Вопросы для самопроверки
1. Назначение осевых вентиляторов местного проветривания типа ВМ.
2. Область применения осевых вентиляторов местного проветривания.
3. Конструкция и назначение направляющего аппарата.
4. Устройство рабочего колеса вентилятора.
5. Устройство и назначение глушителя.
6. Проверка вентилятора перед спуском в шахту.
Практическая работа 2. Вентиляторные установки с центробежными вентиляторами. Схемы и конструкции вспомогательного оборудования. (Экскурсия на предприятие)
Цель работы: ознакомление:
1. Назначение и область применения вентиляторных установок с центробежными вентиляторами
2. Технологическая схема работы вентиляторной установки с центробежными вентиляторами .
3. Схема реверсирования воздушной струи в шахтной вентиляторной установке главного проветривания с центробежными вентиляторами.
План отчета
1. Назначение и область применения вентиляторных установок с центробежными вентиляторами.
2. Технологическая схема работы вентиляторной установки.
3. Схемы конструкции вспомогательного оборудования.
4. Схема реверсирования воздушной струи в шахтной вентиляторной установке главного проветривания с центробежными вентиляторами.
Порядок выполнения работы
1. Перед ознакомлением вентиляторных установок с центробежными вентиляторами, повторить принципиальное устройство центробежных вентиляторов.
2. На предприятии (шахте) выяснить:
2.1. Назначение и область применения вентиляторных установок с центробежными вентиляторами
2.2. Технологические схемы работы вентиляторной установки;
2.3. Схему реверсирования воздушной струи в шахтной вентиляторной установке главного проветривания с центробежными вентиляторами.
3. Подготовить отчет.
Методические указания
Перед экскурсией на предприятие необходимо, четко поставить цели и задачи перед студентами. Познакомить с объектом предстоящей экскурсии.
Перед экскурсией преподавателю необходимо заблаговременно встретиться со специалистом, который будет проводить экскурсию и договориться, на что обратить внимание, исходя из конкретных задач экскурсии.
Во время экскурсии студентам необходимо вести подробные записи, чтобы по окончании экскурсии могли подготовить отчет и его защитить.
1. Назначение и устройство вентиляторной установки с центробежными вентиляторами.
Вентиляторные установки с центробежными вентиляторами главного проветривания предназначены для систем шахтной вентиляции главного проветривания выработок шахт и рудников.
Установка состоит из рабочего и резервного вентиляторов с аппаратурой управления, автоматизации и контроля, вспомогательного оборудования для переключения и реверсирования воздушной струи (далее сокращенно: вспомогательное оборудование), главного, подводящего и других вентиляционных каналов.
Наличие резервного вентилятора обеспечивает максимальную безопасность находящихся в шахте рабочих путем включения его в работу по истечении не более 10 мин после аварийного отключения из-за выхода из строя или остановки для профилактики работающего вентилятора.
Рабочий и резервный вентиляторы соединяются с шахтой системой вентиляционных каналов: подводящего, всасывающих, нагнетательных, обводных, диффузора с выходной частью и при необходимости глушителя шума. Каналы выполняются в бетоне комплексно со зданием, где размещаются вентиляторы, и составляют единое сооружение вентиляционной станции, что облегчает уход эксплуатацию, увеличивает надежность работы и срок службы механического и электрического оборудования установки. Чертежи строительного задания с указанием размеров, геометрической формы, рекомендуемого расположения вентиляционных каналов и относительно их вентиляторов со вспомогательным оборудованием высылаются заводами-изготовителями установки по запросу заказчиков или проектных организаций, разрабатывающих проект для строительства вентиляторной установки.
Вспомогательное оборудование установки включает: ляды, с помощью которых открываются или перекрываются вентиляционные каналы; механизмы для открывания и закрывания ляд; устройства для уплотнения ляд; люки для доступа в каналы и прочие мелкие крепежные элементы и детали.
В зависимости от условий эксплуатации ляды вентиляторных установок выполняются либо падающего типа, либо вертикальными лядами самоходными по типу дверей. Ляды падающего типа проще по конструкции, они широко применяются на угольных шахтах. Ляды по типу дверей сложнее, имеют большую массу и в настоящее время успешно применяются в основном для работы в тяжелых условиях на рудниках Крайнего Севера.
