Изобретение отпосится к yctfioftcTBaAi ДЛй автоматического обнаружения и устранения опасной загазованности взрывоопасными газами (парами) помещёнпй химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих нроизводств.
Известны устройства для автоматической сигнализации о повышении газовой опасности с датчиками концентрации, установленными в местах источников газовыделения и устройства с датчиками направления н силы ветра.
Для обнаружения опасности загазованности в объеме производственного помещения известные устройства не используют функции физического нроцесса образования загазованности. Относительно достоверно процесс образования загазованности в помещении можно выразить зависимостью:
C f(Q,, Qa, QCM),
где Сконцентрация газа; Qo - выделение газа в объем помещения из источника;
QB
-количаство воздуха, :ПО:С,ту1нающего в объем помещения от вентиляции; QCM - количество смеси газа с воздухом вытяжки вентиляцией из помещения. Поскольку за(вчси|мость C f(Qc, QB, QCM) есть также функция от времени, следователь2
(to oiia преобразуется в завнснмость йидй
с-/(0,
где / - текущее времй,
Аварии, связанные с загазованностью помещений но своей природе имеют случайный характер, т. е. источники газовыделения могут появляться в любом участке технологического оборудования и с неодинаковым выделением взрывоопасного газа в объем помещения. Эти факторы и создают неодинаковые Зсловия опасности, которая характеризуется временем достиже Н1Я концентрации газа, соответствующей значению нижнего предела
взрываемости (НПВ). Для каждой разновидности аварии опасность загазованности должна онределяться в динамике развития аварии на основе анализа временных зависимостей роста концентрации газа. Кроме того,
неодинаковые условия образования загазованности так;ке могзт создавать в каждой разновидности аварии свою особенность раснределения концентрации газа в объеме номещення, определяемую зависимостью С
f(V), где V - объем номещення.
Следовательно, каждой разновидности функции C l(t) соответствует своя разновидность функции вида (V). Это указывает на то, что объект опасности загазованности можно представить семейством характеристик вида
c, f(t)- Cj.f(fy, ... с„ /(о
и семейством характеристик вида
(V)- (l/);... Cn f(V),
где С,, Cj, С„ - изменения коицентраций газа в контролируемых точках помещения для разновидиостей и образования загазованности на объекте;
Ci, Cj, Сп - изменения концентраций газа относительно контролируемых точек помещения в направлениях его распространения по объему для разновидностей образования загазованности на объекте. Задача достоверного обнаружения опасности загазованности по характеристикам вида С(/) и C(V) может быть реализована в случае, когда воспроизводится не менее как по трем точкам зависимость С(() и ие менее как по двум точкам - зависимость C(V).
Эта задача может быть реализована логикой мпогопозиционных сигналов, уровни которых характеризуют неодинаковые концентрации газа в контролируемой точке помещения. Логическое сравнение мпогопозиционных сигналов от датчиков контролируемых точек загазованности помещения позволяет обнаруживать распространение газа в объеме. Однако такие устройства требуют применения большого числа датчиков.
Более компактпым и надежным устройством является устройство, построенное па преобразователе аналоговых сигналов датчиков в многопозиционные.
Так при обнаружении опасности загазованности на объекте, иапример, по трем контролируемым точкам, устройство, где применен специальный миогонозициопный преобразователь, использует три датчика. Для пояснения этого примера составим логику обнаружения опасности загазованности на объекте. Пусть она определяется видом булевых функций (Х),т. е.
f Х -Xz-}-Х -Xz- - Xi Xs +
+ Х,Хг + Х,-Х-2. F z XiXi Xi Х2-Хз- - XzXi -f-|- 3 Xi -j- Хз Xz - X -X2- АЗ -f- X -Xz-Xi,
возможны и другие комбинации,
где Xi, Xz, Xz - переменные функций, описывающие сигналы датчиков № 1, 2, 3 первого значения контролируемых концентраций;
Xi, Xz, Хз, Xi, Xz, Хз - то же, второго и третьего значений контролируемых концентраций соответственно.
