МУ-АУП по практическим занятиям

При содержании метана в рудничной атмосфере (в месте установки датчика метана) в количестве не превышающем установленные нормы по Правилам безопасности в угольных шахтах реле К2 и КЗ аппарата АС-8 включены.

При наличии метана в рудничной атмосфере в количестве, превышающем установленные нормы по Правилам безопасности в угольных шахтах, блок исполнительный А2.1 преобразователя ППИ обеспечивает обработку входного сигнала от датчика ДМВ и формирование выходного сигнала в аппарат сигнализации АС.8 на отключение электроснабжения контролируемого объекта по первому или второму порогам срабатывания и на включение сигнальных светодиодов Н1 и Н2.

Так, если объемная доля метана превысила только нижний уровень защитного отключения (первый порог), то в аппарате сигнализации АС.8 будет отключено реле К2. Загорается лампа Н1. Причем, отключение электроснабжения контролируемого объекта по первому порогу происходит с выдержкой времени. Выбор выдержки времени на выдачу сигнала отключения осуществляется перемычкой в блоке исполнительном преобразователя ППИ. На заводе устанавливается перемычка, при которой обеспечивается выдержка времени порядка 17 мин. Если перемычку поставить в другое положение, срабатывание будет происходить через 0,5с. По истечении выдержки времени отключается реле К3 и осуществляются переключения в схеме как при срабатывании анализатора при верхнем уровне защитного отключения.

Если объемная доля метана превысила верхний уровень защитного отключения (второй порог), то в аппарате сигнализации АС.8 реле КЗ отключается и своим контактом включает лампочку Н2, коммутирует реле - повторитель К1, в результате чего выдается сигнал на отключение автоматического выключателя (на рисунке 2 на разъеме ХТ1 контакт АФВ) системы электроснабжения контролируемого объекта. Включает блок питания сирены, чем обеспечивается подача звуковой сигнализации. Также подключает через мультивибратор питание генератора сигналов А1.4, при этом у оператора АГЗ на стойке приема информации СПИ-1 появляется мигающий световой сигнал с частотой до 3 Гц.

При функционировании анализатора метана возможен режим предварительного отключения, который предназначен для отключения отдельного механизма участка, например, добычного комбайна, а конвейер в это время может работать. Для этого используется замыкающийся контакт реле К2 без выдержки времени ( сигнал поступает на контакт 8,9 разъема ХТ1 аппарата сигнализации АС.8.. Реле К2 при необходимости может быть использовано для коммутации искробезопасной цепи сигнализации.

Усиленный электрический сигнал от датчика метана транзитом через аппарат сигнализации может передаваться на стойку приема информации оператора АГЗ.

Электрические цепи преобразователя ППИ и датчика ДМВ имеют уровень искробезопасности Иа, который обеспечивается малой потребляемой мощностью, ограничениям токов схемы до искробезопасных значений.

31

Контрольные вопросы

1.Назначение, функции и состав анализатора метана АТ1.1.

2.Какие уровни напряжения поступают с вторичной обмотки трансформатора Т1 на блоки аппарата сигнализации. Их назначение.

3.Чем обеспечивается первоначальное уравновешивание мостовой схемы датчика метана.

4.Состояния реле К2 и КЗ аппарата АС-8 при содержании метана в рудничной атмосфере (в месте установки датчика метана) в количестве не превышающем установленные нормы по Правилам безопасности в угольных шахтах.

5.Что происходит в аппарате сигнализации АС.8 если объемная доля метана превысила только нижний уровень защитного отключения (первый порог).

6.Что происходит в аппарате сигнализации АС.8 если объемная доля метана превысила верхний уровень защитного отключения (второй порог).

7.Назначение режима предварительного отключения анализатора метана.

8.Чем обеспечивается уровень искробезопасности Иа электрической цепи преобразователя ППИ и датчика ДМВ.

9.Назначение светоиндикации на лицевой крышки преобразователя ППИ.

10.На какую величину уставки срабатывания первого и второго порога настраивается анализатор метана на заводе изготовителе.

Рекомендуемая литература

1.Карпов Е.Ф., Биренберг И.Э., Басовский Б.И. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. – М.: Недра, 1984.- 285с.

2.Научные основы автоматизации в угольной промышленности: опыт и перспективы развития: монография / В.Г. Курносов, В.И. Силаев; Междунар. институт независимых педагогических исследований МИНПИ – ЮНЕСКО, ОАО «Автоматгормаш им. В.А. Антипова». – Донецк: изд-во «Вебер» (Донецкое отделение), 2009. – 422 с.