Вентиляторные установки как с падающими лядами, так и с самоходными вертикальными лядами выполняются в необмерзаемом исполнении, что удовлетворяет ПБ для угольных шахт.
Для компоновки установок характерен общий диффузор для обоих вентиляторов, который на определенной высоте переходит в сужающуюся надстройку (конфузор). Углы и высота конфузора выбраны такими, что при скорости ветра до 25 м/с и любой подаче вентилятора над выхлопным отверстием постоянно имеется воздушная завеса за счет выдаваемого работающим вентилятором шахтного воздуха, благодаря чему исключается проникновение в каналы как работающего, так и резервного вентиляторов холодного воздуха из окружающей атмосферы. При этом все ляды установки по всем поверхностям контактируют с теплым шахтным или (при реверсе) наружным, всасываемым из атмосферы и проходящим через калорифер воздухом, что устраняет опасность их обмерзания.
Серийные комплекты вспомогательного оборудования для вентиляторной установки из двух вентиляторов поставляются только по заказу потребителя за отдельную плату, разобранные на транспортабельные составные части, в соответствии с комплектно-отгрузочной и упаковочной ведомостями. Вместе со вспомогательным оборудованием установки поставляется комплект технической эксплуатационной документации: техническое описание (ТО), инструкция по эксплуатации (ИЭ) и монтажные чертежи. В некоторых случаях ТО и ИЭ приводятся в соответствующих общих ТО и ИЭ на вентилятор или вентиляторную установку. Инструмент для вспомогательного оборудования используется тот же, что поставляется в комплекте с вентилятором.
Сроки службы вспомогательного оборудования установки до описания и до первого капитального ремонта установлены равными срокам службы соответствующих вентиляторов.
Гарантийный срок службы установки два года.
Установка с вентилятором ВЦ25
Шахтная вентиляторная установка главного проветривания с центробежными вентиляторами ВЦ25 (рис. 1) состоит из двух вентиляторов 1 (левого и правого вращения), двух приводных электродвигателей 2, унифицированной аппаратуры автоматизации 3 типа УКАВ-2, вспомогательного оборудования, здания 5, фундаментов 4, каналов, всасывающей будки 7.
В здании находятся вентиляторы, приводные электродвигатели, унифицированная аппаратура автоматизации 3 и лебедки 8. Во всасывающей будке расположена атмосферная ляда 12, служащая для реверсирования вентиляционной струи. В стене всасывающей будки имеется проем с жалюзийной решеткой для забора воздуха из атмосферы при работе вентиляторной установки на нагнетание и для монтажных и ремонтных работ.
Для реверсирования вентиляционной струи служат ляды 9 диффузоров 10, реверсивная ляда 11 главного канала 6 и ляда 12 всасывающей будки. Для переключения рабочего вентилятора на резервный служат переключающие ляды, расположенные в подводящих каналах. Все ляды установки однотипны по конструкции: сварены из швеллеров и покрыты стальным листом. Крепятся ляды на петлях, приваренных к металлическим рамам, которые, в свою очередь, прикреплены к железобетонным стенкам каналов. Для уплотнения щелей между лядами и рамами служат резиновые прокладки. Ляды прижимаются к рамам за счет разности давлений и силы веса.
Ляды поднимают и опускают лебедками ЛРУ-1М грузоподъемностью 4 т. При подходе ляды к верхнему или нижнему крайнему положению срабатывает концевой выключатель, отключающий электродвигатель лебедки от электросети. Лебедка оборудована взрывобезопасным электродвигателем. В случае необходимости при заказе лебедок ЛРУ-1М необходимо оговаривать, что они должны иметь усиленный корпус в отличие от обычных лебедок.
При нормальной работе вентиляторной установки (на всасывание) воздух из шахты поступает к рабочему вентилятору по главному 6 и подводящему 13 каналам и выбрасывается в атмосферу через пирамидальный диффузор 10, При этом обе ляды 9 диффузоров 10, а также атмосферная ляда 12 (ляда всасывающей будки) и переключающая ляда 14 резервного вентилятора опущены. Остальные ляды подняты.
При реверсировании вентиляционной струи поднимают атмосферную ляду 12 и обе ляды 9 диффузоров 10 и опускают реверсивную ляду 11. При этом воздух из атмосферы поступает в вентилятор через жалюзийную решетку, всасывающую будку, проем между всасывающей будкой и главным каналам и подводящий канал и нагнетается в шахту по диффузору, обводному 15 и главному каналам.
