Układ do automatycznego pobierania prób powietrza ze zrobów i przestrzeni otamowanych

INSTYTUT MECHANIKI GÓROTWORU POLSKIEJ AKADEMII NAUK UL. REYMONTA 27; 30-059 KRAKÓW Strategiczny projekt badawczy PS3 pt. "Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach" Opracowanie zasad pomiarów i badań parametrów powietrza kopalnianego dla oceny zagrożenia metanowego i pożarowego w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny Produkt 1 Układ do automatycznego pobierania prób powietrza ze zrobów i przestrzeni otamowanych Kierownik części projektu strategicznego:... Prof. dr hab. inż. Stanisław Wasilewski Kraków, Kwiecień 2013 Lider Konsorcjum Członkowie Konsorcjum do realizacji Zadania Badawczego nr 3 Projektu Strategicznego Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach

Streszczenie Układ do ciągłych pomiarów gazów zrobowych jest urządzeniem, które pozwala na automatyczne pobranie próby powietrza (gazów zrobowych) ze zrobów ścian oraz z za tam izolacyjnych i dokonanie pomiaru stężenia wybranych gazów w próbie wraz transmisją wyników w kopalnianym systemie gazometrii automatycznej do stanowiska dyspozytora, a właściwie inżyniera wentylacji. Istotą rozwiązania jest obiektywne, zdalne i automatyczne pobieranie próby powietrza, bez udziału próbobiorcy. Układ automatycznego poboru prób powietrza pozwala na automatyczne pobieranie prób gazów zrobowych z odległości, do 1000m. Układ wyposażony jest w sterowany układem mikroprocesorowym zestaw komór pomiarowych do ciągłego pomiaru zawartości metanu, tlenu oraz tlenku i dwutlenku węgla w próbie gazów zrobowych. - 1 -

Spis treści 1. Wstęp 2. Wymagania dla układu do ciągłych pomiarów gazów zrobowych 2.1. Wymagania metrologiczne w odniesieniu do przepisów górniczych 2.2. Wymagania konstrukcyjne i działanie układu automatycznego poboru i pomiaru 3. Budowa i działanie układu automatycznej analizy gazów zrobowych 3.1. Część pneumatyczna ZCZ-MP 3.2. Część pomiarowo-transmisyjna 3.3. Algorytm działania zintegrowanego czujnika zrobowego ZCZ-MP 4. Podsumowanie Załącznik: Zespół czujników do analizy składu chemicznego powietrza pochodzącego ze zrobów. Opis techniczny. Instrukcja obsługi. Dokumentacja EMAG Serwis - 2 -