3.ТУ 12.48.088-84. Анализаторы метана АТ1-1 и АТ3-1

32

Практическое занятие №3

Тема: ИЗУЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ АНАЛИЗАТОРА МЕТАНА АТБ

Задание. Изучить структурную схему и принцип действия анализатора метана АТБ

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с назначением, основными функциями и составом анализатора метана АТБ.

2.Изучить функциональную схему и принцип действия анализатора метана АТБ.

3.Ответить на приведенные контрольные вопросы.

4.Подготовить и оформить отчѐт по практическому занятию.

Основные сведения об анализаторе метана АТБ

Анализатор метана термокаталитический быстродействующий типа ATБ ( в дальнейшем именуется сокращенно «Анализатор ATБ») предназначен для непрерывного централизованного телеметрического контроля объемной доли метана, а также скорости ее нарастания в горных выработках шахт, разрабатывающих пласты, опасные, по внезапным выбросам угля и газа, выдачи команд на отключение электропитания контролируемого участка и включения предупредительной сигнализации при превышении предельно допустимой объемной доли метана или скорости ее нарастания.

Анализатор АТБ является стационарным изделием и рассчитан для работы в подземных условиях шахт, разрабатывающих пласты, опасные по внезапным выбросам угля и газа, зон умеренного и холодного климата.

Анализатор АТБ может использоваться как самостоятельная система указанного назначения, так и в системах диспетчерского управления проветриванием системах автоматического регулирования проветриванием, как отдельных участков, так и в целом угольных шахт.

Анализатор АТБ обеспечивает:

1)непрерывный автоматический контроль объемной доли метана в местах установки датчиков;

2)выдачу сигнала на отключение, электрического питания контролируемого участка при достижении предельно допустимой объемной доли метана;

3)выдачу сигнала на отключение, электрического питания контролируемого участка при скорости нарастания объемной доли метана (0,1-0,2)% в с и выше;

4)выдачу сигнала на предварительное отключение отдельного механизма участка (комбайна погрузочной машины и пр.) с выдержкой времени;

5)непрерывную звуковую и световую сигнализацию в соответствии с ГОСТ 24032-80;

6)прерывистую звуковую и световую сигнализацию при скорости нарастания объѐмной доли метана от (0,1-0,2) % в секундах и выше;

7)дистанционный визуальный контроль объемной доли метана по указывающему прибору аппарата АС-7;

8)возможность передачи диспетчеру непрерывного унифицированного сигнала об объемной доле метана;

9)возможность передачи диспетчеру дискретной телесигнализации о нормальной работе анализатора, предельно допустимой объемной доли метана или скорости ее нарастания и обрыве линии телеизмерения;

10)телефонную связь между абонентами у преобразователя ППИ, аппарата АС-7 и диспетчера.

11) срабатывание исполнительного устройства должно быть без выдержки или с выдержкой времени при объемной доле метана от 1 до 1,3 величины уставки срабатывания.

12)выдачу унифицированного выходного сигнала (5±0,5) мА постоянного тока на нагрузке от 0 дo 1000 Ом при показаниях прибора аппарата 2,5%.

Вкомплект поставки изделий анализатора АТБ входят:

1)аппарат сигнализации АС-7;

2)два преобразователя параметров измерительных ППИ 8.1;

3)два датчика метана выносных ДМВ;

4)сирена искробезопасная СИ-1;

5)две трубки телефонных искробезопасных ТИТ-1.

34

Комплектующие изделия соответствуют требованиям ТУ 12.48.088-84.

Датчик ДМВ предназначен для непрерывного контроля объемной доли метана в рудничной атмосфере, преобразования еѐ в электрический сигнал и передачи этого сигнала на преобразователь ППИ.

Датчик ДМВ состоит из корпуса, гнезда и подвески. Внутри корпуса в амортизаторе крепится датчик в сборе (см. рисунок 1). Гнездо служит для установки деталей кабельного ввода.

Рисунок 1 - Датчик метана выносной ДМВ

Датчик в сборе состоит из рабочего и сравнительного элементов, прикрепленных к стойкам колодки и разделенных экраном. Рабочий и сравнительный элементы, представляют цилиндры из активной окиси алюминия с намотанными на них спиралями из платиновой проволоки. Поверхность рабочего элемента пропитана платино-палладиевым катализатором.

