Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело. Учебное пособие-1.pdf
7.4. Приборы и методика определения метана и углекислого газа в рудничном воздухе
2
;
2
; 3 – отделение приготовления лакокрасочных
2
; 4 – отделение окраски площадью S=90 м2.
фиксируется путем совмещения левой черной полосы с нулевой отметкой неподвижной шкалы. Шкала прибора с равномерными делениями
градуирована в процентах (по объему). Цена деления шкалы 0,25 %
. Отметки шкалы через целые деления обозначены цифрами от 0
СН
4
до 6. Общий вид прибора ШИ-10 показан на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Шахтный интерферометр ШИ-10: 1 – штуцер для
засасывания рудничного воздуха; 2 – распределительный
кран; 3 – окуляр; 4 – штуцер для трубки резиновой груши;
5 – микровинт для совмещения интерференционной картины; 6 – переключатель перемещения газовоздушной камеры
в положение «Измерение (И)» или «Контроль (К)»; 7 – кнопка
включения лампы; 8 – крышка отделения с поглотительным
патроном; 9 – патрон с лампой
Внутри корпус прибора размещаются три отделения. В первом
находятся оптические детали прибора (рис. 7.2): лампа накаливания Л;
конденсорная линза R, плоскопараллельная пластина (зеркало) З; подвижная газовоздушная камера А, имеющая три сквозных полости – 1,
2, 3, ограниченные плоскопараллельными стеклянными пластинками 4;
призмы полного внутреннего отражения П и П
; зеркало З1; зрительная
1
171
7. Производственная санитария горных предприятий
труба с объективом ОБ, окуляром ОК и щелевой диафрагмой с отсчетной шкалой Ш.
При определении содержания метана или углекислого газа свет от
лампы накаливания Л проходит через конденсорную линзу R и параллельным пучком падает на зеркало З, где пучок света разлагается на два
интер ференционных 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, П
и посла двукратного прохождения по полостям 1 и 3 выходит
1
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, П
и четырехкратного прохождения по-
1
лости 2 и выходит из нее.
7.2. Оптическая схема интерферометра ШИ-10 (ход лучей при определении
концентрации метана и углекислого газа)
172
7.4. Приборы и методика определения метана и углекислого газа в рудничном воздухе
Оба луча света, выйдя из камеры, попадают на зеркало З и отраженные его верхней и нижней гранями сходятся в один пучок, который зеркалом З
отклоняется под прямым углом и направляется в объектив ОБ.
1
Выйдя из объектива ОБ, пучок света проходит через щелевую
диафрагму Ш с отсчетной шкалой 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 газов, производится определение процентного содержания метана и углекислого газа.
Газовоздушная схема прибора (рис. 7.3) состоит из двух обособленных друг от друга линий – газовой и воздушной. В газовую входят
распределительный кран 4, предназначенный для изменения направления движения газовой смеси в зависимости от определяемого газа (метан или углекислый газ); соединительные резиновые трубки 8; газовая
полость 2 газовоздушной камеры; 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 и КСМ
для поглощения паров воды. Обе части поглотительного патрона имеют
фильтры для улавливания пыли.
Во втором (нижнем) отделении находится лабиринт, представляющий собой катушку с намотанной на ней трубкой из полихлорвинила.
Здесь же помещается сухой элемент типа 343 для питания лампы. Эта
часть прибора закрывается выдвижной крышкой.
В третьем отделении корпуса прибора помещен поглотительный
патрон. Здесь же находится штуцер, на который надевается трубка резиновой груши при заполнении воздушной линии чистым атмосферным
воздухом. После прокачки воздушной линии прибора штуцер закрывается резиновым колпачком.
В воздушную линию прибора входят: штуцер 6; соединительные
резиновые трубки 9; воздушные полости 1 и 3 газовоздушной камеры;
лабиринт 7, предназначенный для поддерживания в воздушной линии
прибора давления, равного атмосферному, и сохранения чистого атмосферного воздуха.