1. Wstęp Zagrożenia pożarowo-metanowe jest poważnym zagrożeniem naturalnym występującym w kopalniach węgla kamiennego. Przyjęte w polskim górnictwie ścianowe systemy eksploatacji z zawałem stropu, powodują powstawanie pustek będących zbiornikiem gazów zwanych zrobami. Przestrzeń zrobów jest w praktyce niekontrolowana oraz słabo rozpoznawana pod względem rozkładu koncentracji gazów i zjawisk zachodzących w tych przestrzeniach. Z punktu widzenia bezpieczeństwa ważnym zagadnieniem staje się rozeznanie zagrożenia metanowego w zrobach ścian eksploatowanych z zawałem stropu. Dodatkowo, w zrobach występuje zagrożenie pożarowe wynikające z procesów samozapalenia pozostawionego po eksploatacji węgla. Metodami rozpoznania zagrożenia pożarowometanowe w zrobach i wyrobiskach przyścianowych jest obecnie: q Monitoring powietrza w wyrobiskach przyścianowych, q Analizy laboratoryjne metodami chemicznymi lub metodą chromatograficzną prób powietrza z obszaru zrobów i wyrobisk przyścianowych. Statystyki katastrof zaistniałych w ostatnich latach pokazują, że większość zdarzeń miała miejsce w zrobach ścian zawałowych. Równocześnie dotychczasowe rozwiązania techniczne nie pozwalały na kontrolę przestrzeni zrobów pod kątem rozkładu gazów oraz rozwijających się w zrobach zagrożeń pożarowych. Doświadczenia pokazują, że metodyka pobierania prób powietrza z przestrzeni zrobów, w tym z za tam izolacyjnych oraz z rurociągów odmetanowania dla oceny zagrożeń pożarowych w zrobach jest nieprecyzyjna, a zjawiska zachodzące w zrobach pozostają poza kontrolą lub są słabo kontrolowane. Analizy wykonywane przez służby kopalniane opierają się na mało skutecznych metodach wczesnego wykrywania pożarów opracowanych w latach 30-tych i latach 70-tych ubiegłego wieku. Opracowana w GIG tzw. precyzyjna metoda wymaga unikalnej aparatury i jest wykonywana jedynie w specjalistycznych laboratoriach. Badania te nie zawsze oddają rzeczywisty poziom zagrożenia pożarowego. Praktyka pokazuje, że obie te metody nie zawsze były skuteczne, a wpływ na błędną ocenę poziomu zagrożenia może mieć m. in. niewłaściwy sposób pobierania prób powietrza. Rozwój nauk górniczych i technologii pomiarowych pozwala dziś podjąć szeroko zakrojone badania w celu rozwiązania problemu przez ustalenie nowej metodyki oceny zagrożenia metanowo-pożarowego w zrobach i przestrzeniach otamowanych. Zagrożenie wybuchem w zrobach ścian zawałowych w kopalniach stanowi w ostatnich latach najpoważniejsze zagrożenie gazowe będąc źródłem ostatnich katastrof górniczych. Uznając fakt, że zagrożenie to dotychczas właściwie pozostaje poza kontrolą. W ramach współpracy pomiędzy GIG oraz Centrum EMAG w latach 2006-2007, opracowano Zintegrowany Czujnik Zrobowy ZCZ (pomiar koncentracji gazów CH 4, O 2,) do rejestracji parametrów powietrza zrobowego w systemie gazometrii automatycznej. Rozwiązanie to zostało zgłoszone w Urzędzie Patentowym w roku 2006, wniosek patentowy, P 379772 jako Sposób oraz urządzenie do kontroli stanu atmosfery i parametrów gazów w zrobach ścian eksploatowanych na zawał. Kontynuując ten kierunek badań w ramach projektu badawczego rozwojowego N R09 0004 04, pt. Badania rozkładu stężeń gazów w zrobach ścian zawałowych w aspekcie zagrożeń zapaleniami i wybuchami metanu w zrobach, finansowanego przez NCBiR, a realizowanego w IMG PAN w Krakowie, w latach 2008-2011, rozszerzono zakres czujnika zrobowego o pomiar koncentracji gazów CH 4, O 2, CO, CO 2, a po serii badań w kopalni oraz wykorzystując uzyskane doświadczenia w roku 2009, zaproponowano odmienne rozwiązanie oparte na poborze prób powietrza ze zrobów zamiast zanurzenia zintegrowanego czujnika - 3 -

zrobowego w przestrzeni zrobów. W Urzędzie Patentowym został zgłoszony wniosek patentowy P- 387612, pt. Sposób i urządzenie do kontroli i oceny zagrożenia pożarowego w zrobach ścian zawałowych i za tamami izolacyjnymi. W oparciu o tę ideę obecnie w zadaniu badawczym 3 pt. "Opracowanie zasad pomiarów i badań parametrów powietrza kopalnianego dla oceny zagrożenia metanowego i pożarowego w podziemnych zakładach górniczych wydobywających węgiel kamienny" w ramach strategicznego projektu badawczego pt. "Poprawa bezpieczeństwa pracy w kopalniach" finansowanego przez NCBiR, powstaje automatyczny układ do poboru prób powietrza wraz z pomiarem koncentracji gazów zrobowych CH 4, O 2, CO, CO 2 i rejestracją w systemie gazometrii automatycznej. 2. Wymagania dla układu do ciągłych pomiarów gazów zrobowych Układ do ciągłych pomiarów gazów zrobowych jest urządzeniem, które pozwala na automatyczne pobranie próby powietrza (gazów zrobowych) ze zrobów ścian oraz z za tam izolacyjnych i dokonanie pomiaru stężenia wybranych gazów w próbie wraz transmisją wyników w kopalnianym systemie gazometrii automatycznej do stanowiska dyspozytora, a właściwie inżyniera wentylacji. Istotą rozwiązania jest obiektywne, zdalne i automatyczne pobieranie próby powietrza, bez udziału próbobiorcy. Układ automatycznego poboru prób powietrza pozwala na automatyczne pobieranie prób gazów zrobowych z odległości, do 1000m. Układ wyposażony jest w zestaw czujników do ciągłego pomiaru zawartości metanu, tlenu oraz tlenku i dwutlenku węgla w próbie gazów zrobowych. 2.1. Wymagania metrologiczne w odniesieniu do przepisów górniczych Układ pomiaru stężeń gazów zrobowych realizuje wymagania wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych zawarte w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki wraz z późniejszym zmianami oraz szczegółowo ujęte w Załączniku nr. 4 do tego Rozporządzenia. Zgodnie z przyjętą metodyką pomiarów (Rozporządzenie) układ pomiarowy umieszcza się na stacji pomiarowej poza strefą zagrożenia pożarowego. Punkt. 6.2.1. (Załącznik nr. 4 do Rozporządzenia) Stacje pomiarowe lokalizuje się: 3/ przy zrobach w chodniku wentylacyjnym dla powietrza wypływającego ze zrobów lub pobieranego za pomocą rur bądź węży próbobiorczych zainstalowanych w zrobach, 4/ przy tamach izolacyjnych, wyznaczonych przez kierownika działu wentylacji, dla pobierania prób powietrza spoza tych tam, Wymagania dla kontroli składu gazu na stacjach pomiarowych wg. Rozporządzenia Ministra Gospodarki, Załącznik nr. 4 określają przepisy wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych w kopalniach węgla kamiennego. Punkt 6.4. Składniki Zakres [%] Dokładność[%] Tlen(O 2 ) 0-25 ± 0.1 Dwutlenek węgla (CO 2 ) 0-10 ± 0.03 Metan(CH 4 ) 0-5 ± 0.05 Tlenek węgla (CO) 26ppm (0.0026%) ± 0.0005-4 -

