Systemy gazometryczne w górnictwie. Autor: K Miśkiewicz

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Systemy gazometryczne w górnictwie. Autor: K Miśkiewicz"

Krystian Pawlak
6 lat temu
Przeglądów:

1 Systemy gazometryczne w górnictwie Autor: K Miśkiewicz

2 Plan prezentacji Cel stosowania gazometrii Metody pomiaru w gazometrii Systemy gazometryczne Wymagania formalne dla systemów gazometrycznych

3 Cel stosowania gazometrii Gazometria rodzaj telemetrii zdalny pomiar parametrów atmosfery w wyrobiskach Pomiar zawartości CH 4, CO, CO 2, O 2 (ew. innych gazów), temp, prędkość Generowanie alarmów i ostrzeżeń Rejestracja zmierzonych wartości Wyłączanie zasilania jeżeli stężenie metanu>progu alarmowego

4 Metody pomiaru stężenia gazów Katalitycznego spalania Termokonduktometryczna Interferencyjna Elektrochemiczna Pochłaniania promieniowania podczerwonego Półprzewodnikowa

5 Metoda katalitycznego spalania CH4ZTaZRaZ UZ

6 Charakterystyka czujnika katalitycznego

7 Parametry dynamiczne mostka katalitycznego T90

8 Właściwości metody katalitycznej Tylko dla gazów palnych (metan) Pomiar do dolnej granicy wybuchowości metanomierze dwuzakresowe Stosunkowo małe wartości T90 (kilka sekund) Czułość mv/1%ch4 Wrażliwość na zatrucie (silikony) Kalibracja co 7 dni (wg DTR) Inne gazy palne też wywołują katal. spalanie

9 Przewodnictwo cieplne gazów

10 Metoda konduktometryczna CH4ZTabRab UZ

11 Charakterystyka mostka VQ31 [e2v]

12 Pelistory i komora pomiarowa (Sensor Gas)

13 Właściwości metody termokonduktometrycznej Pomiar głównie metanu powyżej dolnej granicy wybuchowości Metanomierze dwuzakresowe Pomiar w rurociągach odmetanowania Czułość rzędu 1mV/1%CH4 CO 2 zmniejsza wynik pomiaru

14 Metoda interferencyjna - dla powietrza n p =1, dla metanu n CH4 =1,000442

15 Właściwości metody interferencyjnej Głównie w metanomierzach ręcznych TC-100 metanomierz RIKEN stacjonarny Wrażliwość na inne gazy np. CO 2 pochłaniacz Wodór zmniejsza wskazania metanu

16 Metoda elektrochemiczna

17 Czujnik CO firmy NEMOTO

18 Właściwości metody elektrochemicznej Wykorzystanie reakcji REDOX (redukcja i utlenianie) Możliwość selektywnego pomiaru wybranego gazu (zależnie od budowy i katalizatora) Czułość kilkaset na/ppm Pomiar O 2, CO, C 2 H 5 OH

19 Metoda półprzewodnikowa (MIS Metal Insulator Semiconductor) Zmiana rezystancji ogrzanego ( C) półprzewodnika (najczęściej SnO 2 ). Rodzaj gazu temperatura, rodzaj półprzewodnika

20 Metoda półprzewodnikowa Widok i charakterystyka czujnika MICS5525 firmy E2V

21 Czujnik do pomiaru alkoholu

22 Zależność zawartości alkoholu w powietrzu od zawartości alkoholu we krwi

23 Metoda absorpcji promieniowania podczerwonego (IR infrared) (prawo Lamberta-Beera) I ε c x = I e λ o c stężenie badanego gazu ε λ współczynnik ekstynkcji

24 Widmo absorpcyjne metanu Liczba falowa 1/λ, transmisja I/I 0

25 Widmo absorpcyjne węglowodorów

26 Widmo absorpcyjne CO2

27 Budowa czujnika IR Dwa czujniki piroelektryczne + dwa filtry na pasmo absorpcyjne i na inne pasmo

28 Schemat blokowy czujnika IR

29 Detektor pyroelektryczny zmiana IR na ładunek Dynament Limited application note AN1

30 Charakterystyka dynamiczna elementy pyrolitycznego Dynament Limited application note AN1

31 Charakterystyka dynamiczna elementy pyrolitycznego Dynament Limited application note AN1

32 Zależność względnej absorbancji od zawartości gazu

33 Czujniki IR firmy e2v

34 Anemometr skrzydełkowy MPP Pomiar prędkości obrotowej wirnika

35 Anemometr typu VORTEX (wiry Karmana) v prędkość powietrza v = f d/s r d średnica pręta f częstotliwość wirów S liczba Strouhala