173
7. Производственная санитария горных предприятий
Рис. 7.3. Газовые и воздушные линии интерферометра ШИ-10: 1; 2; 3 – полости
газовоздушной камеры; 4 – распределительный кран; 5 – поглотительный патрон;
6 – штуцер; 7 – лабиринт поддерживания в воздушной линии атмосферного давления;
8; 9 – соединительные резиновые трубки
При определении метана рудничный воздух через распределительный кран (в положении СН
) попадает в отделение поглотительного
4
патрона, заполненное ХПИ, где очищается от углекислого газа. Затем
воздух по соединительной трубке попадает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем. Здесь воздух очищается от паров
воды и пыли. Далее попадает в полость 2 газовоздушной камеры, откуда
через резиновую грушу выходит в атмосферу.
При определении углекислого газа рудничный воздух через распределительный кран (в положении СО
) и соединительную трубку по-
2
падает в отделение поглотительного патрона, заполненное силикагелем.
Очищенный от влаги и пыли рудничный воздух попадает в полость 2
газовоздушной камеры. Направление движения атмосферного воздуха
174
7.4. Приборы и методика определения метана и углекислого газа в рудничном воздухе
и рудничного воздуха при засасывании их в прибор на рис. 7.3 показано
стрелками.
Перед спуском в шахту прибор должен быть подготовлен к работе
следующим образом:
1. Необходимо проверить работоспособность поглотительного
патрона. В случае необходимости заменить силикагель и ХПИ в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
2. Проверить исправность резиновой груши. Для этого сжать грушу рукой и, зажав конец ее резиновой трубки, проследить, как быстро
расправляется груша в разжатой руке. Резиновая груша, пригодная для
работы, не должна расправляться. В случае быстрого расправления ее
следует заменить.
3. Проверить герметичность газовой линии прибора. Для этого
резиновую трубку груши надеть на штуцер 1 (см. рис. 7.1), плотно его
закрыть и сжать грушу. Газовая линия герметична, если после разжатия руки груша не расправляется. При быстром расправлении найти
и устранить неисправность прибора.
4. Продуть воздушную и газовую линию прибора чистым атмосферным воздухом: прибор вынуть из футляра, снять крышку 8
(см. рис. 7.1) отделения, в котором находится поглотительный патрон,
со штуцера 6 (см. рис. 7.3) снять резиновый колпачок и на его место
надеть резиновую трубку из комплекта прибора, второй конец которой
надеть на штуцер 4 и сделать 3–5 сжатий груши. После прокачивания
чистым воздухом воздушной и газовой линий штуцер 6 закрыть резиновым колпачком, надеть крышку и прибор поместить в футляр.
5. Нажать кнопку включения лампы и посмотреть в окуляр. Если
интерференционная картина и шкала окажутся нечеткими, вращением
окуляра навести их на резкость.
6. Установить интерференционную картину в нулевое положение.
Для этого переключатель 6 (рис. 7.1) поставить в положение «К» и, наблюдая в окуляр за положением интерференционной картины, медленно
вращать микровинт 5 до совмещения левой черной полосы интерференционной картины с нулевой от меткой шкалы. Поставить переключатель 6 в положение «И». Поместить прибор в футляр.
При определении содержания метана распределительный кран 4
(см. рис. 7.3) ставится в положение «СН
». Путем трех сжатий резино-
4
175
7. Производственная санитария горных предприятий
вой 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 %.
Для повторного определения содержания метана предварительной подготовки прибора не требуется, так как при трехкратном покачивании грушей газовой линии предыдущая проба полностью удаляется
из прибора и заменяется новой.
Для определения содержания углекислого газа в рудничном воздухе необходимо вначале сделать измерение концентрации метана
указанным выше способом. Затем распределительный кран 2 ставится
в положение «СО
», и производится прокачивание рудничного воздуха
2
в прибор путем сжатий резиновой груши. Отсчет по шкале выполняется
так же, как и при определении концентрации метана.
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. Концентрация углекислого газа равна разности второго и первого отсчетов.
7.5. Приборы и методика определения концентрации ядовитых примесей в воздухе
Универсальный переносной газоанализатор УГ-2 (рис. 7.4) предназначен для определения в воздухе производственных помещений
и горных выработок концентрации следующих газов и паров: сернистого газа, ацетилена, оксида углерода, сероводорода, хлора, аммиака,
оксидов азота, этилового
ацетона, углеводородов нефти, керосина, топлива Т-2, Т-4, ТС-1, уайтспирита.