6.4.2. Zawartość azotu wyznacza się jako dopełnienie składników powietrza do 100% objętości stosując wzór: (N 2 ) = 100 - (O 2 + CO 2 + CO + CH 4 ) 6.4.3. Na podstawie wyników analiz oblicza się:.. 3/ wskaźnik Grahama G dla stacji stosując wzór Graham G = C0 / (0,265N 2 - O 2 ) Uzasadnienie zastosowania proponowanego rozwiązania Dzisiejsze przepisy w zakresie wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych (Załącznik nr. 4 do Rozporządzenia MG) w odniesieniu do stacji pomiarowych w prądach obiegowych dopuszcza stosowanie CO-metrii automatycznej z zastosowaniem stacjonarnych czujników tlenku węgla o błędzie pomiarowym ± 3ppm (± 0,0003%) w zakresie pomiarowym 0 100ppm (od 0 do 0,01%), jeśli na tych stacjach stężenie tlenku węgla nie przekracza wartości 10ppm (0,001%). Punkt 6.13 (Załącznik nr. 4 Rozporządzenia MG) Jeżeli na stacji pomiarowej nastąpi wzrost stężenia tlenku węgla powyżej 10ppm (0.001%) niezwiązanego z procesami technologicznymi, a w szczególności robotami strzałowymi lub spawalniczymi przystępuje się do pobierania powietrza i stosowania w tym rejonie wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych metodą analiz składu powietrza kopalnianego i jego zmian, w celu zlokalizowania miejsca zagrożenia pożarowego. Przez analogię należy rozważyć możliwość uznania oceny zagrożenia pożarowego w zrobach i za tamami izolacyjnymi w oparciu o wskaźnik Grahama wyznaczony dla prób gazowych pobieranych za pomocą układu poboru i pomiaru gazów włączonego do systemu automatycznej CO-metrii jako wystarczające jeśli wskaźnik Grahama jest mniejszy niż 0.007, po jego przekroczeniu konieczne byłoby prowadzenie analizy składu gazów na podstawie szczegółowej analizy chromatograficznej. Takie rozwiązanie wyeliminuje lub ograniczy konieczność poboru prób przez próbobiorców i prowadzenie analiz powietrza w laboratoriach oraz pozwoli na automatyczną kontrolę zagrożenia. Doświadczenia CO-metrii automatycznej stosowanej dziś powszechnie w kopalniach węgla kamiennego dla wczesnego wykrywania pożarów endogenicznych pokazują, że te metody są skuteczne i tańsze. 2.2. Wymagania konstrukcyjne i działanie układu automatycznego poboru i pomiaru Układ automatycznego poboru gazów zrobowych wraz z pomiarem koncentracji gazów składa się z komory, w której umieszczone są czujniki gazów CO, O 2, CO 2, CH 4. Dopływ gazu jest wymuszony przez iskrobezpieczną pompkę, która jest sterowana i zasilana z koncentratora. Gaz podawany jest z linii wężowej pobierania próby (ew. poprzez filtr oraz osuszacz). Szczelność i drożność układu pneumatycznego systemu jest kontolowana za pomocą czujnika różnicy ciśnień. Układ włączony do kopalnianego systemu gazometrycznego i w sposób cykliczny (np.1 raz na godzinę) jest uruchamiana pompka pobierająca próbę gazów. Czas poboru próby powietrza zależy od długości linii L, wydajności pompki oraz średnicy linii wężowej. - 5 -