Эффективные действия по устранению опасности загазованности па объекте должны быть выбраны автоматически в зависимости от ииформацин обнаружения опасности, так, например, для частного случая, указапиого выще,
Ф, Р, + F, + F,,
Ф,:Г.Р + Р,-Г, + Р,-Г„
0, F,-F,-F,,
где Ф, 02, Фз - булевые функции формирования сигналов «команд для устранения загазованности;
01 - функция формирования сигнала «команды для включения аварийиой веитиляции;
02 - фуикция формирования сигнала «команды для устранения загазованности в небольщом участке помещения;
Фз фуикция формирования сигнала «команды для устранения загазованности в крупном участке.
Откуда Следует, что при реализации логики функций вида F(X) обиаруживается опас иость загазованности, а при реализации ло гики функций вида Ф(F) избираются эффек- тивные действия по устранению опасности загазоваппости на объекте.
В предлагаемом устройстве для автоматического обнаружения и устранения опаспости загазованности па объекте, которое реализует зависимости C(t) и C(V) с помощью блока.
преобразователей аналоговых сигналов в многопозиционные сигналы и двух логических блоков, эти недостатки устранены.
Логические блоки реализуют операции «И, «ИЛИ, «НЕ. При этом логический блок обнаружепия и ликвидации опасности соединен с выходом блока преобразователей и реализует логику вида Ф(Х) обнаружения инфор мации опасиости загазованности на объекте, а второй (логический блок аварийной ликвидации опасиости), соедииенный последовательно с первым, в зависимости от реализации логики обпаружеиия опасиости загазованности, реализует логику вида Ф (F) избираиия эффективного устранения опасности загазованности на объекте.
Кроме того, в устройство дополнительно введен блок автоматического поиска неисправностей, который совместно с блоком задатчиков, задающих периодически эталонный
разбаланс по заданной программе, осуществляет автоматическую проверку работы всех элементов и блоков устройства (включая чувствительные элементы датчиков) без отключения и иарущения нормальной работы устройства с выводом результатов поиска пейсправиостей на блок автоматической регистрации.
Это позволяет повысить достоверпость обпаружеиия и эффективность устраиеиия опасности загазованности на объекте с использованием наименьшего числа датчиков информации.
На фиг. J изображена блок-схема устройства для обнаружения и устранения опасности загазованности объекта; на фиг. 2 - графики, показываюидие достоверность обнаружения и эффективность устранения опасности загазованности на объекте (на фиг. 2 а иоказаи график зависимости измеиепия концентрации газа во времени; 26 - график зависимости нзмепеиня аналогового сигнала датчика от коицеитрации и 20 - график зависимости изменения ко щентрацип в паправлении распространения газа в объеме помещения).
Устройство для автоматического обиарзжеиия и устранения опасностн загазованности объекта состоит из чувствительиых элементов и датчиков /, бесконтактного блока преобразователей 2 а алоговых сигналов в многоиозицноииые сигналы, логического блока обнаружения и ликвидации опасиости 3, логического блока аварийной ликвидации опасности 4, светового табло панели рекомендаций 5, блока аварийной вентиляции 6, исполнительных механизмов 7, панели индикации 8, блока автоматического поиска неисправности 9, блока автоматической регистрации JO и блока задатчиков П.
Устройство работает следующим образом.
При обнаружеиии в каком-либо участке помещения (допустим, в Z участке, фиг. 2 в) концентрации газа ч)вствительиым элементом датчика 1, иоследний выдает аиалоговый сигнал, пронорциопальпый первому пределу контролируемой концентрации C(t) графика (фиг. 2а).
Аиалоговый сигнал, поступивщий от датчика / на вход блока преобразователей 2, преобразуется в нервое значение многопозиционного сигнала X{С) графика (фиг. 26), который включает блок автоматической регистрации W, сигнальную ла.мату и з(ву1КО(ВОЙ сигнал на иаиели индикации 8. При этом блок 10 отпечатывает время, номер датчика и содержание информации иостуниБщего сигиала в коде десятичного числа. Одиовременно сигнал Х (С ) (фиг. 26) поступает иа вход логического блока обнаружения и ликвидации опасности 3, где заиомииается и хранится. Аналогично осуществляется сигнализация, индикация, регистрация и выдача сигналов в логический блок 3 при других уровнях порогов преобразования аналоговых снгналов датчиков.