Б-Б
Рис. 1. Вентиляторная установка ВЦ25
Установки с вентиляторами ВЦ31,5М и ВЦД31,5М
Шахтные вентиляторные установки с вентиляторами ВЦ31,5М (рис. 2) и ВЦД31,5М (рис. 3) состоят из двух вентиляторов (один резервный) И комплекта вспомогательного оборудования для изменения направления движения воздушного потока. Ляды 2 (рис. 4) шарнирно соединены с закрепленными в каналах рамами 1.
Для обеспечения герметичности по контуру рам установлены резиновые уплотнения 4, к которым прижимаются ляды.
Вентиляторная установка всасывающая выполнена необмерзаемой за счет того, что при работе на всех диапазонах подачи вентилятора над диффузором
А-А
Рис. 2. Установка с вентиляторами ВЦ31,5М:
1 - вентилятор правый; 2 - маслостанция; 3 - вентилятор левый; 4-8 - лебедка ляды соответственно переключения диффузора, отсекающей, подводящего канала, всасывающей будки; 9-13 - установка ляды соответственно отсекающей, всасывающей будки, диффузора, подводящего канала, переключения
А-А
Рис. 3. Установка с вентиляторами ВЦД31,5М:
1 - вентилятор правый; 2 - маслостанция; 3 - вентилятор левый; 4-8 - лебедка ляды соответственно переключения диффузора, отсекающей, подводящего канала, всасывающей будки; 9-13 - установка ляды соответственно отсекающей, всасывающей будки, диффузора, подводящего канала, переключения
Рис. 4. Установка ляды:
1 - рама; 2 - ляда; 3 - шарнирная подвеска; 4 - уплотнение; 5 - конечный выключатель; 6 - блок; 7 - лебедка; 8 – канат
Образуется воздушная завеса выдаваемого шахтного теплого воздуха, который препятствует проникновению в каналы холодного атмосферного воздуха.
Рис. 5. Установка с вентиляторами ВЦД47У всасывающая (а), и разрез В-В (б):
1 - вентилятор ВЦД47У; 2 - система смазки вентилятора; 3 - лебедка; 4 - ляда диффузора; 5 - ляда всасывающей будки; 6 - ляда подводящего канала; 7 - ляда переключения; 8 - ляда отсекающая; 9 - уплотнение каната; 10 - блок; 11 – канат
2. Принципиальные технологические схемы работы вентиляторных установок с центробежными вентиляторами
На рис. 6, 7, 8 показаны принципиальные технологические схемы работы вентиляторных установок с падающими и вертикальными самоходными лядами с центробежными вентиляторами одно- и двустороннего всасывания.
В общем случае схема работы следующая. При работе одного из вентиляторов на всасывание струя воздуха подводится из шахты к вентилятору через главный канал подводящий и всасывающий (при одностороннем всасывании) или всасывающие (при двустороннем всасывании) каналы.
Рис. 6. Принципиальные технологические схемы работы установки с вентиляторами одностороннего всасывания и падающими лядами:
а - работа на всасывание; б - работа на нагнетание; 1 - вентилятор резервный; 2 - ляды переключения всасывающих каналов; 3 - вентилятор рабочий; 4 - ляды отсекающие нагнетательных каналов; 5 - ляда всасывающей будки; 6- ляда диффузора; 7 - ляда подводящего канала
Рис. 7. Принципиальные технологические схемы работы установки с вентиляторами двустороннего всасывания и падающими лядами:
а - работа та всасывание; б - работа на нагнетание; 1 - вентилятор резервный; 2 - ляды переключения всасывающих каналов; 3 - вентилятор рабочий; 4 - ляды отсекающие нагнетательных каналов; 5 - ляда всасывающей будки; 6 - ляда диффузорная; 7 - ляда подводящего канала
Выбрасываемый вращающимся рабочим колесом и направляемый спиральным корпусом воздух поступает через выходные каналы в диффузор, а из него - в атмосферу. При этом соответственно открыты ляды подводящего и всасывающего каналов и диффузора и закрыты ляды переключения, всасывающей будки и отсекающие.