Przykładowo dla wydajności pompki 5l/min i średnicy linii wężowej 8mm czas pobierania próby powinien być nie mniejszy niż 1minuta na każde 100m linii wężowej stąd dla linii do 1000m czas ten wyniesie około 10 minut. Próba gazowa przechodzi przez filtr (osuszacz) do komory pomiarowej, w której dokonywany jest automatyczny pomiar koncentracji gazów w pobranej próbie powietrza, a w szczególności metanu, tlenu, tlenku oraz dwutlenku węgla. Dane pomiarowe z czujników są wyświetlane lokalnie na wyświetlaczu LCD koncentratora oraz transmitowane na powierzchnię do centrali systemu gazometrii i dalej do inżyniera wentylacji lub pracownika działu wentylacji odpowiedniego za profilaktykę pożarową. W stacji centralnej wyznaczany jest wskaźnik zagrożenia pożarowego np. Grahama, który pozwala na ocenę zagrożenia pożarowego w miejscu pobrania próby w zrobach czy za tamami izolacyjnymi. Wszelkie stany alarmowe lub awaryjne są sygnalizowane na powierzchni. Kalibracja urządzenia może być połączona pomiarami porównawczymi przez pobranie kontrolnej próby gazu przez próbobiorcę poprzez króciec do worka i oznaczenie składu gazu na chromatografie w laboratorium. Założenia układu automatycznego poboru prób powietrza q Pompka pobiera próbę powietrza z przestrzeni otamowanej w sposób automatyczny tzn. za pomocą sterowanej pompki inżektrowej i w zależności od długości węży ustala się czas zasysania powietrza. q Węże pomiarowe są wprowadzone do rurociągu osłaniającego i dla kontroli w zrobach ścian są przebudowywane, a końcówki pozostawione w zrobach. W przypadku przestrzeni otamowanej do pobierania prób powietrza można wykorzystywać rurociągi odmetanowania czy rury pozostawione w tamie izolacyjnej. q W przypadku poboru prób powietrza z kilku węży następuje automatyczne przełączanie i sekwencje poboru próby jest powtarzane. q Przed każdy pobraniem próby powietrza jest kontrola ciągłości węży (pomiar różnicy ciśnień). q Próba powietrza przed podawaniem do komory przechodzi przez osuszacz i filtry. q Pompka poboru prób powietrza jest uruchamiana z powierzchni i dane pomiarowe są przesyłane na powierzchnie tymi samymi parami. q Wyniki pomiaru stężeń gazów (oraz wskaźniki Grahama) są wyświetlane lokalnie oraz przesyłane na powierzchnię. q Parametry po stronie ssania są kontrolowane przez czujniki podciśnienia. q Próba powietrza jest pobierana do komory w której znajdują się detektory gazów (metanu, tlenu, tlenku i dwutlenku węgla). q Próba powietrza pozostaje w komorze lub może być pobierana ręcznie poprzez próbobiorcę, który przyciskiem uruchamia pompkę inżektorową. q Dane pomiarowe są transmitowane na powierzchnię (ew. wyświetlane lokalnie na wyświetlaczu LCD koncentratora). 3. Budowa i działanie układu automatycznej analizy gazów zrobowych - 6 -

