Устройство для контроля работы дегазационных скважин

Устройство для контроля работы дегазационных скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

"„ое, .: з.;; вит .

Оп ИСАН

Союз Советских

Социалистических

Республик

И Е (111 779586

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 051278 (21) 2693112/22-03 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет

Опубликовано 15.11.80, Бюллетень Ж 42

Дата опубликования описания 1Ы 1.80 (З1)М, К„.

8 21 F 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622. 817. . 9 (088. 8) Ф. A. Абрамов, Б. Е. Грецингер, Г. А. щирошник, В. Е. Фрундин, Л. И. Корогод и П. Л. Лимаренко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт геотехнической механики AH Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАВОТЫ ДЕГАЗАЦИОННЫХ

СКВИИИ

Изобретение относится к дегазации угольных пластов с помощью дегазационных скважин.

Известен измерительный зонд для дегазацнонных скважин, содержащий датчики скорости потока газа, концентрации метана, давлений и. температуры, и измерительные приборы.

Датчики помещены в цилиндрический корпус зонда, а измерительные приборы подключены к датчикам с помощью кабеля (17 .

Недостатки этого устройствасложность и невозможность непосредственного замера дебита метана иэ скважины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае« мому техническому эффекту является устройство контроля работы дегазационных скважин, содержащее датчик скорости потока газа, подключенный к блоку управления,. выход которого соеДинен с блоком индикации, и датчик концентрации метана (2) .

Однако оно характеризуется низкой точностью контроля и невозможностью исследования газовыделения по всей длине скважины и одновременного

2 получения информации о параметрах потока газовой смеси.

Цель изобретения - повьваение точности контроля.

5 Эта цель достигается тем, что устройство снабжено блоком формирования времязадающих импульсов, блоком деления частоты и преобразователем аналогового сигнала so времен10 ной интервал, подключенными ко входам блока управления, блок индикации выполнен в виде последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика, дешифратора и цифрового индикатора, 15 а датчик концентрации метана подключен ко входу преобразователя аналогового сигнала во временной интервал, причем блок управления выполнен на ключах 2И, ЗИ, триггере, элемен20 тах 2-3И-2ИЛЙ, 2-2И-2ИЛИ и переклю» чателе, выходы которого подключены к двум входам первого элемента 2-ЗИ2ИЛИ, одному входу второго элемента

2-3И-2ИЛИ, к двум входам элемента

25 2-2И 2K1IH R- u S-входам триггера, Т-вход которого подключен к одному иэ входов элемента 2И и к двум другим входам первого элемента 2-ЗИ2ИЛИ, к пятому входу которого и к

30 входу элемента ЗИ подключен прямой

779586

Прямой выход триггера 20 подключен ко второму входу элемента 21 и первому входу ключа 24 ЗИ. Инверсный выход триггера ?О подключен к перво,му входу ключа 25 2И и третьему вхо:ду элемента 22. Выход элемента 23

60 выход триггера, а инверсный выход последнего соединен со вторым входом ключа 2И и со вторым входом элемента 2- ЗИ-2ИЛИ, третий вход которого соединен с âûõîäîì элемента 2-2И-2ИЛИ, а . четвертый вход,- с выходом элемента ЗИ, а блок формирования времязадающих импульсов выполнен на соединенных последовательно генераторе импульсов стабильной частоты, делите-. ле частоты и триггере, выход которого подключен ко входам двух одно- 10 вибраторов, причем инверсный .выход одного из одновибраторов подключен к

С-входу триггера.

На чертеже приведена функциональная схема прибора.

Прибор содержит измерительный зонд 1 с датчиком 2 скорости потока газа и датчиком 3 концентрации метана. Блок.4 формирования времязадающих импульсов содержит подключенные последовательно генератор 5 импульсов стабильной частоты, делитель 6 частоты с постоянным коэффициентом деления К, триггер 7, к выходу которого подключены первый и второй одновибраторы 8 и 9, инверсный выход одновибратора 8 подключен ко входу триггера 7. Выходы одновибратора 9, триггера 7 и генератора 5 являются первым, вторым и третьим выходами блока 4. Преобразователь 10 сигнала дат- 30 чика концентрации метана во временной интервал подключен по первому входу к датчику концентрации метана, по второму входу — ко второму выходу блока формирования времязадающих 35 импульсов, а по выходу — к четвертому входу блока 11 управления. Блок

