапным выбросам – три раза в месяц, а на шахтах, разрабатывающих пласты угля, склонного к самовозгоранию, – не реже двух раз в месяц. При этом во всех местах проверки состава воздуха измеряются его скорость и температура.

Расход воздуха, подаваемый к ВМП, определяется не менее одного раза в месяц.

Результаты замеров и данные о составе воздуха должны заноситься в вентиляционный журнал.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ №1

ИЗУЧЕНИЕ ПЕРЕНОСНЫХ ПРИБОРОВ ЭПИЗОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ И СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА ШАХТНОГО ВОЗДУХА

Цель работы: – ознакомить с принципом действия, схемой и конструкцией шахтного интерферометра ШИ-11 и основными приемами контроля содержания метана и углекислого газа в атмосфере горных выработок.

 

Технические данные

1. Пределы измерения:

содержания метана от 0 до 6% (по объему).

содержания углекислого газа от 0 до 6% (по объему).

2. Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения на приборе ±0,2% СН₄ (по объему) или С0₂ (по объему) при Т=(20±2)°С и Р—1013гПа (760 мм рт. ст.) ±10,7 гПа (8 мм рт. ст.).

3. Прибор может эксплуатироваться при изменении температуры окружающей среды от минус 10°С до плюс 40°С и атмосферном давлении от 960 гПа (720 мм рт. ст.) до 1067 гПа (800 мм рт. ст.).

4. Габаритные размеры не более, в мм:

длина —115

ширина — 54

высота — 184

5. Вес прибора без футляра не более, кг 1,45.

6. Время определения метана и углекислого газа, мин — 0,5.

7. Исполнение прибора рудничное искробезопасное — РО, И.

8. Конструкция прибора обеспечивает автоматическую установку газовоздушной камеры из положения «контроль» в положение «измерение»; установку микровинтом интерференционной картины в нулевое положение непосредственно в шахте.

 

Принцип работы прибора

Действие прибора основано на измерении смещения интерференционной картины, происходящего вследствие изменения состава исследуемого рудничного, воздуха, который находится на пути одного из двух лучей, способных интерферировать. Величина смещения пропорциональна разности между показателями преломления света исследуемой газовой смеси и атмосферного воздуха.

Интерференционная картина имеет одну белую ахроматическую полосу, ограниченную двумя черными полосами с симметрично окрашенными краями.

Исходное (нулевое) положение интерференционной картины фиксируется путем совмещения левой черной полосы с нулевой отметкой неподвижной шкалы. Шкала прибора с равномерными делениями градуирована в процентах (по объему). Цена деления шкалы 0,2% СН₄. Отметки шкалы через целые деления обозначены цифрами от 0 до 6.

Конструкция прибора

Интерферометр шахтный типа ШИ-11 имеет литой силуминовый корпус, в котором смонтированы все детали прибора.

Общий вид прибора без футляра показан на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Общий вид прибора

 

На корпусе прибора размещены:

– штуцер 1 для засасывания в прибор рудничного воздуха;

– распределительный кран 2;

– окуляр 3;

– штуцер с фильтром 4, на который надевается трубка резиновой груши;

– винт 5 для перемещения интерференционной картины в нулевое положение.

– кнопка «К» 6 для перемещения газовоздушной камеры в положение «К» — контроль (надписи — «И» и «К» нанесены на крышках кнопок).

– кнопка «И» 7 включения лампы для измерения.

– крышка отделения с поглотительным патроном 8.

Внутри корпус прибора разделен перегородками на три отделения.

В первом отделении размещаются оптические детали прибора.

 

Во втором отделении (рис. 1.2) находятся:

– лабиринт 2, представляющий собой катушку с намотанной на ней трубкой из полихлорвинила.

– сухой элемент 1 типа 343 для питания лампы.

– выдвижная крышка 3, закрывающая отделение прибора.

 

В третьем отделении корпуса прибора (рис. 1.3) размещены:

– поглотительный патрон 1.

– патрон с лампой 4.

– штуцер 2, на который надевается трубка резиновой груши при заполнении воздушной линии чистым атмосферным воздухом. После прокачки воздушной линии прибора штуцер закрывается резиновым колпачком 3.

Рисунок 1.2 – Вид ШИ-11 со снятой нижней крышкой (второе отделение прибора с лабиринтом и источником питания)

Рисунок 1.3 – Вид ШИ-11 со снятой боковой крышкой (третье отделение прибора с поглотительным патроном).