С увеличением коицеитрации газа в Z участке помещеиия (фиг. 2 е) до значения ) графика (фиг. 2 а) с блока преобразователей 2 выдается снгиал второго уровня Х(С ), (фиг. 26), который поступает на один из входов логического блока обнаружения и ликвидации онасностн 3. В последнем реализуется логика вида F{X) формировання сигнала «команды для включения блока аварийной вентиляции 6 с целью сиижения концентрации газа в Z участке помещеиия согласно графику (фиг. 2 а) по кривой CD(/). Если концептрация газа в Z участке не снижается, а продолжает расти, то с обнаружением коицентрацнй газа C(t) (фнг. 2 а) датчиком в соседнем Z-J-1 зчастке с блока преобразователей 2 приходит на вход блока 3 второй сигнал X (С ) (фиг. 26), который совместно с сигналом X(С) датчика в Z участке реализует логику вида F(X) и Ф(Р)
в логических блоках 3 и 4 соответственно для формирования сигиала на включение блока аварнйной вентиляции 6 в соседнем (Z+1)-M участке иомещения. При дальнейшем росте концентрации газа в Z участке помещеиия
и достижения значения Су (/у) графика (фиг. 2 а) с блока преобразователей 2 поступает сигнал третьего уровня порога преобразовання у(Су) (фиг. 26), который совместно с сигналом X(С ) датчика (Z-f-l)-ro з-частка
номещения реализуют в логических блоках 3 н 4 логику вида F(X) и Ф(Р) формирования сигнала на управление исиолнительными мехаиизмами 7 для автоматического устранения загазованностн и включения паиели рекомендаций 5, в содержании которых указывается загазованность участка и программа ее устраиеиия. В этом случае исполнительные механизмы 7 осуществляют отсечку основных технологических потоков источников газовыделения и эвакуации газа из аппаратов для сл игания на факел. По мере отработки исполнительных механизмов осуществляется сигнализация иа паиели индикации 8. При выполнении исполиительными механизмами всех
команд их конечные выключатели выдают сигналы «выполнения команд, которые приходят иа вход логического блока аварийной ликвидации опасности 4 и формируют сигнал «запрет для отключеиия выданной рекомендацни. В случае невыполнения команды одним или нееколькими исполнительнымн механизмами выдаииая рекомендация не отключается и но сигиальным лампам панели иидикацни 8 определяется исиолнительный механизм, не выполнивший команду, и его отключение осуществляется от кнопки дистанциониого -правления «а па.нели инднкадии 8. Одновременно сигналом с выхода логического блока авариЙ1гой ликвидации онаспости 4
включается блок автоматической регистрацнн, который отпечатывает время, номер датчиков, номер команды и содержимую информацию.
При дальнейшем росте концентрации газа в
соседнем (Z-j-I)-M участке помещения и достижении еЮ зиачения Су (/у) датчик этого участка выдает аналоговый сигнал с уровнем третьего порога преобразования, который в блоке преобразователей 2 преобразуется в
сигиал -Yy(Cy) (фиг. 26) и, аналогично указанпым случаям, совместно с сигналами Х (С ), Х( и ;i:y(Cy) датчика участка в логических блоках 3, 4 реализуют логику функций F(X) и Ф(Р формирования сигнала «команды для избирания эффективных действий для устранения опасности загазованности в (Z4-1)-M участке помещения,
В дальнейшем устройство работает аналогично.
Из графика C(t) (фиг. 2 а) следует, что устраненне опасности загазованности эффективнее в случае, когда в начальный момент времени устранения загазованности концентрация газа много меньше значения НПВ, т. е.
.
Оу
где Cg - концентрация газа НПВ;
Су - концентрация газа, соответствующая начальному моменту времени устранения загазованности.
Из графика C(t) также следует, что время достижения концентрации С изменяется устройством в сторону больших значений tg fg и зависит от порога преобразования аналогового сигнала X ( (фиг. 26), при котором обнаруживается концентрация C(t) для снижения загазованности от значений C(t) до значений СЕ (О (фиг. 2 а).