12 деления частоты содержит двоичный счетчик 13 и подключенный к его выходам управляемый делитель 14 час- 40 тоты. Т-вход делителя 14, R- и Т-входы счетчика 13 являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока 12, выход делителя 14

-является выходом блока 12. Блок 15 индикации содержит подключенные последовательно двоично-десятичный счетчик 16„ дешифратор 17 и цифровые индикаторы 18. R- и Т-входы счетчика

16 являются соответственно первым и Вторым входами блока 15. Блок 11 управления содержит переключатель

19, первая клемма которого свободна, вторая и третья подключены соответственно к R- u S-входам триггера 20, четвертая — к первому и 55 четвертому входам первого элемента

21 2-3И-2ИЛИ, второму. входу второго элемента 22 2-3И-2ИЛИ, второму и трзтьему входам элемента 23.2 -2И-2ИЛИ подключен к пятому входу элемента

22. Т-вход триггера 20, второй вход элемента 25, третий и пятый входы элемента 21 подключены к первому входу блока 11 и первому выходу блока 4. Четвертый вход элемента 22 и второй вход ключа 24 подключены соответственно ко второму и третьему входам блока 11 и ко второму и третьему выходам блока

4. Третий вход ключа 24 подключен к четвертому, входу блока 11, а также к выходу преобразователя 10. Пер- . вый вход элемента 23 подключен к пятому входу .блока 11, а также к датчику 2 скорости потока газа и первому входу блока 12. Четвертый вход элемента 23 подключен к шестому входу блока 11, а также к выходу блока

12. Выходы ключей 25 и 24 подключены соответственно к первому и второму выходам блока 11, а также ко второму и третьему в::одам блока 12. Выходы элементов 21 и 22 подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока 11, а также к первому и второму входам блока 15.

Устройство работает следующим образом.

Зонд 1 вводится в дегазационную скважину с помощью колонны труб. Датчик 2 скорости потока — крыльчатый анемометр приводится во вращение об текающим его потоком газа. Выходным сигналом датчика 2 являются импульсы с частотой h, †.ïðoëoðöèîíàëüíîé скорости вращения крыльчатки, которая в свою очередь пропорциональна ско-. рости потока газа. Датчик 3 концентрации метана выдает аналоговый сигнал, пропорциональный процентному содержанию метана в каптируемом газе;

Измерение скорости потока газа сводится к отсчету блоком 15 инди- . кации числа импульсов с выхода датчика 2 в течение определенного отрезка времени, задаваемого блоком 4 формирования времязадающих импульсов.

Измерение концентрации метана производится путем отсчета блоком 15 индикации числа импульсов стабильной частоты с выхода генератора 5 в течение отрезка времени, задаваемого преобразователем 10 аналогового сигнала датчика 3 концентрации .метана во временной интервал.

В зависимости от положения переключателя 19 прибор может работать в одном из четырех режимов. В первом положении (скользящий контакт замкнут на свободную клемму) цифровыми индикаторами 18 поочередно высвечи ваются числа, соответствующие скорости потока газа и концентрации метана.. Во втором положении переключате« ля инднцируется только скорость потока газа, в третьем - только концентрация метана, в четвертом — дебит

779586

f ъ

Длительность интервала времени Т при 100%-ной концентрации метана выбирается меньшей, чем длительность

Т импульса с выхода триггера 7. При появлении сигнала. "0" на .выходе преобразователя 10 закрывается ключ 24 и прекращается отсчет импульсов счетчиков 16. Двоично-десятичный код числа, зафиксированного в счетчике 16, с его выходов поступает на дешифратор 17 и число высвечивается цифровыми индикаторами 18. По обратному фронту импульса с выхода триггера 7 срабатывает одновибратор 8 и сигнал "0" с eio выхода поступает чистого метана при данном давлении и температуре: ч 0 сн 100

В режима измерения скорости потока газа скользящий контакт переклю- 5 чателя 19 подключен ко второй клемме и сигнал "0" поступает на инверсный R-вход триггера 20. Импульсы с частотой f поступают с выхода генератора 5 на вход делителя 6 частоты )Q с постоянным коэффициентом деления К.