1.4.1 Оптическая схема прибора

Рисунок 1.4 – Оптическая схема прибора (ход лучей при определении содержания метана или углекислого газа)

В оптическую схему (рис. 1.4 и 1.5) входят:

– лампа накаливания Л;

– конденсорная линза К;

– плоскопараллельная пластина (зеркало) З;

 

– подвижная газовоздушная камера А, имеющая три сквозных полости — 1, 2, 3, ограниченные плоскопараллельными стеклянными пластинками 4;

– призма полного внутреннего отражения П;

– призма полного внутреннего отраженияП₁;

– зеркало З₁;

– зрительная труба с объективом ОБ, окуляром ОК и щелевой диафрагмой с отсчетной шкалой С.

На рис. 1.4 показан ход лучей при определении содержания метана или углекислого газа. В этом случае свет от лампы накаливания Л проходит через конденсорную линзу К и параллельным пучком падает на зеркало З, где пучок света разлагается на два интерферирующих луча.

Первый луч света отражается верхней гранью зеркала З, проходит по полостям 1 и 3 газовоздушной камеры, которые заполнены чистым атмосферным воздухом, отражается призмами П, П₁ и после двукратного прохождения по полостям 1 и 3 выходит из камеры.

Второй луч света, отразившись от нижней посеребренной грани зеркала З и преломившись на его верхней грани, проходит через полость 2 газовоздушной камеры, заполненной рудничным воздухом, после отражения призмами П, П₁ и четырехкратного прохождения полости 2 выходит из нее.

Оба луча света, выйдя из камеры, попадают на зеркало З и, отраженные его верхней и нижней гранями, сходятся в один световой пучок, который зеркалом З₁ отклоняется под прямым углом и направляется в объектив ОБ.

Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую диафрагму с отсчетной шкалой С в окуляр ОК, через который наблюдается интерференционная картина. При этом интерферирующие лучи проходят через разные газовоздушные среды, в результате чего происходит смещение интерференционной картины относительно нулевой отметки шкалы. По величине смещения интерференционной картины, которое пропорционально концентрациям газа, производится определение процентного содержания метана и углекислого газа.

На рис. 1.5 показан ход лучей при установке и проверке нулевого положения интерференционной картины. В этом случае свет от лампы Л проходит через конденсорную линзу К и параллельным пучком падает на зеркало З, где пучок света разделяется на два интерферирующих луча.

Оба луча света, отразившись от верхней и нижней граней зеркала, дважды проходят через полости 2 и 3 газовоздушной камеры в результате отражения катетными гранями призм П и П₁.

Затем оба луча света попадают на зеркало З, отражаются его нижней и верхней гранями и сходятся в один световой пучок, который зеркалом З₁ отклоняется под прямым углом и направляется в объектив ОБ. Верхняя линза объектива выполнена подвижной, что дает возможность перемещать интерференционную картину вдоль отсчетной шкалы и устанавливать ее в нулевое положение.

Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую диафрагму с отсчетной шкалой С и попадает в окуляр ОК. В этом случае на пути интерферирующих лучей находятся полости 2 и 3 газовоздушной камеры. Так как оптическая длина пути обоих интерферирующих лучей света одинакова, независимо от того, будет ли в газовой полости 2 газовоздушной камеры воздух или газ, интерференционная картина смещаться не будет, т. е. останется в исходном нулевом положении.

Рисунок 1.5 – Оптическая схема прибора (ход лучей при установке и проверке нулевого положения интерференционной картины)

1.4.2 Газовоздушная схема прибора

Газовоздушная схема прибора (рис. 1.6) состоит из двух обособленных друг от друга линий — газовой и воздушной.

Рисунок 1.6 – Газовоздушная схема прибора

В газовую линию прибора входят:

– распределительный кран 4, предназначенный для изменения направления движения газовой смеси в зависимости от определяемого газа (метан или углекислый газ);

– поглотительный патрон 5, разделенный на две части. Одна часть патрона заполняется химическим поглотителем известковым (ХПИ) для поглощения углекислого газа из газовой смеси, другая часть — гранулированным силикагелем марок КСК, КСМ для поглощения паров воды. Обе части поглотительного патрона имеют фильтры для улавливания пыли и разделены клапаном;

– соединительные резиновые трубки 8;

– газовая полость 2 газовоздушной камеры.