Zintegrowany czujnik zrobowy ZCZ-MP jest przeznaczony do automatycznego pobierania i analizy składu chemicznego powietrza pochodzącego ze zrobów wraz z pomiarem stężenia gazów w systemie gazometrii automatycznej. Zintegrowany czujnik zrobowy ZCZ-MP (rys. 4) składa się z dwóch zasadniczych części: q części pneumatycznej, czyli zespołu pobierania próby powietrza ze zrobów, q części gazometrycznej, czyli zespołu pomiarowo-transmisyjnego. Rys. 4. Schemat zintegrowanego czujnika zrobowego ZCZ-MP 3.1. Część pneumatyczna ZCZ-MP W układzie poboru próbek zastosowano jednostopniowy generator podciśnienia (pompkę eżektorową) firmy Norgren. Do zasysania próbek gazu wykorzystano eżektor zasilany sprężonym powietrzem z sieci kopalnianej. Minimalne ciśnienie sprężonego powietrza, wymagane do prawidłowej pracy eżektora, wynosi 200kPa. Sprężone powietrze, przed podaniem do eżektora, jest odwadniane, odolejane oraz filtrowane a następnie podawane na precyzyjny reduktor, umożliwiający ustawienie odpowiedniej wartości podciśnienia komorze pomiarowej. Jest to szczególnie istotne ponieważ detektory elektrochemiczne mogłyby ulec zniszczeniu jeśli podciśnienie w komorze przekroczyłoby wartość 20kPa. Urządzenie wyposażone jest w specjalny zawór, przełączany ręcznie, umożliwiający pobieranie próbek gazu do naczynia probierczego i późniejszą analizę laboratoryjną. Pobieranie próbek odbywa się z wykorzystaniem eżektora, nie jest zatem konieczne stosowanie ręcznej pompki. Kolejny zawór służy do wykonywania okresowej kalibracji komór gazometrycznych. Jego przełączenie umożliwia podanie do komory pomiarowej, zamiast gazów ze zrobów, mieszanek wzorcowych z butli. Opisany wyżej układ pneumatyczny zamontowany jest w obudowie z blachy nierdzewnej, wyposażonej w króćce do przyłączania węża probierczego, naczynia - 7 -

probierczego oraz butli z mieszankami wzorcowymi. Obudowa układu pneumatycznego jest mechanicznie połączona z obudową układu elektronicznego urządzenia. 3.2. Część pomiarowo-transmisyjna Zintegrowany czujnik zrobowy ZCZ-MP w części gazometrycznej zawiera cztery detektory gazów: Detektor metanu (infrared) o zakresie od 0 do 100%, błąd pomiaru: 0.05% w zakresie 0 5%CH 4 oraz 2% wskazań w zakresie 5 100%CH 4 Detektor dwutlenku węgla (infrared) o zakresie 0-5%, błąd pomiaru 0.1% CO 2 Detektor tlenu (elektrochemiczny ) o zakresie 0 25%, błąd pomiaru: 0.5% O 2 Detektor tlenku węgla (elektrochemiczny, z filtrem redukującym czułość skrośną na wodór ) o zakresie 0-1000ppm, błąd pomiaru: 3ppm w zakresie 0 200ppm CO oraz 5% wskazań w zakresie 200 1000ppm W czujniku wykorzystano komory gazometryczne typu KCH IR (pomiar stężenia metanu), DCD IR ( pomiar stężenia dwutlenku węgla), KOX (pomiar stężenia tlenu) oraz KCO (pomiar stężenia tlenku węgla), stosowane w czujnikach typu Dxx. Detektory umieszczone są w komorze pomiarowej, przez którą wymuszany jest przepływ analizowanego gazu. Dodatkowo zastosowano czujnik różnicy ciśnień mierzący podciśnienie w komorze pomiarowej, wytwarzane podczas zasysania gazów zrobowych. Pozwala on na zgrubną ocenę ciągłości węża probierczego oraz umożliwia wykrycie braku przepływu wskutek jego zatkania lub zagniecenia. Komory gazometryczne oraz czujnik różnicy ciśnień są podłączone do mikrokontrolera, który odbiera dane pomiarowe z poszczególnych detektorów, wyświetla je na lokalnym wyświetlaczu LCD oraz transmituje do systemu nadrzędnego. Mikrokontroler steruje również zaworem odcinającym, wykorzystywanym do wyłączenia ssania na czas wykonywania pomiarów stężeń gazów. Jest to niezbędne ze względu na dodatkowe błędy pomiarowe wywoływane podciśnieniem w komorze pomiarowej. Zintegrowany czujnik zrobowy ZCZ-MP jest zasilany z kasety MZT-10/60M za pośrednictwem linii telefonicznej o długości max. 6km. Ta sama linia służy do transmisji danych pomiarowych do systemu SMP. Układ elektroniczny zintegrowanego czujnika zrobowego ZCZ-MP wraz z komorami pomiarowymi jest zmontowany w trzech, połączonych mechanicznie, skrzynkach wykonanych ze stopu aluminium i cynku, zapewniających stopień ochrony IP54. Dolna skrzynka pełni rolę komory przyłączowej. 4. Podsumowanie Opracowany układ do automatycznego pobierania prób powietrza ze zrobów i przestrzeni otamowanych wraz z pomiarem i rejestracją stężenia gazów w pobranej próbie powietrza w kopalnianym systemie gazometrii automatycznej jest rozwiązaniem spełniającym wymagania dla umożliwia prowadzenie badań poligonowych z doświadczalną weryfikacją metod pobierania prób i oceny zagrożenia metanowego i pożarowego w kopalniach. - 8 -

