Разработка и результаты стендовых испытаний реверсивного рудничного ане-мометра Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

----------------------------------- © Д.С. Хлудов, В.Е. Седельников,

С.В. Панов, 2007

УДК 622.41

Д.С. Хлудов, В.Е. Седельников, С.В. Панов

РАЗРАБОТКА И РЕЗУЛЬТАТЫ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ РЕВЕРСИВНОГО РУДНИЧНОГО АНЕМОМЕТРА

~П ешение проблемы обеспечения безопасности горных работ требует создания надежных технических способов и средств управления проветриванием подземных горных выработок. Возрастающие требования к качеству контроля аэрогазодинамических процессов в шахтах приводят к необходимости использования все более совершенных приборов измерения скоростей и расходов газовоздушных потоков.

Особые условия шахтной атмосферы, характерные для горн-ых выработок типы воздушных потоков, диапазон их скоростей, регламентируемый правилами безопасности в угольных шахтах, и другие факторы выдвигают ряд специфических требований, предъявляемых к приборам, используемым для контроля ско-ростей и расходов газовоздушных потоков в шахтах.

Основным прибором контроля скорости газо-воздушных потоков на шахтах в угольной промышленности является анемометр АПР-2. Этот прибор не во всем удовлетворяет требованиям предъявляемым к шахтным анемометрам по точности, надежности и удобству эксплуатации, предъявляемым к ручным шахтным анемометрам. Анемометр АПР-2 имеет чувствительный элемент в виде преобразователя типа А-2 и регистрирующий прибор - микропроцессор. В основу анемометра положен принцип тахеометрии, т.е. вращение крыльчатки. Прибор имеет диапазон измерений от 0,15 до 20 м/с, при этом погрешность измерения в идеальных условиях не превышает 2,58 %. Основным недостатком этого анемометра является влияние на точность измерения частиц пыли, содержащихся в воздухе, и влажность воздушного потока. Кроме того, возможности измерения ограничены пределами 0,1520 м/с, т.к. погрешность измерения за указанными пределами резко возрастает. Недостатком известного анемометра является также отсутствие информации о направлении воздушного потока.

В 2006 г. ООО «Горный ЦОТ» (г. Кемерово) разработал реверсивный рудничный анемометр нового поколения для изме-рения скорости воздуха в горных выработках, принципиально от-личающийся от существующих приборов для эпизодического кон-троля расхода воздуха. В результате технической реализации поя-вилась возможность расширения пределов измерения скоростей воздушного потока и повышения достоверности измерения за счет снижения влияния находящихся в потоке пыли и влажности воздуха.

Конструктивно анемометр состоит из чувствительного измерительного элемента и преобразователя информации. Отличием предложенного устройства является то, что оно снабжено измерительным патрубком с диафрагмой, установленной внутри патрубка, при этом чувствительный измерительный элемент выполнен в виде датчика расхода воздуха, а его вход и выход расположены с разных сторон диафрагмы на равном расстоянии от нее.

Другим отличием является то, что анемометр снабжен ВТО-рым датчиком расхода воздуха, установленным относительно диафрагмы аналогично первому датчику, причем диаметр его входного и выходного штуцеров принят отличным от первого датчика и оба датчика подключены к преобразователю инфор-мации с возможностью включения их в работу по схеме «ИЛИ».

Принцип действия устройства основан на регистрации пере-пада давления воздушного потока, создаваемого на диафрагме, установленной в патрубке. Измерение осуществляют с помощью датчиков. Данные с датчиков расхода воздуха поступают в процессор и в дальнейшем могут считывать из его памяти с помощью компью-тера. Диапазон измерения скорости воздушного потока при ис-пользовании двух датчиков составляет 0,01-30 м/с при погрешно-сти измерения не более 2,5 % даже при загрязнении воздушного потока пылью и при относительной влажности до 100 %. В ане-мометре оба датчика расхода воздуха соединены с преобразовате-лем информации, выдающим в соответствии с настройкой резуль-таты измерения на табло, причем датчики, преобразователь ин-формации (процессор) и табло размещены в одном корпусе.

Для измерения скорости движения воздушного потока в горной выработке анемометр устанавливают в сечении потока вдоль выработки, при этом в патрубке на диафрагме создается перепад давления и часть воздуха поступает в датчик по выходному штуцеру с одной стороны диафрагмы и выходит по штуцеру с другой стороны диафрагмы на одинаковом расстоянии от нее. Этим достигается идентич-

ность измерений при изменении направления движения воздуха в выработке.

Проходные сечения штуцеров датчиков имеют разные диаметры, что позволяет автоматически регистрировать перепад давления на диафрагме и расход воздуха с разной точностью. При этом измерение проводится по двум диапазонам. Датчик, имеющий больший диаметр проходного отверстия штуцеров, производит измерение скорости воздуха в диапазоне 0,01-2,0 м/с и при значениях, близких к 2,0 м/с, автоматически отклю-чается и включается датчик, имеющий меньший диаметр проходного отверстия штуцеров и проводящий измерение в диапазоне 2-30 м/с, т.е. включение датчиков в работу осуществляется по схеме «ИЛИ». Точность измерений в обоих диапазонах составляет 2,3-2,5 %. При реверсировании струи на табло перед измеренным значением появляется знак «-».

На точность измерения предложенным устройством не оказывает существенного значения наличие в воздушном потоке различных примесей (пыль, капли влаги и т.д.).

В ноябре-декабре 2006 г. проведены стендовые испытания новой модели реверсивного рудничного анемометра для измере-ния скорости воздуха. Испытания проводились в условиях, мак-симально приближенных к условиям реальной эксплуатации при-бора. Порядок проведения испытания состоял в следующем: в аэродинамической трубе закреплялся экспериментальный обра-зец анемометра, подавался воздух с различными скоростями (0-30 м/с), температурой (15-25 0С) и влажностью воздуха (60-90 %). Прибор включался последовательным нажатием кнопок «Пит» и «Пуск» и далее, автоматически, в течение 1 мин определялась скорость движения воздуха, которая контролировалась тестовым термоанемометром. Показания двух приборов сравнивались и вычислялась погрешность измерений. Испытания показали пол-ное соответствие прибора требованиям технической до-кумен-тации. Нарушений при работе анемометра в процессе испытаний выявлено не было.

На прибор получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель.

— Коротко об авторах -----------------------------------------------

ХлудовД.С. - инженер, ООО «Горный-ЦОТ», г. Кемерово,

Седельников В.Е. - инженер, ООО «Горный-ЦОТ», г. Кемерово,

Панов С.В. - ген. директор ООО «Шахта Байкаимская», г. Ленинск-Кузнецкий Кемеровской области.