При работе на нагнетание вентилятор всасывает воздух через открытую ляду всасывающей будки. И нагнетает его через обводной канал, связанный с подводящим каналом, в шахту. Ляда диффузора при этом должна быть опущена. Резервный вентилятор в это время должен быть отделен от подводящего канала опущенными лядами переключения и отсекающей лядой.
Таким образом, переключение ляд производится при необходимости реверсирования воздушной струи или при переходе на работу с работающего вентилятора на резервный вентилятор.
Рис. 8. Принципиальные технологические схемы работы установки с вентиляторами двустороннего всасывания и вертикальными самоходными лядами:
а – работа на всасывание; б – работа на нагнетание; 1 – вентилятор №1 рабочий; 2 – ляды всасывающих каналов; 3 - ляды нагнетательного канала; 4 - диффузор; 6 - ляды противопожарные; 6 - вентилятор № 2 резервный
3. Схема реверсирования воздушной струи в шахтной вентиляторной установке главного проветривания с центробежными вентиляторами.
В вентиляторных установках главного проветривания, оборудованных центробежными вентиляторами, реверсирование воздушной струи осуществляется с помощью системы ляд или вертикальных дверей с приводом от лебедок или мотор-регуляторов и обводных каналов. Принципиальная схема одной из таких установок приведена на (рис. 9). При нормальной работе установки (на всасывание) ляды находятся в положении, обозначенном на схеме сплошными линиями. Воздух в этом случае поступает из вентиляционного ствола шахты в главный канал, откуда через тройник попадает, в канал работающего вентилятора, проходит через вентилятор и, наконец, через диффузор выбрасывается в атмосферу;
Рис. 9. Схема реверсирования воздушной струи в шахтной вентиляторной установке главного проветривания с центробежными вентиляторами (сплошной линией со стрелкой показано направление движения воздушной струи при нормальной работе, пунктирной линией со стрелкой - при реверсировании):
1 - перекрывающая ляда; 2 - обводной канал; 3,8 - переключающие лады; 4 - ляды диффузоров; 5, 6, 9, 11 - лебедки для перестановки ляд; 10 - всасывающая будка; 12 - атмосферная ляда; 13 - главный канал
Для осуществления реверса вентиляционной струи атмосферная ляда всасывающей будки открывается, обеспечивая доступ свежему воздуху в канал вентилятора, а перекрывающая ляда закрывается, разобщая тем самым ствол и главный канал с каналом работающего вентилятора; ляда 7 диффузора вентилятора открывает проход в обводной канал, перекрывая одновременно выход в атмосферу. Воздух в этом случае поступает из атмосферы через решетки-жалюзи всасывающей будки и проем, открытый лядой 12, в канал работающего вентилятора и далее через вентилятор и диффузор выходит в обводной канал через проем, открытый лядой 7; из обводного канала воздух попадает через проем, открытый лядой 1, в главный канал и, наконец, в вентиляционный ствол шахты. В этом случае производительность вентилятора при реверсировании составляет 90— 95% от производительности при нормальной работе.
Практическая работа № 3. Изучение устройства и принципа действия измерительных приборов для контроля работы вентилятора
Цель работы: изучить устройство и принцип действия измерительных приборов микроманометра, дифманометра, анемометра. Научиться определять скорость воздушной струи воздуха при помощи анемометра.
Необходимое оборудование: микроманометр, дифманометры, анемометр, инструкции по эксплуатации этих приборов, стенд измерительных приборов подключенных к вентиляторной установке местного проветривания в лаборатории.
План отчета
Назначение, конструкция и принцип действия микроманометра.
Назначение, конструкция и принцип работы дифманометра.
Назначение, конструкция и принцип работы анемометра.
Определение скорости воздушной струи воздуха в вентиляционной
трубе при помощи анемометра.
5. Подготовить отчет
Порядок выполнения работы
Изучить при помощи инструкции по эксплуатации, назначение конструкцию и принцип работы микроманометра, продемонстрировать это на стенде в лаборатории.
Изучить при помощи инструкции по эксплуатации назначение, конструкцию и принцип работы дифманометра и продемонстрировать на стенде в лаборатории.
Изучить назначение и конструкцию анемометра.
Определить скорость воздушной струи воздуха развиваемую вентиляторной установкой местного проветривания в вентиляционной трубе анемометром и расход воздуха в сечении вентиляционной трубы в лаборатории.
