Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния устройств пылевого контроля для систем автоматического управления проветриванием шахт и постановка задач исследования 8
1.1. Физические свойства объекта контроля 8
1.2. Требования систем автоматического управления проветриванием шахт к пылемерам 11
1.3. Анализ методов и приборов пылевого контроля шахтной атмосферы 15
1.3.1. Классификация методов пылевого контроля 16
1.3.2. Оптические схемы пылемеров без пробоподготовки 27
1.4. Проблемы разработки оптико-электронных пылемеров для САУ проветриванием шахт 43
1.5. Теоретические вопросы рассеяния и ослабления излучения угольной пылью 45
1.6. Выводы по главе и постановка задач исследования 48
2. Математическое описание оптических методов измерения концентрации угольной пыли 49
2.1. Математическое описание рассеяния излучения угольной пылью 49
2.2. Математическое описание ослабления излучения угольной пылью 55
2.3. Принципы построения и модель оптической схемы пылемера, основанного на эффекте рассеяния излучения угольной пылью 57
2.4. Принципы построения и модель оптической схемы пылемера, основанного на эффекте ослабления излучения угольной пылью 61
2.5. Выводы по главе 64
3. Исследование моделей оптических параметров угольной пыли и оптико-электронных пылемеров 66
3.1. Алгоритмы моделирования, оценка погрешности моделирования 66
3.2. Исследование оптических параметров угольной пыли для модели рассеяния и ослабления излучения 75
3.3. Исследование работы пылемера, основанного на преобразовании рассеянного излучения угольной пылью 81
3.4. Исследование работы пылемера, основанного на преобразовании ослабленного угольной пылью излучения 86
3.5. Выводы по главе 92
4. Принципы построения оптико-электронных пылемеров для саупш, экспериментальное исследование оптико-электронных пылемеров 94
4.1. Анализ погрешностей, возникающих при оптических измерениях концентрации угольной пыли 94
4.2. Принципы построения пылемера, основанного на преобразовании ослабленного рудничной средой инфракрасного излучения 105
4.3. Принципы построения пылемера, основанного на преобразовании рассеянного рудничной средой инфракрасного излучения 113
4.4. Анализ динамических характеристик пылемеров 117
4.5. Результаты экспериментальных исследований оптико-электронных пылемеров 128
4.5.1. Экспериментальное исследование пылемера, основанного на преобразовании ослабленного угольной пылью излучения 128
4.5.2. Экспериментальное исследование пылемера, основанного
на преобразовании рассеянного угольной пылью излучения 134
4.5.3. Экспериментальное исследование температурной зависимости излучателя и фотоприемника и термостабилизирующего устройства 139
4.5.4. Экспериментальное исследование оптико-электронных пылемеров на предприятии 142
4.6. Выводы по главе 144
Заключение 146
Библиографический список
- Требования систем автоматического управления проветриванием шахт к пылемерам
- Математическое описание ослабления излучения угольной пылью
- Исследование оптических параметров угольной пыли для модели рассеяния и ослабления излучения
- Принципы построения пылемера, основанного на преобразовании ослабленного рудничной средой инфракрасного излучения
Требования систем автоматического управления проветриванием шахт к пылемерам
В настоящее время недостаточно иметь общие статистические данные о пылевых выбросах в шахтных выработках, знать их состав и свойства угольной пыли, ее воздействие на окружающую среду, вред для здоровья шахтера и приносимый экономический ущерб. Необходимо непрерывное управление вентиляционным оборудованием и оценка эффективности его работы, исследование технологических режимов и выбор оптимальных вариантов функционирования. Непрерывный контроль позволяет судить о работе пылеподавляющего оборудования шахты, обнаруживать поломки основных его узлов и принимать меры по их устранению.
Разнообразие принципов построения систем автоматического управления проветриванием шахт в основном объясняется: необходимостью передачи информации на большое расстояние (до нескольких километров); необходимостью контроля множества физических величин: температуры, влажности, давления, скорости движения воздушной среды. Функциональная схема типовой системы управления проветриванием изображена на рис 1.1 [11].
