УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
3.1 Конструктивно анализатор (см. рис. 1) представляет собой портативный прибор в сборном полимерном корпусе, состоящем из фронтального 1 и тыльного 2 полукорпусов и верхней торцевой защитной крышки блока датчиков 3. Все элементы корпуса снабжены защитными резиновыми уплотнениями и соединяются между собой с помощью винтов. По одному из четырех винтов корпуса и крышки блока датчиков пломбируются.
| |
3 3
| |
| |
| |
6 
5
 |
| |
| |
| |
| |
Рисунок 1 Общий вид анализатора
| |
На фронтальной панели расположены дисплей 4 и выходное отверстие звукового излучателя 5.
На тыльной панели расположен датчик температуры 6. На ее верхней части имеется маркировка.
На боковой стенке корпуса расположена клавиатура 7 с четырьмя кнопками.
Внутри корпуса расположены блок датчиков, электронная плата и аккумуляторная батарея, залитая диэлектрическим компаундом совместно с элементами искрозащиты.
В комплект поставки анализатора входит адаптер – специальная насадка со штуцером, фиксирующая на защитной крышке блока датчиков. Она предназначена для пропускания через анализатор ПГС при техническом обслуживании (калибровке) и поверке. Кроме того, в комплекте с пробоотборным зондом и аспиратором (резиновой грушей) адаптер позволяет осуществлять отбор проб воздуха для анализа из труднодоступных мест.
3.2 Принцип действия и работа
3.2.1 Принцип действия датчика низких концентраций метана основан на измерении количества тепла, выделяемого при термокаталитическом низкотемпературном окислении измеряемого компонента.
Чувствительные элементы представляют собой спирали из платинового микропровода, на которые нанесен слой носителя катализатора. На измерительном чувствительном элементе носитель катализатора дополнительно пропитан каталитически активным веществом.
Термометрами сопротивления служат платиновые спирали чувствительных элементов. Они же являются нагревателями.
Чувствительные элементы включены в измерительную мостовую схему. При этом измерение концентрации сводится к измерению разбаланса моста чувствительных элементов, вызванного изменением их температуры.
Чувствительные элементы помещены в реакционную камеру из газопроницаемой керамики. Реакционная камера обеспечивает защиту чувствительных элементов от воздействия угольной пыли и вентиляционной струи.
| |
3.2.2 Принцип действия датчика углекислого газа основан на явлении избирательного поглощения инфракрасного излучения в узкой спектральной области, характерной только для углекислого газа. Поэтому этот датчик является высокоизбирательным и сохраняет работоспособность при высоких концентрациях неизмеряемых компонентов.
Конструктивно он состоит из широкоспектрального инфракрасного излучателя (специальной миниатюрной лампы накаливания) и двух узкоспектральных приемников излучения, расположенных в газопроницаемой камере с отражающими внутренними поверхностями. Один приемник излучения реагирует на длину волны, поглощаемой углекислым газом, а другой, – на длину волны, на которой не происходит поглощение излучения ни одним из неизмеряемых компонентов.
Таким образом формируются измерительный и опорный сигналы, обрабатываемые микроконтроллером. Этим обеспечивается компенсация мешающих измерению факторов.
3.2.3 Принцип действия датчика кислорода основан на электрохимическом эффекте.
Электрохимический метод измерения кислорода основан на явлении протекания специфичной химической реакции (электрохимической реакции) в электрохимической ячейке, представляющей собой газопроницаемый резервуар с раствором электролита и электродами (анодом и катодом).
Кислород вступает в химическую реакцию с электролитом, заполняющим ячейку. В результате в растворе образуются заряженные ионы, и между электродами начинает протекать электрический ток, пропорциональный концентрации кислорода. Микропроцессор обрабатывает возникающий электрический сигнал.
| |
 | |||
| | |||
Сигналы аналоговых датчиков метана и кислорода усиливаются до необходимого уровня инструментальными усилителями и подаются на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера.
Цифровые сигналы датчиков углекислого газа, температуры и давления подаются непосредственно на входы микроконтроллера.
Датчик давления необходим для компенсации влияния изменений атмосферного давления на результаты измерений.
Аккумуляторная батарея в целях обеспечения искробезопасности снабжена ограничителем тока короткого замыкания – блоком искрозащиты.
Блок стабилизаторов напряжения обеспечивает стабилизированными напряжениями питания необходимых уровней и опорными напряжениями все узлы анализатора.
Приемник индукционный с контролером заряда обеспечивают бесконтактный заряд аккумуляторной батареи.