 

В воздушную линию прибора входят:

– штуцер 6;

– соединительные резиновые трубки 8;

– воздушные полости 1 и 3 газовоздушной камеры;

– лабиринт 7, который предназначен для поддержания в воздушной линии прибора давления, равного атмосферному давлению и сохранения чистого атмосферного воздуха. При определении метана рудничный воздух через распределительный кран попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное ХПИ.

Затем рудничный воздух, очищенный от углекислого газа, по соединительной трубке попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем. Далее рудничный воздух, очищенный от углекислого газа, паров воды и пыли, попадает в полость 2 газовоздушной камеры, откуда через резиновую грушу выходит в атмосферу.

При определении углекислого газа рудничный воздух через распределительный кран и соединительную трубку попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем. Очищенный от влаги и пыли рудничный воздух попадает в полость 2 газовоздушной камеры. Направление движения атмосферного воздуха и рудничного воздуха при засасывании их в прибор показано на рис. 1.6 стрелками.

 

Подготовка прибора к работе

Перед спуском в шахту прибор должен быть подготовлен к работе.

1.5.1 Проверить исправность резиновой груши. Для этого необходимо сжать грушу рукой и, зажав конец ее резиновой трубки, проследить, как быстро расправляется груша в разжатой руке. Резиновая груша, пригодная для работы, не расправляется или расправляется очень медленно. В случае быстрого расправления груши ее следует заменить.

1.5.2 Проверить герметичность газовой линии прибора. Для этого резиновую трубку груши надеть на штуцер 4 (рис. 1.1), закрыть плотно штуцер 1 и произвести сжатие груши. Газовая линия герметична, если после разжатия руки груша не расправляется. При быстром расправлении необходимо найти и устранить неисправность прибора.

1.5.3 Проверить герметичность пробозаборника. Для этого резиновую трубку пробозаборника надеть на штуцер 4 (рис. 1.1), закрыть входной штуцер пробозаборника (или пережать трубку пробозаборника) и произвести сжатие груши. Пробозаборник и газовая линия прибора герметичны, если после разжатия руки груша, не расправляется. Подобным методом можно проверить герметичность только пробозаборника. При быстром расправлении необходимо найти и устранить неисправность.

1.5.4 Продуть воздушную и газовую линии прибора чистым атмосферным воздухом следующим образом:

прибор вынуть из футляра, снять крышку 8 с отделения, в котором находится поглотительный патрон, со штуцера 2 (рис. 1.3) снять резиновый колпачок 3 и на его место надеть резиновую трубку, прилагаемую к комплекту прибора, второй конец которой надеть на выхлопной штуцер резиновой груши. Трубку резиновой груши надеть на штуцер 4 (рис. 1.1) и сделать 5-6 сжатий груши.

После прокачивания чистым воздухом воздушной и газовой линий штуцер 2 закрыть резиновым колпачком, надеть крышку и прибор поместить в футляр.

1.5.5 Нажать кнопку включения лампы и посмотреть в окуляр. Если интерференционная картина и шкала окажутся нечеткими, вращением окуляра навести их на резкость.

1.5.6 Установить интерференционную картину в нулевое положение. Для этого необходимо нажать одновременно кнопки «И» и «К», медленно вращать винт 5 (рис. 1.1) до совмещения левой черной полосы интерференционной картины с нулевой отметкой шкалы.

1.5.7 Поместить прибор в футляр.

Порядок работы с прибором

При спуске в шахту и во время ходьбы по горным выработкам необходимо носить прибор на плечевом ремне под курткой для предохранения его от ударов и попадания грязи, воды и пыли.

Перед определением метана произвести проверку нулевого положения интерференционной картины. Для этого надо нажать кнопку «И» и кнопку «К» одновременно и посмотреть в окуляр на положение интерференционной картины.

Если интерференционная картина не сместилась относительно нулевой отметки шкалы, прибор готов к работе.

Внимание! Определение содержания метана и углекислого газа производить только при нажатии на кнопку «И».