В большинстве из существующих систем (АТМОС, АКМД, (Россия,) КРАУ (Украина), МАЙНОС (Англия), МСО-060 (Чехославакия), ВМТА-ВМЖ (Венгрия), А1, К11, К12 (Китай), СТТ 63/40, СТТ2, CGA/1 (Франция) [9, 11 -18], управление вентиляцией шахт осуществляется не по пылевому фактору, а по результатам измерения таких параметров как: температура, скорость воздушной струи, концентрация метана, концентрация кислорода и других параметров.
Контроль пыли в большинстве из известных автоматических систем управления проветриванием шахт не проводится [11]. Однако, управление вентиляцией шахт необходимо для решения задачи доставки в рабочую зону чистой струи воздуха [1] и выброса запыленной струи из рабочей зоны. Поэтому целесообразно управлять вентиляционным оборудованием шахт, учитывая и запыленность.
Функциональная схема системы управления вентиляцией шахты: 1-аппаратура контроля концентрации метана; 2- аппаратура контроля скорости (расхода) воздуха; П- пылемер; N- другие датчики; 3- аппаратура управления участкового РРВ с указателем положения регулирующего органа; 4- исполнительное устройство участкового РРВ; 5- аппаратура управления группового РРВ с указателем положения регулирующего органа; 6- исполнительное устройство группового РРВ; 7- подземный полукомплект телемеханики; 8- поверхностный полукомплект телемеханики; 9 - стойки приема телеинформации с регистрирующими устройствами; 10- аппарат управления распределением воздуха; 11 - аппарат управления ВГП; 12- исполнительное устройство регулятора ВГП; 13- согласующее устройство; 14- управляющая ЭВМ Требования к динамике пылемеров. Требования к пылемерам по постоянной времени не нормируются из за большого транспортного запаздывания САУГШІ. Транспортное запаздывание определяет необходимое для измерения время и зависит от протяженности горных выработок. Контур регулирования содержит апериодические звенья и звенья запаздывания. Исследованиями установлено [13], что запыленность изменяется с транспортным запаздыванием, которое округленно может быть принято равным 120 с. Таким образом постоянная времени контура регулирования, включая пылемер и систему обработки и управления должна быть не более 120 с. Работа пылемера не будет оказывать существенное влияние на динамические параметры системы управления проветриванием шахты если его постоянная времени будет на порядок ниже постоянной времени контура регулирования. То есть для того, чтобы рассматривать пылемер как безынерционное звено необходимо, чтобы его постоянная времени была не более 12 с.
Требования к взрывобезопасности. Угольные шахты ОАО «Ростов-уголь» являются не категорийными к взрывам газа и пыли, поэтому уровень взрывозащиты датчиков-пылемеров должен соответствовать рудничному нормальному исполнению (РН), в котором отсутствуют средства взрывозащиты, но которое в отличие от электрооборудования общего назначения выполнено с учетом специфических требований, предъявляемых к изоляции, путям утечки, электрическим зазорам, защите от попадания влаги и пыли, условиям эксплуатации в подземных выработках шахт и рудников [19, 20].
Требования к установке по сети шахтных выработок. Датчики-пылемеры устанавливают на расстоянии 10-15 метров от источников пыле-выделения (лавы, конвейерные линии и др.), в очистных забоях угольной шахты на входящих и исходящих струях, в 10 метрах от откаточного и вентиляционного штреков. Датчики должны быть закреплены на высоте, соответствующей зоне дыхания шахтеров [6, 2].
Требования к методам и автоматическим приборам для контроля загрязнения атмосферы регламентируются государственными стандартами и нормативными документами [1-5, 19-38]. К устройствам непрерывного автоматического пылевого контроля (пылемерам) предъявляются довольно высокие и разнообразные требования, удовлетворить которые нередко бывает трудно:
Таким образом, определены требования, которым должен соответствовать пылемер для САУПШ. Проведем анализ существующих методов для измерения концентрации пыли с точки зрения возможности применения в составе САУПШ.