Załącznik Zespół czujników do analizy składu chemicznego powietrza pochodzącego ze zrobów Opis techniczny. Instrukcja obsługi Dokumentacja EMAG Serwis - 9 -

Zespół czujników do analizy składu chemicznego powietrza pochodzcego ze zrobów Instrukcja obsługi ES.184.M.IO Katowice 02.2012

1. Przedmiot instrukcji... 3 2. Przeznaczenie i warunki stosowania urzdzenia... 3 3. Dane techniczne... 3 4. Budowa urzdzenia... 4 4.1. Konstrukcja mechaniczna... 4 4.2. Zespół pneumatyczny... 4 4.3. Układ elektryczny... 4 5. Działanie urzdzenia... 5 6. Monta, obsługa i konserwacja czujnika... 5 6.1. Instalacja urzdzenia... 5 6.2. Obsługa i konserwacja... 6 6.3. Kalibracja... 6 6.4. Pobieranie próbek badanego gazu... 7 7. Przechowywanie i transport... 7 8. Wyposaenie zespołu czujników... 7 9. Postpowanie ze zuytym sprztem elektrycznym i elektronicznym... 8 2

1. Przedmiot instrukcji Niniejsza instrukcja dotyczy zespołu czujników do analizy składu chemicznego powietrza pochodzcego ze zrobów. Instrukcja zawiera informacje niezbdne do prawidłowej instalacji i eksploatacji urzdzenia. Przed przystpieniem do uytkowania bezwzgldnie wymagane jest dokładne zapoznanie si z zawartymi w niej zaleceniami, dotyczcych montau i eksploatacji. Stosowanie si do tych zalece jest warunkiem poprawnego działania urzdzenia. UWAGA: Producent nie ponosi odpowiedzialnoci za skutki wynikłe z nieprzestrzegania zalece zawartych w instrukcji a uszkodzenia tym spowodowane nie s objte gwarancj. 2. Przeznaczenie i warunki stosowania urzdzenia Urzdzenie przeznaczone jest do cigłego pomiaru stenia tlenku wgla, tlenu, dwutlenku wgla oraz metanu w gazach zasysanych ze zrobów oraz do transmisji danych pomiarowych do kopalnianego systemu kontroli parametrów atmosfery. Jest przystosowane do współpracy z urzdzeniami stacyjnymi systemu SMP/NT (kasetami MZT-10/60M), zapewniajcymi zasilanie i wymian informacji po linii zasilajcej. 3. Dane techniczne Cinienie powietrza zasilajcego - 2 do 10bar Maksymalna długo wa probierczego - 500m Czas pobierania próby - max. 10min przy długoci wa probierczego równej 500m Stopie ochrony obudowy - IP54 Zakres temperatur pracy - od -10 C do +40 C Gabaryty - 1000x525x215 mm Masa - 30kg Dane techniczne poszczególnych czujników wchodzcych w skład urzdzenia zawarte s w instrukcjach obsługi poszczególnych czujników. 3