Методические указания
1.Назначение, конструкция и принцип действия микроманометра.
Микроманометр (рис. 1) обеспечивает большую точность замера давления, резервуар 1 заполнен этиловым спиртом. Для включения прибора имеется кран 2, измерительная трубка 3 шлангом 4 соединяется через штуцер 5 с краном 2. Винтом 6, воздействуя на поплавок, устанавливает уровень спирта, соответствующий нулевому делению шкалы. Для изменения пределов измерения трубка 3 может быть установлена под различными углами, для чего на стойке 7 предусмотрены четыре отверстия, а на кожухе 8 трубки - защелка.
Рис 1. Микроманометр
При замерах штуцер 9 (+) присоединяют трубкой к пункту с большим давлением. А штуцер 10 (-) – к пункту с меньшим давлением. При смещении уровня в трубке 3 на длину l (м) измеряемое давление (Па) равно.
Н = glρспsin, Па (1)
где сп – плотность спирта, кг/м3; , - угол установки трубки относительно горизонта.
Для удобства пользования формулой (1) на стойке микроманометра нанесены значения k = ρспsin, соответствующие указанным выше четырем положениям трубки 3.
Статическое давление Нст – давление, которое оказывает на стенки трубопровода воздух, протекающий параллельно этой стенке, затрачивается на преодоление сопротивлений вентиляционной сети.
Динамическое давление Нд (Па) – давление, необходимое для перемещения воздуха со скоростью п,
 , Па (2)
где - плотность воздуха, кг/м3.
При нормальных атмосферных условиях (давление 101,3 кПа, температура 293К, влажность 50%) = 1,293 кг/м3.
Схема измерения полного Н, статического Нст и динамического Нд давлений на всасывающей и нагнетательной сторонах вентилятора показана на рис. 2. При работе вентилятора на всасывание (главные вентиляторные установки) динамическое давление представляет собой потери на выходе из диффузора, поэтому рабочий режим вентилятора определяют по характеристике Q – Нст и экономичность работы оценивают статическим к.п.д. Если вентилятор работает на нагнетание, что имеет место в вентиляторных установках местного проветривания, то динамическое давление относят к потерям в вентиляционной сети и поэтому для определения рабочего режима вентилятора пользуются характеристикой Q – Н, а его экономичность оценивают полным к.п.д.
Рис. 2. Схема измерения давлений
2. Назначение, конструкция и принцип работы дифманометра.
Постоянный контроль производительности и давления вентиляторов осуществляют дифференциальными манометрами (дифманометрами). Наибольшее применение получили кольцевые, поплавковые и мембранные дифманометры (рис. 3.). Применяются также кольцевые, сильфонные, тензометрические и другие дифманометры. Эти приборы являются первичными – они непосредственно воспринимают импульс от измеряемой величины. Первичный прибор может иметь шкалу или не иметь, а также может быть самопишущим. Для дистанционного контроля производительности и давления вентиляторов применяют вторичные приборы со шкалами, электрически связанные с первичными.
На рис. 3 показана схема кольцевого дифманометра. Полое кольцо 1 квадратного или круглого сечения, частично заполненное водой, трансформаторным маслом или ртутью, имеет внутри перегородку 2, разделяющую незаполненное пространство на две камеры. Кольцо подвешено на призматической основе 3. 
Рис. 3. Кольцевой дифманометр
Правая и левая камеры трубками 4 и 5 соединены с вентиляционным каналом. Если в одной из камер давление будет больше, чем в другой, то произойдет изменение уровней заполнителя в камерах, отчего кольцо начнет проворачиваться до тех пор, пока вращающий момент и момент, создаваемый грузом 6, не уровняются. При повороте кольца ролик, скользящий по лекалу 7,приведет в движение рычажную систему 8 и стрелка 9 покажет на шкале 10 измеряемую величину Н. В это же время рычаг 11, скользящий по лекалу 12, через зубчатую передачу 13 повернет рамки ферродинамических датчиков 14 дистанционной передачи показаний на вторичный прибор. Эти рамки, включенные встречно с рамками ферродинамических датчиков вторичного прибора, образуют сбалансированную систему. При повороте рамок первичного прибора э.д.с. разбаланса подается на электронный усилитель, а за тем на двигатель, который повернет рамки вторичного прибора до установления баланса, а также приведет в движение стрелку, показывающую измеряемую величину, и перо записывающего устройства.