Объемная доля метана в рудничном воздухе определяется путем беспламенного сжигания метана на поверхности платино-палладиевого катализатора при температуре 400 град и измерения выделившегося при этом тепла, которое изменяет сопротивление рабочего элемента термогруппы. Рабочий элемент включен в одно плечо измерительного моста, подсоединенного к блоку питания. Сравнительный элемент включен в измерительную схему для компенсации влияния окружающей среды (температура, влажность и т. д.).

Для анализатора АТБ применяются усовершенствованные датчики ДМВ, которые содержат три рабочих и три сравнительных элемента, для увеличения точности измерений. Другие варианты модификация датчика ДМВ с преобразователем параметров ППИ 8.1 не работают.

Преобразователь параметров измерительный ППИ предназначен для непрерывного автоматического контроля объемной доли метана в месте установки датчика ДМВ, предупредительной световой сигнализации, передачи теле-

35

метрической информации и сигнала на отключение электрического питания контролируемого объекта к аппарату сигнализации.

Сборочные единицы и элементы преобразователя параметров ППИ размещены в оболочке прямоугольной формы (см. рисунок 2). Особенностью анализатора АТБ является использование преобразователя параметров типа ППИ 8.1, который отличается от других ППИ тем, что выходной сигнал преобразователя постоянного тока, который поступает на аппарат сигнализации АС-7, имеет диапазон: 1-5мА (в других модификациях 0-5 мА). Другие модификации преобразователей ППИ с аппаратом АС-7 не работают.

Контроль

5

Рисунок 2 - Преобразователь параметров измерительный ППИ

На крышке ППИ расположены: смотровые окна для светодиодов Н1 (первый порог 1П - поз.3 на рисунке 2) и Н2 (второй порог 2П - поз.2 на рисунке 2), светодиода наличия питания и цифрового индикатора (поз.5 на рисунке 2);

36

кнопка «Контроль» (поз. 1 на рисунке 2); крышка (поз. 4 на рисунке 2), закрывающая оси подстроечных резисторов, служащих для первоначальной настройки схемы ППИ (балансировка смещения нулевого уровня усилителя при отсутствии метана, установка коэффициента усиления, чтобы сигнал на выходе выпрямителя соответствовал объемной доле метана). Светодиод Н1загорается (зеленым светом) при превышении нижнего уровня содержания метана (первый порог 1П), а второй светодиод Н2 загорается (красным светом) при превышении верхнего уровня содержания метана (второй порог 2П) в месте установки датчика ДМВ. На цифровом индикаторе преобразователя ППИ высвечиваются данные о концентрации метана в рудничной атмосфере в месте установки датчика ДМВ.

Преобразователь ППИ подвешивается при помощи ручки в месте удобном для наблюдения за цифровыми индикаторами.

Аппарат сигнализации АС -7 предназначен для питания преобразователя параметров ППИ, выдачи команды на отключение электрического питания контролируемого объекта при превышении предельно-допустимой объемной доли метана и скорости ее нарастания, выдачи предупредительной световой и звуковой сигнализации.

Конструктивно аппарат сигнализации АС -7 представляет собой оболочку (см. рисунок 3) во взрывобезопасном исполнении (РВ), внутри которого крепится выемная панель с размещенными на ней блоками и различными элементами (см. рисунке 4).

Оболочка разделена перегородкой на две камеры: основную и камеру вводов(4), которая в свою очередь также разделена перегородкой, отделяющей проходные зажимы для цепей с искробезопасными параметрами от проходных зажимов для цепей питания. В основной камере установлена выемная панель и блокировочный выключатель. При открывании крышки блокировочный выключатель (на рисунке 3 - рукоятка выключателя обозначена позицией 5) обеспечивает обесточивание аппарата. На передней крышке оболочки аппарата имеется смотровое окно (2), предназначенное для визуального наблюдения за шкалой указывающего прибора и окна (3) для светодиодов выемной панели. Поверх крышки аппарата крепится блокирующая рамка (1), закрывающая доступ к болтам. Также на рисунке поз. 6 обозначен болт для подключения заземляющей жилы.

Аппарат сигнализации АС.7 устанавливается на распределительном пункте участка или у подземной подстанции в месте, удобном для наблюдения за прибором.