Микроконтроллер выполняет следующие функции:
- анализ информации датчиков;
- управление (включение и отключение) аварийной сигнализацией об опасных значениях концентраций метана, углекислого газа и кислорода и сигнализацией о разряде аккумуляторной батареи;
- выдачу основной информации (об измеряемых величинах) и, при необходимости, служебной информации (о состоянии аккумуляторной батареи, порогах срабатывания аварийной сигнализации) на устройство визуализации;
- калибровку анализатора посредством устройства ввода данных по воздуху и ПГС;
- выбор значений порогов срабатывания аварийной сигнализации посредством устройства ввода данных;
- управление работой FLASH-памяти «черного ящика» и обмен информацией с ней.
Интерфейс USB обеспечивает обмен данными с внешними устройствами, а также диагностику и программирование анализатора.
| |
Устройство ввода данных представляет собой мембранную клавиатуру, состоящую из четырёх кнопок.
3.4 Настройка и работа с анализатором3.4.1. Включение и выключение анализатора осуществляются путем нажатия и удержания не менее 3 сек кнопки « 
».
3.4.2 Настройка анализатора осуществляется посредством циклического разветвленного меню. Вход в меню осуществляется путем нажатия и удержания кнопки «» не менее 3 сек. После появления надписи «Настройка» нажмите кнопку «Ok» .
Меню имеет следующие пункты:
- Настроить яркость,
- Копировать «черный ящик»,
- Настроить канал CH4,
- Настроить канал O2,
- Настроить канал CO2,
- Выйти из настроек.
Навигация по меню осуществляется кнопками «» «».
Выбор пункта меню либо подтверждение действия осуществляются кнопкой «Ok».
Выход из пункта меню и отказ от действия осуществляются кнопкой « 
».
Для комфортной работы с анализатором предусмотрена настройка яркости дисплея в пункте меню «Настроить яркость».
Для уменьшения либо увеличения яркости используются кнопки «» «», соответственно.
3.4.3 Извлечение информации из «черного ящика».
Для извлечения информации из «черного ящика» необходимо USB-шнуром, входящим в комплект ЗИП, соединить компьютер и анализатор. Затем следует выбрать пункт меню «Копировать черный ящик». Готовность анализатора подтверждается сообщением «Пожалуйста, скопируйте файл mgas.rep».
| |
- дата и время,
- температура,
- концентрация CH4,
- концентрация CO2,
- концентрация O2,
- аварийная сигнализация с указанием порогов (для СН4),
- напряжение аккумуляторной батареи,
- срабатывание сигнализации о разряде аккумуляторной батареи.
Внимание! Во время работы анализатора в режиме считывания информации НЕДОПУСТИМО отсоединять его от компьютера.
3.4.4 Настройка параметров канала измерения объемной доли метана, осуществляемая в пункте меню «Настроить канал CH4»
3.4.4.1 Пункт подменю «Задать первый порог CH4»
Режим задания первого порога используется при необходимости изменения уставки первого порога (второй автоматически устанавливается на 0,50 % выше первого).
Ввод значения осуществляется поразрядно. С помощью кнопок «» «» выбирается нужное числовое значение от 0 до 9 и знак «.», находящийся между значениями 9 и 0, после чего выбор подтверждается кнопкой «Ok». Далее аналогичным способом вводится цифра следующего разряда. По завершении процедуры ввода значения первого порога появляется сообщение «Выполнено», сопровождающееся коротким звуковым сигналом.
3.4.4.2 Пункт подменю «Проверить пороги CH4»
| |
3.4.4.3 Пункт подменю «Настроить питание датчика CH4»
При установке в анализатор нового датчика необходимо настроить параметры его питания. Процесс настройки осуществляется автоматически при выборе данного пункта меню. По завершении настройки появляется сообщение «Выполнено».
3.4.4.4 Пункт подменю «Установить “0” датчика CH4»
Калибровка по воздуху производится в случае, если показания на воздухе отличаются от нулевых более чем на ±0,15 % объемной доли. По завершении калибровки появляется сообщение «Выполнено».
3.4.4.5 Пункт подменю «Калибровать датчик CH4 (НК)»
Калибровка по ПГС датчика метана низких концентраций необходима в случае, когда основная погрешность измерений превышает нормированное значение.
В начале калибровки необходимо ввести паспортные данные ПГС (значение объемной доли СН4). Ввод значения осуществляется поразрядно. С помощью кнопок «» «» выбирается нужное числовое значение от 0 до 9 и знак «.», находящийся между значениями 9 и 0, после чего выбор подтверждается кнопкой «Ok». Далее аналогичным способом вводится цифра следующего разряда.
После приглашения «Подайте ПГС CH4…» необходимо обеспечить подачу ПГС в анализатор, после чего появляется сообщение «Подождите». В случае успешного завершения калибровки появляется сообщение «Выполнено».
3.4.4.6. Пункт подменю «Калибровать датчик CH4 (ВК)»
Калибровка по ПГС или метано-воздушной смеси (МВС) датчика метана высоких концентраций необходима в случае, когда основная погрешность измерений превышает нормированное значение.