 

1.6.1 Определение содержания метана в рудничном воздухе

При определении содержания метана распределительный кран (рис. 1.1) ставится в положение «СН₄». Путем трех сжатий резиновой груши проба рудничного воздуха через штуцер 1 или резиновую трубку, надетую на этот штуцер, прокачивается через прибор. Если набранный в прибор рудничный воздух содержит метан, то интерференционная картина сместится вправо вдоль шкалы. При наблюдении в окуляр по смещенному положению левой черной полосы интерференционной картины производится отсчет делений шкалы и результат выражается с точностью до 0,1%. При определении содержания метана содержание углекислого газа в рудничном воздухе должно быть не более 1%.

Для повторного определения содержания метана, предварительной подготовки прибора не требуется, так как при трехкратном прокачивании грушей газовой линии предыдущая проба полностью удаляется из прибора и заменяется новой.

 

1.6.2 Определение содержания углекислого газа в рудничном воздухе

Для определения содержания углекислого газа в рудничном воздухе необходимо вначале сделать определение концентрации метана указанным выше способом. Затем распределительный кран 2 (рис. 1.1) ставится в положение СО₂ и производится прокачивание рудничного воздуха в прибор путем трех сжатий резиновой груши. Отсчет по шкале производится так же, как и при определении содержания метана.

Сумма содержаний газов (СН₄ + С0₂) не должна превышать 6% (по объему). Для более точного определения концентрации С02 необходимо показания прибора умножить на коэффициент 0,95.

Полученный отсчет покажет суммарное содержание в воздухе метана и углекислого газа. Оба эти определения необходимо делать в одном и том же месте и на одинаковой высоте от почвы выработки. Содержание углекислого газа равно разности второго и первого отсчетов.

При отборе проб шахтного воздуха в труднодоступных местах или в верхней части выработки необходимо пробозаборник вынуть из футляра и его штуцер подсоединить к резиновой трубке, надетой на штуцер крана. Если пробозаборник имеет резиновую трубку, то ее свободный конец надеть на штуцер крана прибора 1 (рис. 1.1). Затем пробозаборник раздвинуть на полную длину. Пробозаборник поднять на вытянутую руку и произвести 5-6 сжатий резиновой груши. После набора пробы произвести отсчет концентрации газа на приборе. Собрать пробозаборник и уложить в футляр.

Обеспечение взрывозащиты

Искробезопасность прибора по отношению к метано-воздушной смеси обеспечивается за счет применения в электрической схеме блока питания в виде одного сухого элемента типа 343, имеющего искробезопасные электрические параметры (Э.Д.С. не более 1,7В; ток короткого замыкания не более 3,7А) и лампы накаливания МН1-0,068 на 1,0В; 0,075А. Реактивных элементов, способных накапливать электрическую энергию, схема не содержит. Прибор относится к взрывозащищенному электрооборудованию I группы с уровнем взрывозащиты «особо взрывобезопасный»; вид взрывозащиты: «искробезопасная электрическая цепь».

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Шахтный интерферометр ШИ-11:

а) назначение прибора;

б) принцип работы прибора;

в) устройство прибора;

г) пределы измерения прибора и цена деления шкалы; д) схема хода лучей в приборе;

е) схема газовых линий прибора;

ж) устройство газовоздушной камеры;

з) как получается интерференционная картина;

и) что представляет собой интерференционная картина,

к) устройство газовой системы прибора.

 

2. Схема газовых линий прибора:

а) назначение камер 1 3;

б) назначение камеры 2;

в) назначение патрона ХПИ;

г) устройство патрона ХПИ;

д) путь движения газовоздушной смеси при определении концентрации метана;

е) путь движения газовоздушной смеси при определении концентрации углекислоты;

ж) назначение лабиринта;

з) прокачка газового канала;

и) прокачка воздушного канала.

 

3. Подготовка интерферометра к работе:

а) проверка исправности груши;

б) проверка герметичности газовой линии;

в) продувка газовой и воздушной линий прибора;

г) частота продувки газовой и воздушной линий прибора;

д) установка прибора на "нуль".

 

4. Определение концентрации газа в рудничном воздухе:

а) определение концентрации метана;

б) определение концентрации углекислоты;

в) частота замены патронов ХПИ;

г) за счет чего обеспечивается взрывобезопасность прибора.

ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ №2

Технические данные

Таблица 2.1 – Основные параметры анализатора "Сигнал 5"

 

Диапазон измерений, % об. доли метана:	0-99,9
Количество разрядов цифрового табло:	три
Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности, % об. доли метана: в диапазоне от 0 до 3 в диапазоне свыше 3 до 30     в диапазоне свыше 30 до 99.9	± 0,3 ±[0,5+0,35(C-3)], где С –численное значение измеренной доли метана ± 10
Время прогрева анализатора, мин:	не более 10
Запись в память значений следующих параметров сигнала:	- времени срабатывания сигнализации; - максимального значения концентрации метана; - времени отключения сигнализации;
Напряжение питания от искробезопасного аккумуляторного источника, В:	2,4 ± 0,4
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности срабатывания сигнализации в диапазоне от 0,5 до 2,5%, % об. доли метана:	±0,2
Время непрерывной работы, ч, не менее:
Номинальное значение порога срабатывания, % об. доли метана:
Масса, кг, не более:	0,4
Габаритные размеры, мм:	145×75×35

 

Время срабатывания сигнализации (при скачкообразном изменении объемной доли метана от 0 до 1,6 значения порога срабатывания сигнализации) не более 15 с.

Аккумуляторный источник питания отключается от схемы при напряжении на аккумуляторах (2±0,05 В). Потребляемый при этом ток не превышает 5 мА.

Перед выключением разряженных аккумуляторов включается на время (30±10 с) непрерывная звуковая и световая сигнализация.

Звуковой и световой сигналы о достижении заданного порогового значения объемной доли метана подаются импульсами с длительностью импульса в диапазоне от 0,3 до 1,2 с.

Средняя наработка на отказ анализатора не менее 5000 ч.

Средний срок службы анализатора - не менее 3 лет.

Среднее время восстановления работоспособного состояния анализатора - не более 1 ч.

 

Устройство и принцип работы

Прибор (рис. 2.2) состоит из анализатора и съемного блока питания 1. Корпус анализатора имеет два отсека. В верхнем отсеке расположена печатная плата 5, датчик 4 и звуковой излучатель 7. Он закрыт крышкой 2, которая крепится винтами 8. На крышке находятся смотровые окна, в которых располагаются цифровой индикатор 9 и красный светодиод аварийной сигнализации 10. Справой стороны находятся две кнопки – КП и КР. Второй отсек предназначен для установки блока питания 1. Блок питания крепится специальным винтом 6.

 

Рисунок 2.2 – Устройство анализатора метана "Сигнал 5"

 

Для переноски анализатор укомплектован ремнем 3. Корпус сигнализатора покрыт токопроводящей краской.

Блок питания содержит два аккумулятора с токоограничивающими резисторами, залитыми компаундом.

 

Принцип работы анализатора основан на стабилизации температуры одноэлементного датчика.

В диапазоне концентраций от 0 до 10 % об долей метана измерение основано на термокаталитическом сгорании метана на сенсоре. При этом производится измерение температуры сенсора и сравнение ее с температурой окружающей среды. В диапазоне концентраций свыше 10 до 99,9 % об. долей метана анализатор автоматически переводится на кондуктометрический метод измерения.

Управление режимами работы сенсора, отображение необходимых данных на индикаторе, запоминание уставок и текущих превышений производится микропроцессором, который управляется с помощью двух кнопок - рабочей КР и поверочной КП.

Кнопка КР служит для включения анализатора после подключения блока питания и контроля напряжения на аккумуляторах в процессе эксплуатации Кнопка КП используется при настройке и градуировке анализатора, во время эксплуатации она должна быть запломбирована.

На индикаторах кроме текущей информации в виде трехзначных цифр могут появляться буквенные сигналы.

Анализатор имеет два режима работы: режим градуировки и рабочий режим. В рабочем режиме производится измерение концентрации метана, переключение диапазонов измерения, запись в память необходимых данных. В режиме градуировки производится подстройка процессора для каждого нового датчика, его градуировка, просмотр записи в памяти.

Сообщения, которые могут появиться в процессе работы анализатора, представлены в таблице 2. Режим, в котором появляется сообщение обозначается знаком "*", число - знаком "X".