Поплавковый дифманометр (рис.4б) представляет собой два сообщающихся сосуда, частично заполненных жидкостью или ртутью. В большом сосуде, к которому подводится большее давление, находится пустотелый поплавок 1. При различных давлениях в сосудах будет изменяться уровень рабочей жидкости, и поплавок, следуя за уровнем, приведет в движение рычажную систему и стрелку, а также плунжер 2 индукционной системы дистанционной передачи показаний на вторичный прибор. Эта система является мостовой, находящейся в равновесии, схемой.
Перемещение плунжера вызовет перераспределение напряжений в двух плечах моста в первичном приборе и по нейтрале моста потечет уравнительный ток. В результате произойдет перераспределение напряжений в двух плечах моста и вторичного прибора и плунжер вторичного прибора начнет перемещаться до установления равновесия в мосте. При этом придут в движение стрелка и записывающее устройство.
Производительность вентилятора
Может быть определена по скорости vп воздушного потока, устанавливаемой по измеренному динамическому давлению на основании формулы (2), или замерена анемометром.
Назначение прибора
Анемометр АПР-2 (в дальнейшем - анемометр) предназначен для определения средней скорости воздушного потока при метеорологических измерениях на суше и море, в шахтах и рудниках всех категорий, а также в системах промышленной вентиляции, Рекомендуется для укомплектования лабораторий по охране труда предприятий и санэпиднадзора.
Анемометр определяет среднее значение скорости воздушного потока за интервал времени измерения произвольной длительности в диапазоне от 10 до 999 с. Текущее значение длительности интервала измерения в секундах непрерывно индицируется на цифровом индикаторе анемометра в процессе проведения замера.
Анемометр позволяет также вычислить средневзвешенное значение (в дальнейшем - среднее значение) скорости воздушного потока ряда последовательно выполненных замеров. При этом длительность замеров может быть произвольной в диапазоне от 10 до 999 с. Информация об отдельных замерах накапливается в памяти анемометра до завершения измерения и используется в дальнейшем для вычисления среднего результата.
Техническая характеристика прибора АПР 2
Чувствительность на момент начала вращения крыльчатки первичного преобразователя, м/с, не более
|
0,15
|
Диапазон измерений скорости воздушного потока, м/с
|
0,2 -20,0
|
Цена деления младшего разряда, м/с, в диапазоне измерения:
от 0,2 до 1,99
от 2,0 до 20,0
|
0,01
0,1
|
Погрешность измерения скорости воздушного потока, м/с, не более
где V - значение измеряемой скорости, м/с.
|
± (0,1 + 0,05V),
|
Диапазон интервала измерения, в пределах которого гарантируется значение погрешности измерения, указанное в п. 2.4, с от
|
10 до 99
|
Количество последовательно произведённых замеров скорости, допускающее вычисление их среднего значения, не более
|
6
|
Предельная допустимая скорость воздействия воздушного потока на первичный преобразователь, м/с, не более
|
25
|
Цена деления младшего разряда секундомера, с
|
1
|
Потребляемый ток от источника питания при напряжении 5 В, мА, не более
|
3
|
Габаритные размеры, мм
с выдвинутой штангой
с удлинителем штанги
|
500х70х
820х70х
|
Принцип работы
Работа анемометра основана на тахометрическом принципе преобразования скорости воздушного потока в частоту электрического сигнала с помощью металлической крыльчатки, угловая скорость вращения которой линейно зависит от скорости набегающего воздушного потока. При этом её лопасти пересекают магнитное поле катушки индуктивности и вносят в нее активные потери, что используется для формирования последовательности импульсов напряжения, частота следования которых также линейно связана со скоростью воздушного потока.
Средняя скорость воздушного потока вычисляется как частное от деления суммы числа импульсов напряжения первичного преобразователя, образованной за время измерения, на сумму числа импульсов тактового генератора, являющуюся числовым выражением длительности измерительного интервала. Начало и окончание каждого измерения задаются оператором кратковременным нажатием на кнопку управления. Длительность интервала измерения может быть произвольной в диапазоне от 10 до 999 с.