4. Budowa urzdzenia 4.1. Konstrukcja mechaniczna Zespół czujników do analizy składu chemicznego powietrza pochodzcego ze zrobów składa si z dwóch zasadniczych czci zamontowanych na wspólnej płycie nonej: piciu czujników serii Dxx oraz z zespołu pneumatycznego. Na komorach pomiarowych czujników zamontowane s specjalne nasadki połczone ze sob oraz z zespołem pneumatycznym za pomoc wy. Elementy układu pneumatycznego zamontowano w skrzyni zamykanej na dwa zamki kształtowe dwupiórkowe, wykonanej z blachy nierdzewnej. Na jej cianie dolnej znajduje si przyłcze spronego powietrza P1 oraz króciec wlotowy P2 słucy do podłczenia wa dostarczajcego powietrze ze zrobów. 4.2. Zespół pneumatyczny Zespół pneumatyczny słuy do zacigania ze zrobów powietrza przeznaczonego do badania. Zasadniczym jego elementem jest eektorowy generator podcinienia niezbdnego do pobrania próbki. W układzie mona wyróni dwa główne obwody. W skład pierwszego wchodzi zawór główny ZG, filtry wstpny F1 i koalescencyjny F2 oraz reduktor precyzyjny R1 słucy do ustawienia punktu pracy eektora. Do kontroli cinienia zasilajcego oraz ustawionego słu wbudowane manometry M1 i M2. Elementami obwodu drugiego s podcinieniowy filtr powietrza F3, zawór Z1 pozwalajcy na podanie gazów w czasie kalibracji oraz Z2 umoliwiajcy pobranie próbek badanego gazu. Do zgrubnego okrelenia podcinienia panujcego w układzie słuy wbudowany wakuometr M3. Zespół pneumatyczny nie zawiera podzespołów elektrycznych lub elektronicznych. 4.3. Układ elektryczny W skład układu elektrycznego urzdzenia wchodzi pi czujników serii Dxx: Czujnik metanu typu DCH IR Czujnik dwutlenku wgla typu DCD IR Czujnik tlenu typu DOX Czujnik tlenku wgla typu DCO Czujnik rónicy cinie typu DRC 4

Czujniki te s zasilane z kasety MZT-10/60M (kady czujnik odrbn lini). Dane pomiarowe z czujników transmitowane s za porednictwem linii zasilajcych do systemu SMP i archiwizowane. Działanie i parametry elektryczne oraz metrologiczne poszczególnych czujników opisane s w ich instrukcjach obsługi, które stanowi załczniki do niniejszego dokumentu. 5. Działanie urzdzenia Po podłczeniu linii transmisyjno-zasilajcych do czujników, spronego powietrza do króca zasilajcego eektor oraz wa probierczego urzdzenie rozpoczyna zasysanie gazów ze zrobów. Przy pierwszym uruchomieniu w probierczy wypełniony jest powietrzem otaczajcym urzdzenie. Naley odczeka ok. 10 min. na wypełnienie si wa oraz komór pomiarowych zasysanymi gazami. Po tym czasie czujniki transmituj do systemu SMP oraz wywietlaj na wywietlaczach biece wartoci ste poszczególnych gazów. Czas całkowitej wymiany powietrza w wu jest zaleny od jego długoci i nie przekracza 10min. dla wa o długoci 500m. Podcinienie panujce w komorach pomiarowych powoduje dodatkowe błdy wskaza czujników DCH IR oraz DCD IR. Błdy te mog by skorygowane poniewa znana jest zaleno wskaza w/w czujników od podcinienia. Do korekcji błdów opracowany został specjalny arkusz kalkulacyjny, który, po wpisaniu wskaza czujników DCH IR, DCD IR oraz czujnika podcinienia DRC, koryguje uzyskane wyniki pomiarów. Urzdzenie działa w sposób cigły i nie wymaga adnej ingerencji obsługi. 6. Monta, obsługa i konserwacja czujnika 6.1. Instalacja urzdzenia W celu zapewnienia prawidłowego działania zespołu czujników naley ustawi prawidłowy punkt pracy eektorowego generatora podcinienia. W tym celu naley: ustawi zawory Z1 i Z2 w pozycji 2 otworzy zawór główny ZG (warto cinienia na manometrze M1 powinna mieci si w zakresie 2-10bar) przy pomocy reduktora R1 ustawi cinienie 0bar na manometrze M2 5