Принцип действия газоанализатора основан на линейно-калориметрическом методе анализа. При протягивании воздуха, содержащего
вредные примеси, через индикаторные трубки происходит изменение
176
спирта, бензина, бензола, толуола, ксилола,
7.5. Приборы и методика определения концентрации ядовитых примесей в воздухе
окраски индикаторного порошка, длина окрашенного столбика
пропорциональна концентрации
исследуемого вещества. Газоанализатор типа УГ-2 состоит из
воздухозаборного устройства,
штоков, измерительных шкал,
индикаторных трубок; фильтрующих патронов и набора принадлежностей, необходимых
для приготовления индикаторных трубок и фильтрующих патронов.
Основной частью воздухозаборного устройства является
резиновый сильфон с расположенной внутри стакана сжатой
пружиной, которая удерживает
сильфон в растянутом состоянии. В закрытой части корпуса 14 помещается резиновый
сильфон 1 с двумя фланцами
и стаканом, в котором находятся пружина 12. Во внутренних
гофрах сильфона установлены
распорные кольца 13 для придания ему жесткости и сохранения
постоянства объема. В верхней
плите 11 имеется неподвижная
втулка 10 для направления штока 9 при сжатии сильфона и отверстие 2 для хранения штока
Рис. 7.4. Схема анализатора УГ-2: 1 – резиновый сильфон; 2 – отверстие для хранения
штока в нерабочем положении; 3 – шкала;
4 – отводная резиновая трубка; 5 – стопор;
6 – резиновая трубка; 7 – штуцер; 8 – продольные канавки на цилиндрической поверхности штока; 9 – шток; 10 – втулка направления штока; 11 – верхняя плита; 12 – пружина;
13 – распорные кольца сильфона; 14 – корпус
в нерабочем положении. Штуцер 7 внутренним концом соединён резиновой трубкой 6 с сильфоном.
На наружный конец штуцера одета отводная резиновая трубка 4, к которой присоединяется индикаторная трубка. К последней, в свою оче-
177
7. Производственная санитария горных предприятий
редь, может быть присоединён патрон, фильтрующий определяемый
газ, но задерживающий смеси, мешающие определению концентрации
газа. Просасывание исследуемого воздуха через индикаторную трубку производится после предварительного сжатия сильфона штоком.
На гранях (под головкой штока) обозначены объемы просасываемого
при анализе воздуха. На цилиндрической поверхности штока имеются
четыре продольные канавки, каждая с двумя углублениями 8, которые
служат для фиксации штока в верхнем и нижнем положениях с помощью специального стопора во втулке 10. Расстояние между углублениями определяет величину сжатия сильфона и, как следствие, объём
воздуха, который будет протянут через индикаторную трубку. При ходе
штока от одного углубления до другого сильфон забирает количество
исследуемого воздуха, необходимое для анализа данного газа. В зависимости от пределов измерений на каждый определяемый газ имеется
одна или две шкалы, представляющие собой пластинки, градуирован-
3
ные в мг/м
.
На каждой шкале указан определяемый газ и объем просасываемого при анализе воздуха (мл). При проведении анализа объемы просасываемого воздуха, указанные на головке штока и шкале, по которой
производится отсчет, должны совпадать.
К газоанализатору прилагаются маркированные коробки ЗИП с запасом индикаторных порошков в ампулах, поглотительных порошков
для фильтрующих патронов, а также принадлежностей, необходимых
для приготовления индикаторных трубок и фильтрующих патронов.
Малая пластмассовая коробка служит для укладки и переноски
приготовленных индикаторных трубок и патронов. Она имеет табличку,
где указано наименование газа (пара), для определения которого служит данная коробка, время защелкивания штока, общее время анализа
и просасываемые объемы.
Индикаторная трубка для количественного определения анализируемого газа в воздухе представляет собой стеклянную трубку длиной 90–91 мм, внутренним диаметром 2,5–2,6 мм, заполненную индикаторным порошком на длину 70 мм. Порошок в трубке удерживается
с помощью двух пыжей из медной эмалированной проволоки и тонкой
прослойкой ваты, предупреждающей вдавливание проволочных пыжей
в поверхность порошка. Требуемый порошок, проволочные пыжи, вата
178
7.5. Приборы и методика определения концентрации ядовитых примесей в воздухе
и приспособления для набивки трубок имеются в прилагаемых комплектах принадлежностей (отдельно для каждого газа).