Анализ методов и приборов пылевого контроля шахтной атмосферы Количественная оценка запыленности рудничной атмосферы является трудной метрологической задачей. Это обусловлено тем, что пыль представляет собой сложную систему, которую нельзя описать в достаточной степени одним или двумя параметрами.
Пылегазовые потоки рудничной атмосферы, являются сложными объектами контроля. Они характеризуются: различными конструктивными особенностями шахтных выработок (форма и размеры поперечного сечения, протяженность, наличие изгибов и других элементов, вносящих возмущение в пылегазовый поток).
Такое многообразие факторов, характеризующих пылегазовые выбросы, обусловило, соответственно, и многообразие средств пылевого контроля, реализующих самые различные методы оценки запыленности газовых потоков.
Математическое описание ослабления излучения угольной пылью
Используя полученные математические выражения (2.35) и (2.43), описывающие процессы рассеяния и ослабления излучения рудничной пылью в зависимости от весовой концентрации пыли, получим выражения для расчета выходных сигналов пылемеров, основанных на регистрации рассеянного запыленной средой светового потока [138].
Процессы рассеяния и ослабления излучения в протяженной среде тесно связаны между собой и оказывают существенное взаимное влияние. Другими словами, поток рассеянного излучения подвергается ослаблению контролируемой средой, а в потоке ослабленного излучения присутствует составляющая, обусловленная рассеянием излучения контролируемой средой в направлении его распространения. Поэтому рассматривать процессы рассеяния и ослабления света необходимо в комплексе с учетом их взаимного влияния. Будем считать, что освещенность частиц, рассеивающих излучение в направлении на фотоприемник, в среднем равна освещенности частиц в точке А.
Световой поток Фт проходя расстояние // от осветителя до точки А, ослабляется запыленной средой в соответствии с законом Ламберта-Бугера-Бера. В оптическую систему фотоприемника будет попадать излучение, рассеянное под углом от 0j до 02 (рис. 2.1). Если изменения значений нормированной индикатрисы Р(0) незначительны при изменении 0 от 0 / до 02, можно в формуле (2.35) принять P(0)=P(0o)=const. В тех же случаях, когда эти изменения существенны, в качестве Р(0) в формуле (2.35) необходимо использовать среднее значение Р(0) в диапазоне углов 0j 0 02.
Таким образом, с учетом соотношений (2.24), (2.33), (2.46), (2.47), получаем выражение, описывающее процесс преобразования светового потока осветителя Ф0 и световой поток Фф3, достигающий оптической системы фотоприемника, причем в пего в явном виде будет входить весовая концентрация пыли С: Ф = Ф„ ( 7 Л/ hPPA)C ехр{- po„LC), (2.49) где L=lj+l2 - расстояние, проходимое излучением в запыленной среде от выходного зрачка осветителя до входного зрачка фотоприемника.
Учитывая, что осветитель формирует параллельный световой поток, зона контролируемой среды, рассеивающая излучение в оптическую систему фотоприемника, имеет форму цилиндра диаметром 2R/ и длиной /. Объем этой зоны будет равен V = л Rjl . Получаем следующее выражение: зависящий от угла между оптическими осями осветителя и фотоприемника, углового поля оптической системы фотоприемника (2у); диаметра входного зрачка оптической системы фотоприемника (2R2). Он ограничен значениями расстояний от точки пересечения оптических осей осветителя и фотоприемника до выходного зрачка оптической системы осветителя (її) и до противоположной осветителю стенки контролируемого газохода (Із).
