Лизогуб М.В., студентка; Гавриленко Б.В., доцент, к.т.н.
(Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина )
Совершенствование средств автоматизации проветривания тупиковых выработок происходило, в основном, по пути обновления элементной базы и в меньшей мере – расширения функциональных возможностей. Опыт эксплуатации существующей аппаратуры (АПТВ) выявил ряд существенных недостатков, связанных с недостаточной чувствительностью применяемых датчиков контроля воздуха (дискретного и генераторного типа). Требуемая чувствительность датчика обусловлена спецификой положения рабочей точки на напорной характеристике вентилятора и эпюрой скоростей в воздухопроводе (рис. 1). Анализ характеристик показывает, что незначительное изменение подачи вентилятора ±ΔQ, например, при возникающей утечке в подающем воздухопроводе приводит к значительному изменению напора вентилятора ±ΔP. Современные средства контроля (базовая аппаратура) не позволяют определять, а тем более, прогнозировать дальнейшее развитие аварийной ситуации.
Рисунок 1 – Характеристики ВМП и сети.
Для получения высокой чувствительности измерения расхода воздуха принят ДТП с распределенной по всей длине катушки обмоткой возбуждения и с удлиненной формой магнитопровода (рис.2.) [1].
Рисунок 2 – Прямоходовой ДТП. Распределенная обмотка. а – эскиз, б – распределение потоков, в – схема замещения
На изоляционном каркасе наматывается: катушка возбуждения с двумя полуоботками W1/2 и две вторичных W2.
Разность ЭДС встречно включенных обмоток определяется из выражения (1):
ΔE=ωIW1W2 gb03/l12X (1)
где: ω – частота напряжения питающей сети; X– ход сердечника; W1 = W2 – число витков катушек возбуждения; I – ток нагрузки; b0 – значение части якоря, через которую проходит поток, сцепляющийся со вторичными обмотками, при симметричном положении якоря; g - значение удельной проводимости, приходящейся на 1см длины якоря; l1 – значение части магнитопровода, соответствующее первичной катушке возбуждения.
Рисунок 3 – Датчик расхода
Конструктивно датчик представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого помещен стакан 2 с возможностью перемещения вдоль образующей цилиндра (так называемая скользящая посадка). Внутри стакана жестко закреплена катушка дифференциального трансформатора с одной первичной обмоткой и двумя одинаковыми, встречно включенными вторичными обмотками. Корпус 1 разъемный, нижняя часть его образует две полости: А – надмембранную, Б – подмембранную. Последняя снабжена штуцером 9 для присоединения датчика к месту отбора давления. Между камерами А и Б по контуру зажата прорезиненная мембрана 3, к центру которой прикреплен при помощи гибкой нити 4 ферритовый сердечник 5, входящий внутрь катушки трансформатора. При подаче на первичную обмотку трансформатора напряжения питания ~Uп во вторичных обмотках наводятся всречно направленные ЭДС.
Для первоначальной настройки датчика служит винт 8 с шаровой поверхностью 7, опирающейся на крышку стакана 2, подпружиненного цилиндрической пружиной 6. При помощи винта 8 устанавливают стакан, с находящейся в нем катушкой трансформатора, симметрично относительно сердечника 5. При этом на выходных клеммах трансформатора возникает разностное напряжение ~ΔU = 0.
Настройку датчика производят при выключенном вентиляторе, а сам датчик устанавливают на жесткой калиброванной по длине вставке на конце трубопровода. При работающем ВМП давление в месте отбора на калиброванной вставке пропорционально расходу воздуха, подаваемого в забой. Это давление воздействует на мембрану, которая изгибается и перемещает ферритовый сердечник дифференциального трансформатора вверх, нарушая тем самым первоначальный баланс ЭДС во вторичных его обмотках. В результате чего возникает разностное напряжение на выходных клеммах датчика. Величина этого напряжения, пропорциональная перемещению сердечника, а, следовательно, и расходу воздуха, поступает на вход устройства контроля и сигнализации.
Полученные в процессе исследований характеристики разработанного устройства контроля воздуха с учетом колебаний напряжения и частоты питающей сети (рис.4) свидетельствуют о приемлемости его применения в рассматриваемом объекте автоматизации.
Рисунок 4 – Рабочие характеристики разработанного устройства
Применение разработанного устройства позволяет повысить надежность аппаратуры автоматического управления проветриванием тупиковых выработок.
Перечень ссылок.
Лизогуб М.В., студентка; Гавриленко Б.В., доцент, к.т.н. Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых. ДонНТУ - 2003.