 

Таблица 2.2 – Сообщения, которые могут появиться в процессе работы анализатора

 

№ п.п.	Сообщение	Содержание	Режим
ГРА	ПРГ
1.	ГРА	Прибор работает в режиме градуировки, идет прогрев датчиков	*
2.	ПРГ	Прибор работает в рабочем режиме, идет прогрев датчиков		*
3.	Х,ХХ	Концентрация метана в % об. долей в поддиапазоне (0 - 5)%		*
4.	ХХ,Х	Концентрация метана в % об. долей в поддиапазоне свыше (5 -99,9)%		*
5.	УС1	Уставка срабатывания сигнализации	*
6.	УС2	Уставка перехода запятой с первой позиции на вторую (Х,ХХ XX,Х)	*
7.	УСЗ	Уставка перехода запятой со второй позиции на первую (ХХ,Х Х,ХХ)	*
8.	ПО1-3	Градуировочные точки	*

Продолжение таблицы 2.2

 

9.	XXX	Число импульсов при подаче МВС	*
10.	Х-Н	Время входа в зону с превышением концентрации над уставкой 1 (УС1)	*
11.	Х-П	Максимальная концентрация, зафиксированная за время нахождения в зоне с превышением концентрации над уставкой 1 (УС1)	*
12.	Х-У	Время выхода из зоны с превышением концентрации над уставкой 1(УС1)	*
13.	РАБ	Время работы от включения анализатора до автоматического отключения с целью предотвращения глубокого разряда аккумулятора	*
14.	AAA	Окончание режима градуировки	*
15.	ОБР	Обрыв датчика Нажата кнопка КР при запоминании импульсов без подачи метана (более высокая частота звукового сигнала)	* *	*
16.	ПБА	Напряжение аккумулятора упало ниже 2В	*	*
17.	ПНС	Режим подстройки процессора для нового датчика	*
18.	ГГГ	Месяц и год изготовления платы	*
19.	ННН	Порядковый номер платы	*
20.	НПС	Подбор нового датчика невозможен	*

Использование

2.4.1 Если во время работы содержание метана превысило допустимые нормы и сработала светозвуковая сигнализация, персонал обязан покинуть зону загазованности. Анализатор запрещается оставлять в загазованной атмосфере. Ответственность за доставку анализатора на свежую струю возлагается на лиц за которыми он закреплен.

2.4.2 Перечень и содержание сигналов подаваемых анализатором, с которыми должен ознакомиться персонал, работающий в зоне, где концентрация метана контролируется этим прибором, а также персонал, обслуживающий анализаторы:

– при подключенном блоке питания включается первая запятая на цифровом табло;

– индикация включения и нормального режима работы анализатора по включенному цифровому табло;

– при достижении заданного порогового значения объемной доли метана подается звуковой и световой сигнал с длительностью импульса в диапазоне от 0,3 до 1,2 с;

– индикация напряжения аккумуляторного источника питания осуществляется при нажатой кнопке КР при ее отпускании - порога срабатывания сигнализации, при этом включается аварийная звуковая и световая сигнализация;

– индикация неисправности (обрыв чувствительного элемента) осуществляется прерывистым звуковым сигналом и индикацией на цифровом табло сигнала ОБР;

– при разряде аккумуляторной батареи в течение 30 с включается непрерывная звуковая и световая сигнализация, на цифровом табло появляется сигнал ПБА.

 

Зарядка блока питания

2.5.1 При напряжении ниже 2,5 В блок питания следует доразрядить с помощью разрядной вилки или при помощи анализатора до напряжения (2±05) В, или появления сигнала о разряде аккумуляторов (сообщение ПБА, сопровождающееся звуковым сигналом).

2.5.2 Зарядить блок питания анализатора. Допускается проводить заряд от зарядных устройств типа "Заряд" через зарядную вилку. Заряд производится током (145±5) мА в течение 16 часов.

 

Требования ПБ к использованию переносных автоматических приборов контроля содержания метана в шахтах

В шахтах II категории по газу контроль концентрации метана переносными автоматическими приборами должен осуществляться в призабойном пространстве тупиковых выработок, где обнаружен метан, а также у выемочных машин на участках с абсолютной метанообильностью 3 м³/мин и более.

В шахтах III категории по газу, сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам контроль концентрации метана переносными автоматическими приборами должен осуществляться:

а) в призабойных пространствах тупиковых выработок;

б) в местах работы людей в выработках с исходящей струей воздуха;

в) у выемочных машин, если они не оборудованы встроенными автоматическими приборами контроля метана, на участках с абсолютной метанообильностью 3 м³/мин и более, а при разработке пластов, опасных по внезапным выбросам или опасных по суфлярным выделениям метана, — независимо от абсолютной метанообильности;

г) на электровозах;

д) у буровых станков при бурении скважин.