Назначение
Датчики стационарные СД-1 (далее - датчики) в зависимости от модификации предназначены для непрерывного автоматического измерения содержания метана (СН4), диоксида углерода (СО2), оксида углерода (СО) и кислорода (О2) в рудничной атмосфере (в том числе в угольных шахтах опасных по рудничному газу или пыли), передачи информации об измеренной концентрации в аналоговом и цифровом виде на компьютер диспетчера или в систему управления и контроля, выдачи аварийной звуковой и световой сигнализации, а также сигналов управления внешними исполнительными устройствами при помощи оптореле или электромагнитного реле при достижении контролируемым параметром заданных порогов.
Описание
Принцип действия датчика - термохимический для контроля метана, инфракрасный для контроля диоксида углерода и электрохимический для оксида углерода и кислорода.
Способ забора пробы - диффузионный.
Датчик стационарный СД-1 выпускается следующих модификаций:
СД-1.М - контроль содержания метана,
СД-1.Д - контроль содержания углекислого газа,
СД-1.Т.СО - контроль содержания оксида углерода,
СД-1.Т.О2 - контроль содержания кислорода.
Для любой из вышеуказанных модификаций датчиков возможно универсальное исполнение, которое отличается введением дополнительного блока звуковой сигнализации и электромагнитного реле. В таком случае в маркировке датчиков в конце будет добавлена буква У, например: СД-1.М.У, СД-1.Д.У и т.д.
Конструктивно корпус датчика состоит из двух отделений одинакового размера, для универсального исполнения - из трех отделений. Отделение кабельных вводов, в котором расположены клеммы для соединения датчика с источником питания, чувствительным элементом и вторичными приборами, и аппаратное отделение, в котором располагаются электронные платы, служащие для обработки информации, формирования выходных сигналов и отображения информации. В универсальном исполнении третье отделение предназначено для крепления звукового излучателя, платы электромагнитного реле и двух дополнительных кабельных вводов.
Датчик обеспечивает выполнение следующих функций :
- отображение текущего значения объемной доли определяемого газа,
- настройку при помощи кнопок, расположенных в нижнем отсеке;
- диагностику неисправности чувствительных элементов;
- передачу информации на внешнее приемное устройство, как в аналоговом, так и цифровом формате;
- управление внешними исполнительными устройствами при помощи встроенного оптореле, так называемый "сухой" контакт, и релейными контактами (в зависимости от исполнения);
- выдачу звуковой (и/или световой) сигнализации при достижении контролируемым параметром заданного значения порога в универсальном исполнении.
Датчик относится к рудничному особовзрывобезопасному оборудованию по ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011, в зависимости от области применения относится к группе I и имеет уровень взрывозащиты "особовзрывобезопасное электрооборудование" (РО).
Взрывозащищенность датчика метана обеспечивается видами взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь" по ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010, "специальный" по ГОСТ 22782.3-77 и выполнением конструкции датчика в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52350.29.1-2010.
Корпус датчика имеет степень защиты от проникновения внутрь твердых посторонних тел и воды IP54 по ГОСТ 14254-96, газопроницаемый вход термохимического датчика - IP43.
Общий вид датчиков стационарных СД-1 приведен на рисунке 1.
Пломбирование датчиков стационарных СД-1 отсутствует.
а)
б)
Рисунок 1 - Общий вид датчиков стационарных СД-1 в обычном (а) и универсальном (б) исполнениях
Программное обеспечение
Специализированное программное обеспечение (далее - СПО) СД-1 представлено встроенным программным обеспечением микропроцессорного устройства.
В функции СПО входит выполнение измерений, обработка информации, ее отображение на жидкокристаллическом индикаторе, взаимодействие с пользователем через кнопки, установленные в отделении кабельных вводов, формирование выходных сигналов и реализация информационного обмена с внешними устройствами по интерфейсу RS485 с использованием протокола ModBus.
Влияние программного обеспечения анализаторов учтено при нормировании метрологических характеристик.