Световой поток Фф3 проходит оптическую систему, воспринимается фотоприемником и преобразовывается в электрический сигнал, который после усиления подается на выход измерительной схемы. В этом случае выходной сигнал пылемера, основанного на преобразовании рассеянного запыленной средой излучения, рассчитывается по формуле:
Подставляя (2.50) в (2.51), получаем в развернутом виде выражение, описывающее зависимость выходного сигнала от концентрации угольной пыли: Up = 0oST2Kypw,rj3pA&)C ехр(- 0mLC). (2.52) Значения Ф0, S, т2, Кур, I определяются параметрами конкретного пылемера, Поэтому, обозначив их произведение через Кпр : K„p= P0ST2Kvpwf, (2.53) получим формулу для расчета градуировочнои зависимости пылемера: UP = Kv0„P{e)C ехр(- fimLC) (2.54)
Показатель экспоненты (- р овЬС) вносит нелинейность в градуировочную зависимость пылемера и отражает влияние ослабления излучения на величину рассеянного светового потока. Этот показатель имеет значения очень близкие к 1 в довольно широком диапазоне концентраций пыли. В таких случаях, когда нелинейные искажения градуировочнои зависимости не оказывают существенного влияния на погрешности измерения запыленности, градуировочную зависимость пылемера можно считать линейной в определенном диапазоне концентраций данного конкретного вида пыли:
Таким образом, зависимость выходного сигнала пылемера, основанного на регистрации рассеянного запыленной рудничной средой излучения, от концентрации угольной пыли, имеет вид (2.54).
Принципы построения и модель оптической схемы пылемера, основанного на эффекте ослабления излучения угольной пылью
Предположим, имеется оптико-электронный пылемер, принцип действия которого основан на регистрации ослабленного запыленной средой светового потока. Источник света 1 (рис. 2.2) обладает квазимонохроматическим излучением на длине волны Я. Оптическая система 2 осветителя формирует параллельный световой поток Ф0, который в виде луча диаметром 2R, равным диаметру выходного зрачка оптической системы осветителя, облучает через запыленную среду 3 входной зрачок оптической системы 4 фотоприемника 5,
Функциональная схема преобразования информации в пылемере, регистрирующем поглощение излучения контролируемого средой оптическая ось которой совпадает с оптической осью осветителя. Оптическая система фотоприемника имеет диаметр каждого зрачка 2R2 2R: и коэффициент пропускания г2. Концентрация пыли С изменяется произвольным образом. Пыль представляет собой систему полидисперсных частиц, плотность распределения числа которых по размерам описывается функцией срп(х), удовлетворяющей условию (2.27). Частицы пыли состоят из оптически неактивного вещества плотностью р, имеющего комплексный показатель преломления п. Излучение, достигающее оптической системы, фокусируется на светочувствительную поверхность фотоприемника 5, имеющего интегральную чувствительность S (мА/лм или мА/Вт).
Электрический сигнал фотоприемника l/ф поступает в измерительный преобразователь 6, в простейшем случае представляющий собой линейный усилитель с коэффициентом усиления Куо.
При регистрации с помощью фотоприемника излучения, прошедшего запыленную среду, световой поток Ф0 ослабляется на пути 21 (рис. 2.2) в соответствии с зависимостью (2.43): Фас=Ф0ехр{-2рт1С). (2.56)
Однако, поскольку ослабление излучения происходит за счет рассеяния и поглощения, в оптическую систему фотоприемника попадает также излучение, рассеянное контролируемой средой в направлении его распространения. Эта составляющая светового потока ( PPJ может быть довольно существенной или даже в несколько раз превышать вклад ослабленного светового потока Фос.