Устройство и работа составных частей
Анемометр снабжен легкосъёмным сменным первичным преобразователем. Для каждого экземпляра первичного преобразователя определяется его индивидуальная градуировочная характеристика. Коэффициенты этой характеристики кодируются двухразрядным кодом, который записывается в формуляр первичного преобразователя и наносится на его корпус. Символами кода в каждом разряде являются десять цифр от 0 до 9 и шесть букв латинского алфавита А, b, С, d, Е, F. С помощью органов управлений анемометром индивидуальный градуировочный код первичного преобразователя (в дальнейшем градуировочный код) вводится в электронный блок и затем автоматически используется при вычислении результатов измерения средней скорости воздушного потока.
Указанные операции обеспечивают строгое соблюдение нормированных метрологических характеристик анемометра без каких-либо дополнительных регулировок. Ввод кода необходим также после замены первичного преобразователя вследствие его повреждения или выработки межповерочного интервала.
Электронная схема анемометра включает в себя:
узел формирования входного сигнала;
узел микроконтроллера семейства МС851;
узел контроля напряжения источника питания.
Узел формирования входного сигнала содержит автогенератор колебательный контур которого включает в себя катушку индуктивности, расположенную в основании пластмассового корпуса первичного преобразователя. При вращении крыльчатки каждая ее лопает поочередно проходит через высокочастотное магнитное поле катушки вносит в контур потери, вследствие чего в этот момент происходи снижение амплитуды генерируемых колебаний. Промодулированные таким способом высокочастотные колебания автогенератора детектируются амплитудным детектором, на выходе которого образуется последовательность импульсов напряжения с частотой следования, пропорциональной угловой скорости вращения крыльчатки.
Узел также содержит цепь, которая автоматически стабилизирует режим работы автогенератора при замене первичного преобразователя и компенсирует временной дрейф добротности колебательного контура
Узел микроконтроллера выполняет следующие основные операции:
ввод и хранение градуировочного кода;
контроль введенного градуировочного кода в период экс плуатации;
определение длительности интервала измерения и индикацию его текущих значений и суммарной длительности;
вычисление и индикацию средней за интервал измерена скорости воздушного потока;
вычисление и индикацию среднего значения ряда последовательно произведённых замеров средней скорости воздушного потока;
формирование и индикацию сообщения о результате измерения, превышающем верхний предел измерения;
автоматический выбор цены деления младшего разряда в диапазоне измерения;
стирание старого и ввод нового градуировочного кода при замене первичного преобразователя;
индикацию разряженного состояния элементов питания;
автоматический останов измерения при реализации предельной длительности интервала измерения, индикацию его длительности, автоматическое вычисление и индикацию результата измерения.
Узел контроля напряжения источника питания выдает сигнал о снижении напряжения элементов питания ниже установленной нормы вследствие ее разрядки в процессе эксплуатации или хранения. Анемометр имеет два органа управления - левую кнопку 1 и правую кнопку 2, расположенные на лицевой панели измерительного блока 3 (рис. 4). Левая кнопка - с фиксацией, служит для включения и выключения питания анемометра. Правая кнопка - без фиксации, служит для управления режимами работы прибора.
Рис. 4. Анемометр АПР-2. Основные функциональные элементы:
1,2- кнопки управления; 3 - измерительный блок; 4 - индикатор; 5 - вывод контрольной точки; 6 - первичный преобразователь; 7 - выдвижная штанга; 8 - накидная гайка; 9 -винт; 10 - удлинитель; 11,12 - разъёмы; 13 - резьбовая втулка; 14 - накидная гайка.
Конструкция
Анемометр состоит из двух блоков: первичного преобразователе и измерительного блока 3 (рис. 8).
Первичный преобразователь выполнен в корпусе, отлитом из ударопрочной пластмассы. В цилиндрической обечайке корпуса установлена шестилопастная крыльчатка из алюминиевого сплава с лопастями, закрученными на угол 45°. Она посажена на ось, прошедшую специальную термообработку. Опоры оси выполнены из агата или ситалла и вмонтированы в латунные подпятники, расположенные на геометрической оси обечайки. В основании корпуса закреплена катушка индуктивности, намотанная на кольцевом ферритовом сердечнике. Первичный преобразователь с помощью унифицированного штыревого разъема сочленяется с выдвижной штангой 7 и крепится к ней накидной гайкой 8.