Приготовленные индикаторные трубки необходимо герметизировать колпачками из конторского сургуча с прокладкой из алюминиевой
фольги, препятствующей протеканию сургуча во внутрь трубки.
Фильтрующий патрон представляет собой стеклянную трубку
диаметром 100 мм с перетяжками, суженную с обоих концов и заполненную соответствующим поглотительным порошком, служащим для
улавливания примесей, мешающих определению концентрации анализируемого газа. Порошок в трубке удерживается двумя тампонами из
гигроскопической ваты.
На месте проведения анализа открывают крышку прибора, отводят стопор 5 и вставляют шток 9 в направляющую втулку 10 так, чтобы наконечник стопора скользил по канавке штока, над которой указан
объем просасываемого воздуха (нужные объемы, для которых имеются градуированные шкалы, указаны на малых коробках, самих шкалах
и в табл. 7.5). Давлением руки на головку штока 9 сильфон 1 сжимают
до тех пор, пока наконечник стопора не совпадет с верхним углублением 9 на канавке штока, фиксируя сильфон в сжатом состоянии.
При помощи скребка на штырьке индикаторную трубку освобождают от предохранительных колпачков, не допуская попадания кусочков
сургуча внутрь трубки. Если между столбиками порошка и пыжами образовался просвет, его устраняют легким нажатием штырька. После этого
подготовленную индикаторную трубку присоединяют к резиновой трубке прибора. Затем снимают заглушки с фильтрующего патрона и присоединяют его узким концом с помощью резиновой трубки к свободному
концу индикаторной трубки. Далее патрон вместе с индикаторной трубкой закрепляют на подставке прибора и устанавливают в месте замера.
Надавливая одной рукой на головку штока 9, другой рукой отводят стопор 5. Как только шток начинает двигаться, стопор отпускают.
В это время исследуемый воздух просасывается через патрон и индикаторную трубку. Когда наконечник стопора войдет в нижнее углубление
канавок, слышен щелчок. Продолжительность хода штока до защелкивания в верхнем положении должна совпадать со временем, указанным
на малых коробках, в противном случае индикаторная трубка приготовлена неправильно и замер неточен.
179
7. Производственная санитария горных предприятий
После защелкивания движение штока прекращается, а просасывание воздуха еще продолжается вследствие остаточного вакуума в сильфоне. Общее время просасывания исследуемого воздуха указано на малой коробке и в табл. 7.5.
Таблица 7.5
Объемы газов, необходимые для проведения анализа
Фор-
Исследуемые газы
Сернистый ангидрид SO
Ацетилен С
Оксид углерода СО 20
Сероводород H
Оксиды азота
Аммиак NH
мула
2
2Н2
S 10
2
NO,
NO
2
3
ПДК
мг/м
300
Объем про-
сасываемого
3
воздуха, мл
10 300 5 Белый
265
60
220
60
300
30
5
20
325
150
250
30
Время
анализа,
мин
6
3
8
5
5
2
7
5
4
2
Цвет индикаторного
порошка после анализа
Светло-коричневый
Коричневый
Коричневый
Красный
Синий
При просасывании исследуемого воздуха, содержащего вредные
примеси, через индикаторную трубку часть столбика индикаторного
порошка со стороны входа воздуха окрашивается. Концентрацию определяемого газа находят по шкале 3, на которой указан объем пропущенного воздуха. Цифра, совпадающая с границей окрашенного стол-
3).
бика, укажет концентрацию (мг/м
При низких концентрациях газов
(паров), когда окрашенный столбик имеет длину 2–3 мм, т. е. меньше
первого деления шкалы и, следовательно, отсчет концентрации становится затруднительным, допускаются повторные просасывания через
ту же индикаторную трубку (2–3 раза). При этом длина окрашенного
столбика увеличивается пропорционально объему просасываемого
воздуха. Поэтому величина действительной концентрации будет равна
концентрации, найденной по шкале и делённой затем на число просасываний.
180