Световой поток, рассеянный в направлении падающего излучения освещенной зоной контролируемой среды длинной L=2l, попадает в оптическую систему фотоприемника. Предположим, что освещенность частиц в этой зоне в среднем равна освещенности частиц в середине зоны (точка А). Освещенность Е частиц в точке А описывается в соответствии с (2.43) и (2.46) выражением: где Q- площадь поперечного сечения освещенной зоны, соответствующего точке А. Рассеянный вперед световой поток Фрз распространяющийся в телесном угле у\ 2, ослабленный средой на расстоянии / от точки А до оптической системы фотоприемника на основании (2.47) и (2.35) будет равен:
Однако в некоторых случаях, даже при небольших значениях телесного угла W2, значения индикатрисы Р(0) изменяется существенным образом при изменении угла 0 от 0 до 0/, соответствующего телесному углу м 2. Поэтому следует учитывать изменения интенсивности рассеянного излучения внутри телесного угла м 2. Выразим телесный угол w2 через плоский угол & [139
Исследование оптических параметров угольной пыли для модели рассеяния и ослабления излучения
Рассмотрим второй путь решения вопроса исключения влияния изменений дисперсного состава пыли на измерение ее концентрации. Использование метода двух углов в пылемере светорассения позволяет измерять объемную концентрацию дисперсной фазы с относительной погрешностью не более 4% при і = 10"2 рад и 2 = 4-10" рад [108]. Сущность метода состоит в следующем. Свет, рассеянный дисперсной системой, измеряется под двумя углами і и 02, при этом результат измерения пропорционален объемной концентрации дисперсной фазы. Для использования метода весьма существенно выбрать оптимальную пару углов 0 , и 0 2, соответствующую измерению объемной концентрации с максимальной точностью [115] . При выборе углов необходимо учитывать следующее: во-первых, разность между углами 0 і и 0 2 должна быть минимальной, во-вторых, значения углов 0 і и 2, следует принимать достаточно малые, чтобы они соответствовали углам, на которые эффективно рассеивают крупные частицы. При малых углах, удовлетворяющих условию (тгй/Л) 0 « 1 (d — диаметр частицы, Я— длина волны облучающего света), интенсивность света, рассеянного под углом 0 і описывается уравнением [181] где К — коэффициент пропорциональности; А3— параметр, равный объёмной концентрации дисперсной фазы; d0 — параметр, равный диаметру час-тиц-монодисиерсной системы, эквивалентной по светорассеянию рассматриваемой полидисперсной системе.
Проведены измерения объемной концентрации полидисперсных систем частиц с нормальным распределением, одинаковым модальным размером dm = 12 мкм и различным значением дисперсии а = 0,5; 1; 2 и 3 мкм. При всех рассмотренных значениях дисперсии относительная погрешность измерения объемной концентрации изменяется незначительно. Как показали расчеты, метод двух углов можно использовать при любом распределении частиц по размерам [108].
Следует отметить, что по мере увеличения модального размера dm необходимо переходить на меньшие углы ] и 0 2 измерения интенсивности рассеянного света, так как с увеличением размера частицы дифракционная составляющая рассеянного света концентрируется на меньших углах. Так, выбор углов вблизи значений 0 і = 10"2 рад и 0 2 = 2 1О"2 рад обеспечивает достаточно высокую точность определения объемной концентрации для спектров частице dm 30 мкм [136].
Основными преимуществами метода двух углов, очень важными при осуществлении непрерывного пылевого контроля, являются высокая точность измерения объемной концентрации частиц и не существенное влияние изменений дисперсного состава на результаты измерения. Кроме того, метод не требует априорной информации о характере дисперсного состава частиц. Метод возможно использовать в лазерных счетчиках частиц при обеспечении достаточно малого объема [49, 182].
Таким образом, в разделе рассмотрены дополнительные погрешности оптико-электронных пылемеров и способы борьбы ними. С целью увеличения точности обработки измерительного сигнала предлагается учитывать степень влияния неконтролируемых параметров путем введения соответствующих формуле (4.1) коэффициентов программно-аппаратным способом.
Поправку на вид угольной пыли будем учитывать путем пересчета в программной части системы предложенных математических моделей оптико-электронных пылемеров (2.54) и (2.66), используя технических данные пылемеров, плотность и комплексный показатель преломления контролируемой угольной пыли.
Получение математических моделей погрешностей измерения концентрации пыли оптико-электронными пылемерами и полный теоретико-вероятностный анализ их составляющих представляет собой отдельную исследовательскую задачу. Поэтому далее в экспериментальных исследованиях погрешности работы оптико-электронных пылемеров оценивались по отклонениям величин сигналов, получаемых экспериментально для соответствующих значений концентрации, которые определялись контрольным весовым методом.
Принципы построения пылемера, основанного на преобразовании ослабленного рудничной средой излучения
Как показано в п. 4.1, на показания оптико-электронного пылемера оказывают существенное влияние следующие факторы: - паразитный световой фон; - сезонные и суточные колебания температуры атмосферного воздуха; - наличие влаги в отходящих газах; - наличие рудничных газов; - запыленность оптических деталей (смотровых стекол), находящихся в контакте с пылегазовой средой; изменение дисперсного состава угольной пыли.