Выдвижная штанга выполнена из тонкостенной трубы, имеющей специальную формовку, которая препятствует её вращению относительно продольной оси. В штанге размещен спиральный проводник соединяющий с помощью разъема первичный преобразователь с мерительным блоком 3 анемометра.
Корпус измерительного блока отлит из ударопрочной пластмассы. В нем размещены электронная схема, источник питания, органы; управления и выдвижная штанга, на которой закреплен первичный преобразователь. В нерабочем положении анемометра первичный] преобразователь вдвигается в специальную нишу корпуса, что надежно предохраняет его от повреждения. В верхней части крышки корпуса расположено смотровое окошко, закрытое небьющимся стеклом предназначенное для наблюдения за показаниями индикатора. В ручке корпуса расположен отсек питания, который закрывается крышкой с винтом 9. Электронная схема смонтирована на плате из фольгированного стеклотекстолита с двусторонней печатью. На этой же плате креплены цифровой индикатор анемометра, микроконтроллер МСS5 и подстроечные элементы схемы.
Удлинитель выдвижной штанги 10 выполнен из тонкостенной трубы, на концах которой вмонтированы разъёмы 11 и 12. Соединение удлинителя с измерительным блоком и первичным преобразователем осуществляется с помощью резьбовой втулки 13 и накидной гайки 14.
Степень защиты корпуса анемометра и удлинителя штанги от воздействия внешней среды IР54 обеспечивается конструкцией, заливкой соединений герметикам, установкой специальных уплотнителей в месте выхода выдвижной штанги из корпуса, а также защитой органов управления и контроля резиновыми протекторами.
Порядок работы
Измерения скорости воздушного потока должны производиться в следующем порядке.
Включите анемометр левой кнопкой. На индикаторе должна появиться надпись «III».
Выдвиньте первичный преобразователь из корпуса анемометра до упора и внесите его в контролируемый воздушный поток. Нажмите и отпустите правую кнопку. Момент отпускания правой кнопки соответствует началу интервала измерения. При этом начинает индицироваться текущее время с начала замера в секундах
Для окончания замера нажмите и удерживайте правую кнопку. При этом индицируется длительность интервала измерения в секундах. Отпустите правую кнопку - на индикаторе анемометра появится результат измерения скорости воздушного потока. Выключите анемометр левой кнопкой.
Если средняя скорость воздушного потока за интервал измерения превышает 20,0 м/с, то анемометр после выполнения, индицирует надпись «О Г О ».
Если интервал измерения длится более 999 секунд, то анемометр автоматически останавливает измерение и индицирует число «9 9 9 ». Нажмите и отпустите правую кнопку, на индикаторе появится результат измерения средней скорости воздушного потока за время 999 с.
Анемометр может производить измерения не ранее, чем через 30 с после установки элементов питания.
Выполнение ряда последовательных замеров скорости воздушного потока с вычислением его среднего значения должно производиться в следующем порядке.
Выполните первый замер в соответствии с инструкцией. Не выключая анемометр, нажмите и удерживайте правую кнопку. На индикаторе появится надпись «II2». Момент отпускания правой кнопки соответствует началу второго интервала измерения.
Для окончания второго замера нажмите и удерживайте правую кнопку. При этом индицируется длительность второго интервала измерения в секундах. Отпустите правую кнопку - на индикаторе анемометра появится результат второго замера.
Выключите анемометр левой кнопкой, и сразу же нажмите и удерживайте правую кнопку. На индикаторе появится среднее значение скорости ряда произведённых замеров. Отпустите правую кнопку, после чего должна индицироваться надпись о количестве произведённых замеров. Например, если было произведено три замера, то должна появиться надпись «II с 3 ».
Признаком выключенного состояния прибора является погашенный индикатор или наличие на индикаторе надписи ' типа «IIС3», которая автоматически гаснет через шесть секунд.
Вопросы для самопроверки
Какими приборами контролируют давление?
Чем производят замер скорости воздушной струи воздуха?
Как определить расход воздуха при помощи анемометра в сечении вентиляционной трубы?
Принцип действия работы микроманометра.
Практическая работа № 4. Выбор вентиляторной установки местного проветривания по индивидуальным заданиям
Цель работы: приобрести и получить практические навыки выбора и расчета шахтной водоотливной установки
Необходимое оборудование: методический материал, каталоги насосов, инструкции.
|