ustawi zawór Z2 w pozycji 1 podnoszc za pomoc reduktora R1 cinienie powietrza zasilajcego eektor ustawi na czujniku DRC podcinienie -10000Pa ustawi zawór Z1 w pozycji 1 6.2. Obsługa i konserwacja Czstotliwo wymiany wkładów filtrów F1 i F2 zaley od czystoci powietrza zasilajcego. W przypadku niskiej wartoci cinienia na manometrze M1 naley wymieni elementy filtra F1 przy uyciu zestawu naprawczego NORGREN F07-KITA05 oraz filtra F2 uywajc wkładu koalescencyjnego PARKER P32KA00ESC. Filtry F1, F2 posiadaj półautomatyczny mechanizm spustu kondensatu, który do prawidłowego działania wymaga okresowego wyłczenia powietrza zasilajcego. W tym celu naley: ustawi zawór Z2 w pozycji 2 zamkn zawór główny ZG, poczeka a warto cinienia na manometrze M1 osignie 0, otworzy zawór główny ZG (czynno powtarza a do oprónienia szklanki filtra z kondensatu) ustawi zawór Z2 w pozycji 1 Wkład filtra F3 o symbolu 4438-08 produkcji NORGREN naley wymieni w razie jego zanieczyszczenia, tzn. stwierdzenia na czujniku DRC w czasie pracy podcinienia około - 9000Pa cinienia atmosferycznego. Szklank filtra F3 z nagromadzonych skroplin naley czyci rcznie poprzez jej odkrcenie. 6.3. Kalibracja Kalibracj czujników naley przeprowadza w okresach przewidzianych ich dokumentacj. W celu jej przeprowadzenia naley: przełczy zawór Z1 w pozycj 2 oraz Z2 w pozycj 3 zamkn zawór główny ZG przeprowadzi kalibracj czujnika zgodnie z jego instrukcj, podajc mieszank gazu przez przyłcze P3 otworzy zawór główny 6

przełczy zawór I i II w pozycj 1 6.4. Pobieranie próbek badanego gazu Konstrukcja układu pneumatycznego umoliwia pobranie do analizy chemicznej próbek badanego gazu. W tym celu naley: do przyłcza W2 podłczy naczynie pomiarowe ustawi zawór Z2 w pozycji 3 przy pomocy pompki zewntrznej zacign wymagan próbk gazu ustawi zawór Z2 w pozycji 1 7. Przechowywanie i transport Urzdzenie naley transportowa krytymi rodkami transportu, zabezpieczony przed wstrzsami i udarami mechanicznymi, przy czym temperatura w czasie transportu powinna zawiera si w przedziale 5 40 C. Przechowywanie powinno odbywa si w pomieszczeniu o temperaturze zawartej w przedziale 5 40 C przy wilgotnoci wzgldnej nie przekraczajcej 90%, w atmosferze pozbawionej oparów zwizków silikonu, siarki, ołowiu, kadmu, chloru, zasad, kwasów i soli (innych ni chlorek sodu NaCl i chlorek potasu KCl), a take par rozpuszczalników, farb i lakierów. 8. Wyposaenie zespołu czujników W skład standardowego wyposaenia urzdzenia wchodz: klucz imbusowy 4 mm, klucz do wymiany filtrów głowic pomiarowych, deklaracje zgodnoci dla poszczególnych czujników, deklaracja zgodnoci dla zespołu pneumatycznego, certyfikat bada typu WE, instrukcja obsługi. Wyposaenie dodatkowe: 7

klawiatura kalibracyjna KB-1, filtry. 9. Postpowanie ze zuytym sprztem elektrycznym i elektronicznym Zgodnie z Dyrektyw Europejsk 2002/96/EC dotyczc Pozbywania si zuytego Sprztu Elektrycznego i Elektronicznego i jej wprowadzeniem w ycie zgodnie z midzynarodowym prawem, zuyty sprzt elektryczny i elektroniczny musi by składowany oddzielnie i specjalnie utylizowany. Zuyty sprzt naley przekaza do specjalistycznego zakładu utylizacji lub skontaktowa si z producentem. 8

wlot sprê onego powietrza (zasilanie) P1 ZG 2 1 filtr wstêpny F1 filtr dok³adny M1 0-10 bar manometr F2 Z1 R1 reduktor precyzyjny M2 0-4 bar manometr Z2 ZESPÓ PRZYGOTOWANIA PRÓBEK e ektor W1 wylot mieszanki wlot analizowanego gazu wlot mieszanek kalibracyjnych P2 P3 filtr F3 3 2 1 1 3 2 M3 0-(-1) bar wakuometr W2 rêczne pobieranie próbek DCO DOX DRC DCD IR DCH IR P atm ZESPÓ POMIAROWO - - TRANSMISYJNY CMC-4 centrala telemetryczna linie zasilaj¹co - transmisyjne (do 10 km) DCO - czujnik pomiarowy stê enia tlenku wêgla DOX - czujnik pomiarowy stê enia tlenu DCD IR - czujnik pomiarowy stê enia dwutlenku wêgla DCH IR - czujnik pomiarowy stê enia metanu DCR - czujnik pomiarowy ró nicy ciœnieñ Zespó³ Czujników do analizy sk³adu chemicznego powietrza pochodz¹cego ze zrobów