Исходя из этого, при разработке пылемера, основанного на преобразовании ослабленного рудничной средой излучения, принимаются меры для уменьшения влияния на его показания вышеперечисленных факторов. В ходе проведенных исследований [136] предложено внести в оптическую схему пылемера следующие функциональные элементы: канал сравнения (для калибровки); подогрев смотровых стекол (для уменьшения оседания угольной пыли на рабочие участки оптических деталей); вентилятор (для обдува смотровых стекол между измерительными циклами); температурные датчики (для функционирования системы подогрева смотровых стекол и для температурной стабилизации излучателя и фотоприемника). Все эти меры позволяют повысить точность результатов измерения пылемером непосредственно при снятии измерительной информации.
Пылемер для контроля общей концентрации работает на основе ослабления излучения угольной пылью по двухлучевой оптической схеме. Структурная схема пылемера представлена на рис. 4.3.
Для устранения погрешности, вносимой наличием газов и паров воды, как показано в п. 4.1, длина волны передающего оптического модуля должна лежать в диапазоне 0,9-1,35 мкм. Поэтому в качестве источника света 2 используется оптический передающий лазерный модуль ПОМ-19-la [183], технические характеристики которого приведены в табл. 4.2. Кроме того, данный модуль имеет встроенную систему для управления интенсивностью излучения и систему термостабилизации.
Для исключения влияния паразитного светового фона передающий лазерный модуль 2 питается от генератора 1, частота которого составляет 1053 Гц, в результате чего световой поток модулируется по интенсивности. Генератор 1 выполняется на основе прецизионного операционного усилителя 140УД24[184, 185].
Принципы построения пылемера, основанного на преобразовании ослабленного рудничной средой инфракрасного излучения
Для измерения были взяты шесть значений концентраций двух видов угольной пыли ( ШУ "Горняцкое", ШУ "им. Чиха" ОАО "Ростовуголь") -0,56; 1,68; 2,8; 5,6; 11,2; 16,8 г/м . Для каждого значения концентрации угольной пыли проведены по 50 измерений. Всего в рамках эксперимента проведено 600 измерений при неизменных начальных условиях (Приложение 3- рис. 3-4).
Статистическая обработка экспериментальных данных проведена на основе метода наименьших квадратов [200, 201]. В результате обработки экспериментальных данных получены экспериментальные зависимости напряжения на фотоприемнике от концентрации угольной пыли для пылемера, основанного на рассеянии угольной пылью падающего излучения (рис. 4.22). Полученные зависимости необходимы для градуировки системы управления проветриванием конкретной угольной шахты. Кроме того, полученные данные подтверждают справедливость результатов компьютерного моделирования для случая рассеяния излучения угольной пылью с погрешностью в пределах от ±7 до ±12 %, обусловленной дисперсностью измеряемой угольной пыли и отличием комплексного показателя преломления.
Для данного вида пыли, учитывая параметры экспериментальной установки, проведено компьютерное моделирование процесса рассеяния излучения угольной пылью и получены теоретические значения напряжения на фотоприемнике.
Для сравнения результатов компьютерного моделирования процессов рассеяния излучения угольной пылью с экспериментальными данными проведено компьютерное моделирование с учетом параметров экспериментальной установки.
Экспериментальные зависимости напряжения на фофоприемнике от концентрации угольной пыли для рассеяния излучения угольной пылью -пласт із ШУ "Горняцкое" ОАО «Ростовуголь» (сплошная линия) и пласт і3 ШУ "им. Чиха" ОАО "Ростовуголь" (пунктирная линия)
Экспериментальные значения концентрации угольной пыли от напряжения на фотоприемнике для рассеянного угольной пылью излучения -пласт із (ШУ "Горняцкое" и ШУ "им. Чиха" ОАО "Ростовуголь"), сглаженные по методу скользящего среднего
Далее проведен эксперимент при вышеперечисленных условиях (табл. 4.9). Кроме того, для соблюдения чистоты эксперимента осуществлен отсев отобранной для эксперимента угольной пыли специальным ситами: размером 5,5 мкм и 4,5 мкм, применение которых позволило отобрать частицы размером от 4,5 до 5,5 мкм, необходимого для исследований. Так же, определен комплексный показатель преломления исследуемой угольной пыли [131].