Процесс калибровки полностью аналогичен описанному в пункте 3.4.4.5.
| |
3.4.5.1 Пункт подменю «Задать порог O2»
Режим задания порога используется при необходимости изменения уставки порога. Изменение уставки порога осуществляется аналогично описанному в п. 3.4.4.1.
3.4.5.2 Пункт подменю «Проверить порог O2»
Режим проверки порога используется для возможности проверки истинного значения порога срабатывания и отключения аварийной сигнализации без использования ПГС.
При выборе данного пункта на дисплее анализатора циклически изменяются показания объемной доли O2 с дискретностью 0,1%. В процессе роста и снижения показаний визуально и на слух контролируются значения порогов срабатывания и отключения аварийной сигнализации.
3.4.5.3 Пункт подменю «Калибровать датчик O2»
Калибровка по воздуху производится в случае, если показания на воздухе отличаются от 20,9% более чем на ±0,5%. По завершении калибровки появляется сообщение «Выполнено».
3.4.5.4 Пункт подменю «Установить «0» датчика O2»
Калибровка по нулевому азоту необходима в случае, когда значение нулевых показаний отличается от нуля более чем на ±0,5% объемной доли.
После входа в подменю и приглашения «Подайте ПГС …» необходимо обеспечить подачу нулевого азота в анализатор, после чего появится сообщение «Подождите». В случае успешного завершения установки нулевых показаний появится сообщение «Выполнено».
3.4.6 Настройка параметров канала измерения диоксида углерода, осуществляемая в пункте меню «Настроить канал CO2»
3.4.6.1 Пункт подменю «Задать порог CO2»
Режим задания порога используется при необходимости изменения уставки порога. Изменение уставки порога осуществляется аналогично описанному в п.3.4.4.1.
3.4.6.2 Пункт подменю «Проверить порог CO2»
| |
При выборе данного пункта на дисплее анализатора циклически изменяются показания объемной доли CO2 с дискретностью 0,01%. В процессе роста и снижения показаний визуально и на слух контролируются значения порогов срабатывания и отключения аварийной сигнализации.
3.4.6.3 Пункт подменю «Установить “0” датчика CO2»
Калибровка по воздуху производится в случае, если показания на воздухе отличаются от нулевых более чем на ±0,2 %. По завершении калибровки появляется сообщение «Выполнено».
3.4.6.4 Пункт подменю «Калибровать датчик CO2»
Калибровка по ПГС датчика углекислого газа необходима в случае, когда основная погрешность измерений превышает нормированное значение.
В начале калибровки необходимо ввести паспортные данные ПГС (значение объемной доли СО2). Ввод значения паспортных данных ПГС описан в п. 3.4.4.5.
После приглашения «Подайте ПГС CO2…» необходимо обеспечить подачу ПГС в анализатор, после чего появляется сообщение «Подождите». В случае успешного завершения калибровки появляется сообщение «Выполнено».
3.4.7. Завершение работы с настройками и перевод анализатора в рабочий режим осуществляются выбором пункта меню «Выйти из настроек».
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗРЫВОЗАЩИТЫ
4.1 Уровень взрывозащиты анализатора РО обеспечивается следующими видами взрывозащиты:
- искробезопасная электрическая цепь Иа;
- специальный вид взрывозащиты С;
- особые условия эксплуатации Х.
| |
4.3 Специальный вид взрывозащиты анализатора обеспечивается:
- безопасной температурой нагрева чувствительных элементов термокаталитического датчика ТХМ 2,8 в рабочем и аварийных режимах;
- автоматическим отключением тока измерительного чувствительного элемента термокаталитического датчика ТХМ-2,8 при увеличении концентрации метана в анализируемой среде до взрывоопасных значений;
- защитой газопроницаемым керамическим стаканом чувствительных элементов термокаталитического датчика ТХМ-2,8 от непосредственного контакта с внешней газо-воздушной средой, воздействия угольной пыли и шахтной вентиляционной струи;
- защитой датчиков от механических повреждений специальной защитной крышкой.
4.4 Особые условия эксплуатации анализатора обеспечиваются следующими мероприятиями и ограничениями:
- анализатор является прибором индивидуального пользования и должен быть закреплен за лицом, несущим за него ответственность, изучившим руководство по эксплуатации, аттестованным и допущенным приказом администрации предприятия к работе с ним;
- запрещается пользоваться анализатором с повреждениями корпуса, которые влияют на его работоспособность и (или) на его уровень взрывозащиты;
- запрещается оставлять анализатор во взрывоопасной зоне, в которой содержание метана превышает нормы, допустимые правилами безопасности;
- замена датчиков и аккумуляторной батареи, а также заряд анализатора должны производиться в безопасной зоне.