Период следования импульсов с выхода делителя 6

К

Т

f 15 выбирается таким, чтобы подсчитанное за это время количество импульсов с выхода датчика 2 скорости потока газа численно соответствовало дебиту газа из скважины: 20

0, fq

Г

Импульс с выхода делителя 6„ пришедший на Т-вход триггера 7, переводит его в единичное состоянне. При этом 25 одновибратор 9 формирует кратковременный импульс, который поступает на

Т-вход триггера 20, третий и пятый входы элемента 21. Импульс проходит через вторую группу из объединенных. 39 по "И" входов элемента 21 на его. выход и поступает íà R-вход счетчика 16, производят его сброс. Триггер

20 продолжает оставаться в нулевом состоянии, так как на его инверсном З5

R-входе постоянно .присутствует сигнал "0". Импульсы от датчика 2 скорости потока газа поступают на первый вход элемента 23 и, пройдя через первую группу из объединенных по

"И" входов на его выход, проходят на пятый вход элемента 22. Так как на третий вход элемента 22 подан сигнал "1" с инверсного выхода триггера 20, а на четвертый — сигнал "1" с выхода триггера 7, то частотный сиг-45 нал проходит через вторую группу из объединенных по "И" входов и с выхода элемента 22 поступает на Т-вход счет" чика 16. Отсчет импульсов производится до тех пор, пока триггер 7 находит- 50 ся в единичном состоянии. Следующий импульс с выхода делителя 6 частоты переводит триггер 7 в нулевое состояние, заканчивается отсчет счетчика 16 и в нем оказывается зафиксировацным 55 число, соответствующее дебиту газа.

Двоично-десятичный код этого числа с выходов счетчика 16 поступает на .дешифратор 17 и число высвечивается цифровыми индикаторами 18. По обратному фронту импульса с .выхода триггера 7 срабатывает временной элемент

3 и с его выхода сигнал "0" поступает на С-вход триггера 7, запрещая прием информации по T-входу. Длительностью импульса, выдаваемого од" 65 новибратором 8, определяется время, ;в:течение кбторого индицируется число, записанное в счетчике 16. ho окончании импульса с выхода одновибратора 8 снимается запрет приема информации триггером 7 по T-входу и с приходом следующего импульса с выхода делителя 6 частоты цикл работы прибора повторяется.

В режиме измерения концентрации метана скользящий контакт переключателя 19 подключен к третьей клемме и сигнал "0" поступает на .инверсный

S-вход триггера 20, постоянно поддер». живая его в единичном состоянии. Аналоговый сигнал от датчика 3 концентрации .метана поступает на первый вход преобразователя 10 и с приходом сигнала "1" с выхода триггера 7 на второй вход преобразователя 10 с его выхода на третий вход ключа 24 поступает импульс, длительность которого пропорциональна концентрации метана в газовой смеси. Так же, как и в предыдущем режиме, кратковременный импульс с выхода одновибратора

9, пройдя через элемент 21, производит сброс счетчика 16. Импульсы стабильной частоты с вьыода генератора

5 поступают на второй вход ключа 24 и,так как íà его первом и третьем входах присутствуют сигналы "1", импульсы с выхода ключа 24, пройдя через первую группу из объединенных по

"И" входов элемента 22 на его выход, поступают на Т-вход счетчика 16. Отсчет импульсов счетчиком производится до тех пор, пока на выходе преобразователя 10 существует сигнал "1" °

В момент окончания отсчета в счетчике 16 будет зафиксировано число, соответствующее концентрации метана в газовой смеси. Масштаб преобразования преобразователем 10 входной величины — сигнала датчика 3 концентрации метана 0 „ в, выходную - временной интервал Т выбирается таким обИ разом, чтобы число импульсов стабильной частоты, прошедших с выхода генератора 5 на вход счетчика 16, численно соответствовало концентрации, метана в газовой смеси, т. е. 7

779586

Формула изобретения с «: с к с

fl „ бык к " 12«

ММФщСКсЖКсс сССкс«1 "с««с. м - ;оскс=д :К к«- --"к««««жс .к-.-;скссекскскм «с«к.«к иа С-вход триггера 7, запрещая прием

Информации по Т-входу.

B режиме одновременного измерения концентрации метана и расхода газа скользящий контакт переключателя 19 подключен к первой свободной клемме. В начале каждого цикла

5 икзм«екрейия«импульсы с выхода одновибратора 9 поступают на Т-вход триггера 20, поочередно .переводя его в нулевое и единичное состояние. При этом в зависимости от сос тояния триггера 20 чередуются циклы измерения расхода газа и кон" центрации Ме тана.

