Разработка метода автоматического метрологического контроля и коррекции выходного сигнала термокаталитического датчика шахтных стационарных метанометров

• Автор: Сучков, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с.

1. Анализ состояния газовой защиты на угольных шахтах и других объектах промышленности .

Пути повышения ее эффективности . Задачи и

методика исследований.

1.1 Причины воспламенения метана и пути их предупреж

дения . Аппаратура и методы борьбы с метаном в шахтах.

1.2 . Анализ существующих способов и средств контроля работоспособности средств автоматического контроля метана

1.3 Цель задачи и методика исследований.

2. Разработка метода автоматического метрологического контроля и коррекции чувствительности стационарных датчиков метана.

2.1 Перспективные пути развития аппаратуры контроля метана.

2.2 Исследование термокаталитического датчика метана,

работающего в динамическом режиме. составление математической модели

3. Разработка методик и алгоритмов определения величины мультипликативной составляющей погрешности измерения и коррекции показаний термокаталитического датчика метана.
Экспериментальная проверка полученных результатов.
3.1 Методика определения величины мультипликативной
составляющей основной погрешности измерения и проведения коррекции показаний термокаталитичекого датчика метана, использующая вычисление постоянной времени переходного процесса.
3.2 Методика определения величины мультипликативной составляющей основной погрешности измерения и проведения коррекции показаний термокаталитичекого датчика метана, без определения постоянной времени переходного процесса.
3.3 Математическая обработка данных полученных в результате экспериментов.
3.4 Ограничения по применению разработанных методик.
3.5 Разработка алгоритма проведения измерения , метрологического контроля и коррекции показаний метанометра, разработка функциональной схемы прибора реализующего алгоритм.
4. Анализ причин, приводящих к ухудшению
работоспособности датчиков метана, эксплуатируемых в горных условиях.
4.1 Влияние увлажненной угольной и породной пыли на работу термокаталитического датчика метана.
4.2 Воздействие отравляющих примесей каталитических ядов, содержащихся в рудничной атмосфере, на работу термокаталитического датчика метана.
4.3 Влияние среды содержащей высокие концентрации метана на работоспособность термокаталитического датчика метана.
4.4 Анализ преднамеренных нарушений работоспособности аппаратуры газовой защиты.
5 Обоснование частоты проведения контроля и уровня изменения чувствительности элемента необходимого для проведения коррекции.
Заключение.
Библиография


Другой недостаток, присущий в большей или меньшей степени всем катализаторам, связан с подверженностью их отравлениям и частичной или полной потере чувствительности при работе в атмосфере, содержащей каталитические яды пары различных силиконовых соединений, сероводород, другие сернистые соединения и пр Так как в большинстве термокаталитических газоанализаторов используются мостовые измерительные схемы, то еще одним недостатком является дрейф нуля. ПГС и чистым воздухом, доставляемых к месту установки стационарных датчиков в специальных баллончиках или кислородных подушках. ПГС. На каждой шахте численность персонала, обслуживающего системы контроля рудничной атмосферы составляет человек. Удельный вес стационарных метанометров в этих системах достаточно высок и, как правило, составляет . На поверочные операции задалживаеся не менее рабочего времени обслуживающего персонала. Попытки решить эту проблему неоднократно предпринимались во всех угледобывающих странах. К ним можно отнести такие разработки как предлагаемый американской фирмой вариант дистанционной калибровки аппаратуры, основанный на использовании размещенных в месте установки датчиков баллончиков с ПГС и чистым воздухом разработанный в ИГД им. Скочинского в е годы метод дистанционной комплексной проверки термокаталитического датчика, включающий определение погрешности измерения концентрации метана и отклонения нуля датчика с использованием метана, содержащегося в анализируемой атмосфере и т. Однако ни один из перечисленных путей не решал проблему полностью, а по ряду технических и организационных причин серийное производство подобной аппаратуры не производилось. Целью диссертационной работы является разработка метода автоматического метрологического контроля выходного сигнала термокаталитического датчика метана, включающая обоснование и выбор параметров и режимов работы, обеспечивающих реализацию метода. А также разработка способа автоматической коррекции выходного сигнала термокаталитического датчика шахтных метанометров, не требующего применения стандартных поверочных газовых смесей ПГС и чистого воздуха. Другой целью является разработка алгоритма, регламентирующего реализацию указанного метода с помощью современных средств микропроцессорной техники. Идея работы состоит в отказе от классической оценки выходного сигнала по его абсолютной величине и переход на измерение разницы сигналов в двух разнесенных по времени точках переходного процесса частичного выгорания метана на чувствительном элементе в реакционной камере датчика с ограниченным диффузионным доступом анализируемой метановоздушной смеси. Переход от статического метода измерения к динамическому позволяет не только судить о величине выходного сигнала, но и по характеристикам переходного процесса оценить качественно и количественно изменение чувствительности датчика, определить погрешность измерений и провести автоматическую коррекцию выходного сигнала, если значение погрешности превышает нормативное значение. Достоверность научных положений обоснована сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований, проведенных на лабораторных макетах . Научная новизна. Впервые предложен метод получения информации о работоспособности и точности показаний датчика метана непосредственно во время измерения, с помощью метана, содержащегося в рудничной атмосфере, исключающий применение ПГС, чистого воздуха и каких либо тестовых воздействий установлена взаимосвязь между параметрами переходного процесса газообмена в реакционной камере, соединенной с атмосферой калиброванным эквивалентным отверстием, и чувствительностью датчика разработан алгоритм коррекции выходного сигнала датчика, позволяющий определить истинную концентрацию метана в момент измерения. Практическая ценность. Применение предложенного метода автоматического метрологического контроля и коррекции позволяет повысить надежность работы термокаталитических датчиков метана, за счет увеличения частоты поверочных операций, повышения точности показаний, исключения ручного труда и связанного с ним субъективного фактора при поверочных и регулировочных работах, сократив при этом численность обслуживающего персонала.