В результате проведения эксперимента получен набор значений для угольной пыли, размером около 5 мкм (Приложение И).
Полученный диапазон усредненных значений сглажен по методу скользящего среднего. Линия тренда (рис.4.23) совпадает с теоретической (на рисунке она изображена пунктиром) с погрешностью ± 5 %.
Таким образом, при условии полного совпадения размера и комплексного показателя преломления заложенного в компьютерную модель и исследуемой угольной пыли, погрешность компьютерного моделирования составляет не более + 5% [147].
Экспериментальное исследование температурной зависимости излучателя и фотоприемника и термостабилизирующего устройства
Так как для борьбы с пылью в пылемерах, описанных в п.4.2- 4.3 применяется подогрев смотровых стекол проведено исследование температурных характеристик устройств пылемера.
Для определения поправочных коэффициентов для случаев, когда САРТ не успевает отрабатывать быстрые изменения температуры определены температурные зависимости излучающего и приемного оптического модулей пылемеров.
Экспериментальная установка для исследования ослабления угольной пылью излучения (рис. 4.21), помещалась в термостатированный нагревающий автоклав, позволяющий долговременно удерживать определенную температуру от 30 до 150 С. Экспериментальная установка выдерживалась при фиксированной температуре не менее 2 часов. Результаты усреднялись и заносились в таблицы.
Проведены исследования параметров фотоприемного и излучающего модулей при изменении (повышении) температуры при выключенной САР Г.
Экспериментальная зависимость напряжения на фотоприемнике от изменения температуры для экспериментальной установки (рис. 4.21).
Из рис. 4.24 видно, что с ростом температуры до 80 С напряжение на выходе фотоприемника уменьшается незначительно. При увеличении температуры свыше 80 С чувствительность фотоприемного модуля резко падает, причем при 100 С в два раза (до 25 мВ).
По графику рис. 4.24 определены поправочные коэффициенты для подпрограммы обработки данных системы управления вентиляцией, необходимые для корректировки измеряемого сигнала с фотоприемников в диапазоне температур 80-106 С.
Экспериментальная зависимость напряжения на передающем оптическом модуле от температуры приведена на рис. 4.25.
Из рис. 4.25 видно, что с ростом температуры до 100 С напряжение на излучателе не изменяется. При увеличении температуры до 106 С произош 141 Экспериментальное исследование динамики САРТ в составе пылемера Таким образом, определена предельная рабочая температура передающего оптического модуля - она составила 104 С. Это необходимо учесть при построении САРТ излучателя.
Кроме того, выявлена линейность рабочей характеристики излучателя в широком диапазоне температур 20- 100 С.
Экспериментальные зависимости, определенные в данном пункте позволяют учитывать при разработке системы защиты и мощности САРТ пылемеров, входящих в состав системы управления проветриванием шахты.
На рисунке 4.26 приведены экспериментально определенные временные характеристики термостабилизации при разных температурах окружающей среды в момент включения устройства.
Проведены экспериментальные исследования пылемеров в реальных условиях Приложение Ж. Измерения проводились на углеподготовке в здании акуумуляторных бункеров Центральной обогатительной фабрики «Аютин-ская» филиала ОАО «Ростовуголь». Проведение экспериментальных измерений осуществлялось в следующих точках: рабочее место породовыборщика ленточных конвейеров -позиции 30, 30- А по схеме цепи аппаратов ЦОФ «Аютинская»; рабочее место породовыборщика при выгрузке угля с аккумулирую щих бункеров ленточных конвейеров - позиция 41, 43 по схеме цепи аппаратов ЦОФ «Аютинская».
Результаты экспериментальных измерений приведены на рис. 4.27. На рисунке изображены экспериментальные зависимости и линии тренда, полученные в результате аппроксимации по методу наименьшего квадрата [200, 201].