В режиме измерения дебита чистого метана скользящий контакт пе" реКлкючателя 19 подключен к четвертой клемме. В начале цикла измерения триггер 20 находится в нулевом состоянии, поддерживая открытым ключ

25 сигналом "1" с инверсного выхс»- Щ да. Ймпульс с выхода одновибратора

9 через открытый ключ 25 поступает на R-вход счетчика 13, производя его сброс. На Втором и четвертом входах элемента 21 присутствуют сигналы "0" и потому импульс сброса на R-вход счетчика 16 не поступает. По обратному фронту этого импульса триггер 20 переводится в единичное состояние и далее, как в режиме измерения концентрации метана, на выходе ключа 24 появляется серия импульсов, поступающая на Т-вход счетчика 13. На Т-вход счетчика 16 эти импульсы не проходят, так как на втором входе элемента 22 присутствует сигнал "0". По окончании отсчета в счетчике 13 будет зафиксирОвано число, соответствующее концентрации метана в каптируемом газе, и его двоичный код поступает с выходов счетчика 13 на входы управляемо- 4О

ro делителя 14 .частоты. Следующий импульс с выхода одновибратора 9 проходит через первую группу из объединен. ных по "И" входов элемента 21 íà его выход и поступает на R-вход счетчика 45

16, производят его сброс. По заднему фронту этого импульса триггер 20 переводится в нулевое состояние и сигйал "1" с его выхода подготавливаЕт втЬрую группу из объединенных по "И" входов элемЕнта 22 к прохожде- о ниЮ сигнала. Частотный сигнал f c выхода датчика 2 скорости потока га-за поступает на вход упРавляемого делителя 14 частоты. Частота сигнала на выходе управляемого делителя 55

14 частоты определяется по выраже"нию где и „ - число в двоичном коде на управляющих входах. делите - ля

n - количество двоичных разрядов числа.

Если число 2 соответствует

100%-ной концентрации метана, то выходная частота управляемого делителя 14 частоты определится как

"SÛх ч

Сигнал fá8bûõ ïÐîõoäèò через вторую группу из объединенных по "И" входов элемента 23, вторую группу иэ объединенных по "И" входов элемента на T-вход счетчика 16. Далее отсчет производится так же, как в режиме измерения расхода смеси газа. По окончании отсчета в счетчике 16 будет зафиксировано число

Q = 0 ° C/100

4 соответствующее дебиту чистого метана из скважины при данном давлении и температуре.

Использование устройства контроля работы дегаэационных скважин позволяет повысйть эффективность дегазационных работ, расширить функциональные воэможности прибора для измерения параметров потока газовой смеси и дебита метана из скважины.

1. Устройство для контроля работы дегазационных скважин, содержащее датчик концентрации метана, датчик скорости потока газа, подключенный

:к блоку управления, выход которого соединен с блоком индикации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения -,î÷íîñòè контроля, оно снабжено блоком формирования времязадающих импульсов, блоком деления частоты и преобразователем аналогово го сигнала во временной интервал, подключенными ко входам блока управления, блок индикации выполнен в виде последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика, дешифратора и циф- . рового индикатора, а датчик концентрации метана подключен ко входу преобразователя н аналогового сигнала во временной интервал.

2. Устройство по п., о-т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на ключах 2И, ЗИ, триггере, элементах 2-3И-2ИЛИ, 2-2И2ИЛИ и переключателе, выходы которого подключены к двум входам первого элемента 2-3И-2ИЛИ, одному входу второго элемента 2-3И-2ИЛИ, к двум входам элемента 2-2И-2ИЛИ и к R- и 5входам триггера, Т-вход которого подключен к одному из входов элемента

2И и к двум другим входам первого элемента 2-3И-2ИЛИ, к пятому входу которого и к входу элемента 3И подключен прямой выход триггера, а инверсный выход последнего соединен со вторым входом ключа 2И и со BTQ» рым входом второго элемента 2-3И-2ИЛИ, 779586

Составитель В. Давыдов

Редактор С. Лыжова ТехредН.Ковалева

Корректор Н. Григору .

Заказ 7984/44 Тираж 626

9HHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 третий вход которого соединен с выходом элемента 2-2И-2ИЛИ, а четвертый вход — с выходом элемента ЗИ.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования времязадающих импульсов выполнен на соединенных последовательно генераторе импульсов стабильной частоты, делителе частоты и триггере, выход которого подключен ко вхо- дам двух одновибраторов, причем инверсный выход одного из одновибраторов подключен "ic С-входу" триггера.

Источники информации, принятые. во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ в 2517342, кл. Е 21 Р 7/00, опублик. 17.11.78.

2. Фадеева Ю. П. Клюпанова В. К.

Прибор контроля работы дегазационных скважин.-"Уголь Украины", 1971, Р 1, с. 32.