Трубка телефонная искробезопасная ТИТ-1 предназначена для осуществления двухсторонней телефонной связи между аппаратом сигнализации, преобразователем и стойкой приема информации у оператора АГЗ.

Сирена искробезопасная СИ-1 предназначена для подачи звукового сигнала при достижении предельно допустимой объемной доли метана в месте уста-

37

новки датчика ДМВ. Сирена устанавливается на распределительном пункте лавы или в месте, где вероятность нахождения людей наибольшая, например, на погрузочном пункте.

Рисунок 3 - Оболочка аппарата сигнализации АС 7

Анализатор АТБ поставляется заводом изготовителем настроенным на уставку срабатывания первого порога 1%, второго порога 1,3%. Если условиям эксплуатации нужна другая уставка срабатывания, то необходимо произвести перенастройку аппаратуры резисторами преобразователя ППИ.

38

3

4

КГЦ

Рисунок 4 – Выемная панель аппарата сигнализации АС-7

На рисунке 4 обозначено:

Н1 – светодиод, который служит индикатором о рабочем состоянии аппарата;

Н2,Н3светодиоды (датчик 1 и датчик 2), которые оповещают о срабатывании одного из двух быстродействующих каналов;

1 – предохранитель; 2 – генератор высокочастотных сигналов, который формирует сигналы для

передачи данных на стойку СПИ-1; 3 – указывающий прибор (стрелочный), который показывает текущую

концентрацию метана от датчика 1.

4 – тумблера, предназначенные для переключения блоков быстродействующих в режимы «Работа» и «Проверка».

5 – блок выпрямительный, предназначенный для выпрямления напряжения питания, которое подается на блок быстродействующий.

39

6 – исполнительные реле.

Функциональная схема и принцип действия анализатора метана АТБ

Принцип действия анализатора АТБ заключается в обработке электрических сигналов, поступающих от датчиков ДМВ на преобразователь ППИ, усилении этих сигналов и передачи их в аппарат сигнализации АС -7 и далее на стойку приема информации СПИ-1, которая устанавливается на поверхности шахты в помещении оператора АГЗ (стойка приема информации СПИ-1 предназначена для приема непрерывных сигналов об объемной доле метана и дискретных сигналов о достижении предельно допустимой объемной доли метана в местах установки анализаторов метана, регистрации величины объемной доли метана и выдачи световой сигнализации). Также анализатор формирует команды на отключение электроснабжения контролируемого технологического участка и включения предупредительной сигнализации при превышении предельно допустимой объемной доли метана или скорости ее нарастания.

Отличительная особенность анализатора АТБ от аналогичных анализаторов метана состоит в том, что анализатор АТБ может иметь инерционный и быстродействующий каналы, или два быстродействующих (в зависимости от применяемых блоков). Инерционный канал предназначен для отключения напряжения питания контролируемого объекта с выдержкой времени (17± 3)мин при объемной доле метана в атмосфере выработки от 1,0 до 1,3 величины установки срабатывания. Быстродействующий канал предназначен для быстродействующего, с временем срабатывания не более 0,8с, отключения напряжения питания контролируемого объекта при превышении предельно допустимой объемной доли метана или при скорости нарастания объемной доли метана (0,1

– 0,2)% в секунду и выше с временем срабатывания не более 2,0с.

На рисунке 4 приведена функциональная схема анализатора АТБ. По линии ввода 4 (кабель КПГСН 3х2,5+1х1,5+1х1,5) на аппарат АС-7 (зажимы 20,21) подается питающее напряжение от внешнего источника питания. Трансформатор собственных нужд аппарата АС-7 преобразует входное напряжение в напряжение величиной 52 В, и по линии связи 2 осуществляет питание преобразователя ППИ, через зажимы 1,2 (и 7,8 для второго ППИ). Данная линия связи выполняется кабелем типа ТАШС-1х4, в котором по двум жилам поступает напряжение питания, а по двум - данные о величине объемной доли метана в месте установки соответствующего датчика метана. Также трансформатор обеспечивает напряжением питанием блоки, которые монтируются в АС- 7.

По линии связи 1 (применяется кабель типа ТАШС-1х4) переменное напряжение 1,9 - 2,1В подается на датчик ДМВ. Также по линии связи 1 от датчика ДМВ на преобразователь ППИ поступает информация о текущей величине объемной доли метана. Данный сигнал представляет собой переменное напряжение с диапазоном изменения 0-15мВ.

40