36 Anemometr ultradźwiękowy t 1 = l/(c + v) t 2 = l/(c v) v prędkość powietrza, c prędkość dźwięku Układ elektroniczny Przetworniki piezoelektryczne V (N)(O) l, mm (O)(N) Sygnał akustyczny (db) (N) (O) (N) (O) t1 = l /(c+v) t2 = l /(c-v) 100 khz cykl pomiarowy 20/s Czas

37 Termoanemometry (chłodzenie grzanego drutu) a) R U, mv Zasilacz v U i = const Prędkośc powietrza v, m./s b) R Zasilacz v U U, mv i = var, T=const q = (a + b v 1/2 ) (T d T o ) Prędkośc powietrza q moc przekazywana z drutu do otoczenia, Td temperatura drutu v, m./s To temperatura otoczenia, V prędkość powietrza, a, b - współczynniki

38 Systemy gazometryczne Mierniki: Metanomierze (styk wyłączający) Anemometry Mierniki innych gazów (O 2, CO, CO 2 ) Układy wyłączeń zasilania Stacje dołowe (specjalizowane PLC) System teletransmisyjny Centrala telemetryczna (System wizualizacji)

39 Parametry systemów i urządzeń Mierniki: Zakres pomiarowy Czas T90 Dokładność pomiaru (zasady kalibracji) Protokół transmisyjny do centrali (transmisja numeru identyfikacyjnego) Centrala: Funkcjonalność bloków liniowych Pojemność stojaka centrali Obsługiwane protokoły Częstotliwość odpytywania mierników Stacja dołowa Rodzaj wejść (analogowe 0,4-2V, dwustanowe) Rodzaj wyjścia dwustanowego (z diodą, z opornikami) Możliwość blokowania kontrolnego wyłączenia

40 Struktura systemu gazometrycznego (matryca wyłączeń w centrali)

41 Struktura systemu gazometrycznego (matryca wyłączeń w centrali oraz w stacji dołowej) Di wejście dwustanowe Ai wejście analogowe 0,4-2V Do wyjście dwustanowe

42 System gazometryczny SMP - EMAG

43 System gazometryczny CST-40(A) - HASO

44 Centrala CST-40(A) widok ekranu komputera sterującego

45 Centrala CST-40(A) widok ekranu konfiguracji matrycy wyłączeń

46 System KSP-2C Carboautomatyka

47 Stacje dołowe MCCD-01 - EMAG CDSD-2 Carboautomatyka CSA-1, CSD-1 HASO

48 Mierniki firmy Carboautomatyka protokół: 5-12 khz, Metanomierz CPC-2 Czujnik CWx-2A Kx-2 + CST-3 Kx-2 + CSTW-3

49 Mierniki firmy Carboautomatyka protokół: 5-12 khz, 0,4-2V, cyfrowy Miernik CO 2 Miernik gazów toksycznych H 2 S NH 3 NO NO 2 Cl 2 SO 2 HCN Metanomierz Miernik CO Miernik O 2

50 Mierniki firmy EMAG Anemometr AS-2S Anemometr AS-3

51 Mierniki firmy EMAG SERWIS Miernik CO 2 (IR) Metanomierz (IR) Miernik wilgotności, temperatury, ciśnienia Miernik O 2 Metanomierz Miernik różnicy ciśnień Miernik CO Półka modułów liniowych MZT 10/60T

52 Mierniki firmy HASO Metanomierz CSM-1 Metanomierz CSM-3 Metanomierz CSM-3i (IR) Miernik CO CSCO-1

53 Mierniki firmy HASO Miernik CO CSCO-2 (do CSA-1) Miernik CO2 CSCD-3i (IR) Anemometr CSV-5 Metanomierz CSM 1R Kalibrator KR-2

54 Przykład instalacji metanomierza

55 Układy wyłączeń Transmisja stanu styku metanomierza do wyłącznika Stan normalny styk zamknięty Otwarcie styku wyłączenie wyłącznika Interface pomiędzy iskrobezpiecznym obwodem wyjściowym metanomierza i obwodem sterowania wyłącznika Blokowanie wyłączenia w czasie kontrolnego wyłączenia Realizacja zależności logicznych kilka metanomierzy wyłącza ten sam wyłącznik