Уровень защиты программного обеспечения "высокий" в соответствии с Р 50.2.077-2014 достигается при помощи установки специальных винтов для предотвращения несанкционированного доступа и преднамеренного вмешательства в работу ПО, а также при помощи специальных схемотехнических решений для защиты от внешних электромагнитных полей и импульсов. Дополнительной мерой защиты от считывания и модификации исполняемого кода ПО является использование блокировки памяти программ микроконтроллера (установка битов защиты) при записи программ в память микроконтроллера на предприятии-изготовителе.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | СД1.Х.ХХ |
| Номер версии (идентификационный номер ПО) | 13.0 и выше |
| Цифровой идентификатор ПО | _ |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение | Модификация датчика, год начала выпуска |
| Диапазон измерений объемной доли: - СН4, % | от 0 до 2,5 | СД-1.М, 2012 |
| от 5 до 100 | СД-1.М, 2018 |
| - СО2, % | от 0 до 2,0 | СД-1.Д, 2012 |
| - CO, млн-1 | от 0 до 520 | СД-1.Т.СО, 2018 |
| — О2, % | от 0 до 30,0 | СД-1.Т.О2, 2012 |
| Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерений объемной доли (Д о ): - СН4, % в диапазоне от 0 до 2,5 % в диапазоне от 5 до 100 % | ±0,1 ±3 | СД-1.М, 2012 СД-1.М, 2018 |
| - СО2, % | ±0,2 | СД-1.Д, 2012 |
| - CO, млн-1 | ±(2+0,08С), где С - значение объемной доли, -1 млн | СД-1.Т.СО, 2018 |
| - О2, % | ±0,5 | СД-1.Т.О2, 2012 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности срабатывания аварийной сигнализации при достижении установленных порогов: | | |
| - СН4, % | ±Д 0 | СД-1.М, 2012 |
| - CO, млн-1 | ±Д 0 | СД-1.Т.СО, 2012 |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности, возникающей от изменения температуры окружающей среды в условиях эксплуатации, на каждые 10 С от нормальных условий | ±Д 0 | все |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности, возникающей от изменения относительной влажности в условиях эксплуатации | ±(2' Д0) | все |
Продолжение таблицы 2
| Наименование характеристики | Значение | Модификация датчика, год начала выпуска |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности, возникающей от изменения атмосферного давления: | | |
| при давлении 120 кПа | ±(2- А о) | все |
| при давлении 80 кПа | ±(3' А о) | все |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности, возникающей от изменения скорости воздушного потока в условиях эксплуатации | ±А о | все |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности, возникающей от изменения наклона датчика в любом направлении на угол 90° | ±А о | все |
| Диапазон регулировки порогов срабатывания сигнализации и управляющих сухих контактов и реле при измерении объемной доли: — СН4, % | от 0,5 до 2,5 | СД-1.М, 2012 |
| - CO, млн-1 | от 15 до 100 | СД-1.Т.СО, 2012 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Источник питания - внешний блок питания напряжением, В | от 6 до 15 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 1,2 |
| Время установления показаний при измерении объемной доли метана, с, не более: - t(50) | 8 |
| — t(90) | 15 |
| Время установления показаний при измерении объемной доли углекислого газа, оксида углерода и кислорода, с, не более: - t(50) | 45 |
| — t(90) | 90 |
| Пределы изменений показаний при работе датчика в течение 1 ч (кратковременная стабильность) | А 0 |
| Пределы изменений показаний при работе датчика в течение четырех недель по 8 ч в день (долговременная стабильность) | А 0 |
| Габаритные размеры, мм, не более: - датчик в обычном исполнении - высота | 44 |
| - ширина | 104 |
| - длина | 145 |
| - датчик в универсальном исполнении - высота | 70 |
| - ширина | 175 |
| - длина | 340 |
| Масса, г, не более: - датчик в обычном исполнении | 600 |
| - датчик в универсальном исполнении | 1300 |
Продолжение таблицы 3
| Наименование характеристики | Значение |
| Средний срок службы чувствительных элементов, лет | 1 |
| Средний срок службы датчика, лет | 6 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 14000 |
| Условия эксплуатации: - в макроклиматических районах с умеренным климатом в соответствии с ГОСТ 15150-69 в исполнении У категории размещения 5 | |
| - температура окружающей среды, оС | от 0 до +35 |
| - относительная влажность воздуха при температуре +35 °С, % | от 20 до 98 |
| - атмосферное давление, кПа | от 80 до 120 |
| - скорость движения газовоздушного потока, м/с, не более | 8 |
| - содержание пыли в атмосфере, г/м3, не более | 2 |
| - вибрация частотой, Гц | от 5 до 35 |
| амплитудой, мм | 0,35 |
| Состав атмосферы в условиях применения датчика метана: | |
| - не допускается содержание в атмосфере механических и агрессивных примесей (хлор, сера, фосфор, мышьяк, сурьма и их соединения) в концентрациях, влияющих на каталитическую активность элементов датчика) |
| Условия хранения: | |
| - температура окружающей среды, °С | от +5 до +40 |
| - относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, %, не более | 80 |
| Условия транспортирования: - температура окружающей среды, °С | от -30 до +50 |
| - относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, %, не более | 100 |
| Маркировка взрывозащиты | РО Ex ia s I Ma X |
Знак утверждения типа
наносится на верхнюю крышку датчика методом штемпелевания и на титульный лист руководства по эксплуатации методом компьютерной графики.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность датчиков стационарных СД-1
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Датчик СД-1 | - | 1 шт. |
| Насадка для подачи ПГС | - | 1 шт. на партию датчиков |
| Паспорт | - | 1 экз. |
| Руководство по эксплуатации | СД-1 00 00 000РЭ | 1 шт. на партию датчиков |
| Методика поверки | СД-1 00 000 МП с Изм. № 1 | 1 экз. |
Поверка
осуществляется по документу СД-1 00 000 МП "Датчики стационарные СД-1. Методика поверки" с изменением. № 1, утвержденному ФГУП "ВНИИМС" 14.12.2018 г.
Основные средства поверки:
- Государственные стандартные образцы состава искусственной газовой смеси ГСО
10703-2015, ГСО 10706-2015, ГСО 10707-2015 по ТУ 2114-015-00153318-2015;
- термометр лабораторный ТЛ-4, диапазон измерения (0 - 50) °С, цена деления 0,1 °С, (регистрационный номер 303-91);
- психрометр аспирационный МБ-4М, диапазон измерений относительной влажности (10 - 100) %, (регистрационный номер 10069-85);
- барометр-анероид контрольный М-67, (регистрационный номер 3744-73).
Допускается применение аналогичных средств поверки с метрологическими характеристиками не хуже, чем у указанных.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в руководстве по эксплуатации
Нормативные документы
ГОСТ Р 52350.29.1-2010 Взрывоопасные среды. Часть 29-1. Газоанализаторы. Общие технические требования и методы испытаний газоанализаторов горючих газов
ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011 Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования
ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010 Взрывоопасные среды. Часть 11. Искробезопасная электрическая цепь "I"
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ТУ 4215-023-50151796-09 Стационарный датчик «СД-1». Технические условия