Эффективность устранения опасности загазованности на объекте достигается в устройстве выбором уровней порогов преобразования аналоговых сигналов в многопозиционные сигналы в блоке 2 для такой разновидности зависимости C(t), у которой время наименьшее, т. е. которая соответствует источнику газовыделения с наибольшим количеством секундного выделения газа Qc в объем помещения. В этом случае все остальные разновидности С (О реализуются с большим значением времени t устранения загазованности на объекте и неизменным коэффициентом эффективности, определяемым отношением С„
Для повышения надежности работы предлагаемого устройства в нем использован блок автоматического поиска неисправпостей 9, который совместно с блоком задатчиков 11 проверяет работу всех элементов и блоков, устройства, включая и чувствительные элементы датчиков, на всех уровнях порогов преобразования аналоговых сигналов в многопоз1щионные сигналы для всех разновидностей реализации функции логики F(X) и Ф(Р) с одновременным запретом выхода сигналов для управления исполнительными механизмами 7 и блоком аварийной вентиляции 6.
Автоматический поиск неисправности в устройстве осуществляется следующим образом.
Через каждые четыре часа программный элемент блока автоматического поиска неиспрапиости 5 включает блок задатчиков //, который через контакты реле подключает эталонные сопротивления в одно плечо измерительного моста чувствительных элементов датчиков /. При этом последние выдают аналоговый снгнал с уровнем Ху (фиг. 2 б) третьего порога преобразования. В этом случае в блоке преобразователей 2 аналоговые сигналы датчиков на всех порогах преобразуются
в многопозиционные сишалы, которые поступают на панель индикации 8, где включаются все сигнальные лампы, и этими сигналами включается в «л дущин режим блок автоматической регистрации 10. Одновременно с
блока преобразователей 2 многонозицпонные сигналы поступают в логический блок обнаружения и ликвидации опасности 3, который реализует все разновидности логических функций Р(Х) информацни обнаружения
опасности загазованности на объекте. С выхода этого блока сигнал информации обнаружения опасности загазованности поступает в логический блок аварийной ликвидации опас1ЮСТН 4, где реализуются все разновидности
логических функций Ф(Р) ннформацин избирательного устранення опасности загазованности. В зависимости от реализации функций Ф(Р) логический блок 4 включает световое табло нанели рекомендаций 5, содержание
которых характеризует опасный участок загазованности и программу ее устранения.
Одновременно программный элемент блока автоматического поиска неисправностей 9 при включении блока задатчиков 11 отключает
питание в целях управления исполнительных механизмов и аварийной вентиляции. Кроме того, в тот же момент времени программный элемент включает устройство считывания информации неисправности в блоке 9. Если при
считываиии обнаружена информация неисправности, то с выхода блока автоматического поиска неисправности выдается сигнал для включения блока автоматической регистрации 10, который отпечатывает время, помера
всех датчиков, содержание всех сигналов информации X, X, Ху, номера функций F(X) и Ф (F) и содержимую информацию.
По значению отпечатков блока автоматической регистрации 10 определяется место и
характер ненсправностн элементов и блоков всего устройства.
По окончании считывания нрограммный элемент блока автоматического поиска неисправностей 9 отключает блок задатчнков 11
и подает питание в цепи управления исполнительных мехаиизмов и аварийной сигнализации.
Предмет изобретения
60
Устройство для автоматического обнаружения п устранения опасной загазованности объекта, содержащее датчики концентрации, панель индикации, блок аварийной вентиляции н исполнительные механизмы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит блок преобразователей, логический блок обнаружения и ликвидации опасности, логический блок аварийной ликвидации опасности, блок автоматического поиска неисправности, блок задатчиков, панель рекомендаций и блок автоматической регистрации; причем датчики концентрации подключены через блок преобразователей к блоку автоматической регистрации, панели индикации, блоку аварийной вентиляции и логическому блоку обнарулсения и ликвидации опасности, который подключен ко
входа1М логического блока а|ва1риЙ1НОЙ лимвида1ции опасности, блока автоматической регистрации, панели индикации и блоку аварийной вентиляции, логический блок аварийной ликвидации опасности соединен с панелью рекомендаций, блоком автоматической регистрации и с выходами и входами исполнительных механизмов, соединенных с панелью индикации; блок автоматического поиска неисправностей соединен с блоком автоматической регистрации и блоком задатчиков, который подключен к блоку автоматической регнстрацни и датчикам концентрацни.
С с с
С(У)
2у асток участок t/i acmoK
I
L
I
I
i - - ч 1
V Фиг. 2