56 Transmisja stanu styków a P styk S b P S c P S d P S

57 Kontrola stanu styku prądem stałym U z U x R z R l R 1 R 2 S dla przerwy w linii: x U z U = dla styku otwartego: = L l z z z x R R R R R U U 2 1 dla styku zwartego: + + = L l z z z x R R R R U U 1 dla zwarcia w linii: + = L z z z x R k R R 1 U U

58 Przykład układu kontroli styków U z Rz + MKS= S R 2 R 1 We 100k 0,875Uz 200k K K K prze rwa styk otwarty + We MKS = - Wy 0,625Uz 200k K K styk zwarty Wy 0,375Uz 300k K zwa rcie

59 Kontrola styku prądem przemiennym w IZZO We Rz=470 Ut~ 10V Uz~ 12V We Ut~ Uz~ MKS~ Wy Ri=180 Ri=180 T1 T2 D4-D7 K1 C2 K1 C4 MKS~

60 Kontrola styku prądem przemiennym w SUS S D We Rz=240 C ~ 15V We ~ + MKS~ Wy Uc MKS~ R11 C1 R K Wy

61 konfiguracja Prąd I Stan obwodu H L Styk zamknięty Kontrola styku przez mikrokontrolery L H H H Styk zamknięty Obwód zwarty L L Styk otwarty lub przerwa w obwodzie

62 Zasada realizacji układu wyłączeń z zastosowaniem stacji dołowych

63 Przykład realizacji układu wyłączeń (SBKW HASO dla ściany)

64 Przykład realizacji układu wyłączeń (SBKW-HASO dla ściany)

65 Przykład realizacji układu wyłączeń (SBKW HASO)

66 Wymagania formalne dla systemów gazometrycznych Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych. Dz. U. Nr 139. Poz (z późniejszymi zmianami)

67 Zabezpieczenie metanometryczne wyrobisk ścianowych

68 Zabezpieczenie metanometryczne wyrobisk ścianowych

69 Zabezpieczenie metanometryczne wyrobisk ścianowych

70 Zabezpieczenie metanometryczne wyrobiska z wentylacja lutniową tłoczącą

71 Zabezpieczenie metanometryczne wyrobiska z wentylacja lutniową ssącą <6m CH m 1%K 2%UE CH4 1%K 2%UE metanomierz rejestrująco-wyłączający kombajn przy przekroczeniu 1% i pozostałe maszyny i urządzenia elektryczne przy przekroczeniu 2%

72 Zabezpieczenie pożarowe wyrobisk ścianowych (anemometry, mierniki CO, temperatury) S 3 S 2 S 4 3 S S 2 S 1 S 1

73 Realizacja zabezpieczeń metanometrycznych

74 Przykład realizacji zabezpieczenia metanometrycznego

77 Zasada kalibracji metanomierza raz na tydzień wg DTR 1 podanie mieszanki 0% - korekcja zera 2 podanie mieszanki 2,2% - korekcja czułości 3 podanie mieszanki 2,2% (o 0.2% więcej od progu alarmowego) - kontrolne wyłączenie

78 Realizacja kalibracji przepływ mieszanki wzorcowej 25l/h

79 Przykład przebiegu kalibracyjnego

80 Przykład przebiegów kalibracyjnych dla metanomierza dwuzakresowego kalibracja dla 30% 25 stężenie metanu, % kalibracja dla 2,2% kontrolne wyłączenie czas, s 1 kalibracja mostka spalania katalitycznego 2 kalibracja mostka termokonduktometrycznego 3 - kontrolne wyłączenie

81 Dziękuję za uwagę

Podobne dokumenty

Metanomierz MK-5 EH-G/09/ Karta produktu. ul. Opolska 19, Chorzów tel , tel./fax

Metanomierz MK-5 EH-G/09/ Karta produktu. ul. Opolska 19, Chorzów tel , tel./fax Karta produktu CECHY CHARAKTERYSTYCZNE Metanomierz MK-5 typu przeznaczony jest do sygnalizacji stężenia metanu w strefie pracy maszyny, alarmowania w przypadku wzrostu stężenia powyżej nastawionego progu