Устройство для контроля взрывоопасности парогазовых смесей Советский патент 1981 года по МПК G01N25/22 F23N5/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЗРЫВООПАСНОСТИ ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к приборам для контроля взрывоопасности парогазовых смесей в отраслях промышленное ти и транспорта, осуществляющих добы чу, производство, переработку, хранение, сбыт и транспортировку газообразных и жидких горючих, например, в химических, нефтехимических, нефте перерабатывающих, газовых, теплоэнергетических производствах, на мор ском нефтеналивном транспорте и т.п. Известны устройства дли контроля взрывоопасности, основанные на принципе сжигания горючих газов на катализаторе l. Недостатком этих устройств являет ся недостаточная точность, обусловленная отравлением химическими элементами катализатора. Наиболее блиёким к предлагаемому является устройство для контроля взрывоопасности парогазовых смесей, содержащее камеру взрыва, снабженную вводом пробы контролируемой смеси и обогащающего газа и выводом сме си газов, побудитель расхода газа, стабилизатор расхода обогащающего га за, датчик давления с чувствительным элементом в виде мембраны с жестким электропроводящим центром и двух электродов, подключенных к измерительному прибору, генератор искры переменного тока, высоковольтные обмотки которого подсоединены к электродам, и систему управления C2J. Недостатком устройства является низкая надежность при контроле парогазовых смесей, давление и температура которых подвержены знау1ительным колебаниям. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит стабилизатор расхода инертного газа и сравнительную камеру, отделенную от камеры взрыва посредством мембраны датчик i давления и снабженную автономными вводом пробы контролируемой смеси и инертного газа и выводом смеси газов, при этом датчик, давления выполнен по дифференциальнотрансформаторной схеме. На чертеже изображена схема устройства для контроля взрывоопасности парогазовых смесей. Устройство содержит камеру 1 взрыва, снабженную вводом пробы контролируемой смеси и обогащающего газа 2, и выводом 3 смеси газов, побудитель 4 расхода газа, стабилизатор 5 расхода газа, огнепреградйтель б и дроссель 7, стоящие на линии сброса смеси газов и подключенные через .обратный клапан 8 к выводу 3 смеси газов. К вводу пробы контролируемой смеси и обогащающего газа 2 через об ратный клапан 9 подключены линия, обо гащающего горючего газа, содержащая электромагнитный запорный клапан 10, стабилизатор 11 расхода и огнепрегра дйтель 12, линия обогащающего газаокислителя, содержащая электромагнитный запорный клапан 13, стабилизатор 14 расхода и огнепреградйтель 15. К обратному клапану 9 через дрос сель 16 присоединена линия контролируемой смеси, содержащая фильтр 17 механических примесей и огнепреградйтель 18. Линия контролируемой смеси подключена к контролируемому технологическому аппарату 19. На участке линии контролируемой смеси между огнепреградителем 18 и фильтром 17 механических примесей ус тановлены термопара 20 и импульсная трубка 21 для измерения давления, пр соединенные к блоку 23 корректирова ния расходов обогащающих газов, связанному со стабилизаторами 11 и 14 расхода. Сравнительная камера 23 устройст ва для контроля взрывоопасности паро газовых смесей отделена от камеры 1 взрыва посредством гибкой мембраны 24 с жестким электропроводящим центром 25. Сравнительная камера имеет автономный ввод 26 пробы контролируемой смеси и инертного газа и вывод 27 смеси газов. К вводу 26 пробы контролируемой смеси и инертного газа через обратный клапан 28 подсоедине на линия обогащающего инертного газа, содержащая электромагнитный запорный клапан 29, стабилизатор 30 р хода инертного газа и огнепреградйтель 31. К обратному клапану 28 через дроссель 32 присоединена линия контролируемой смеси. Вывод 27 смес газов через обратный клапан 33 прис динен к линии сброса, смеси газов. Датчик давления выполнен по дифференциально-трансформаторной схеме и содержит мембрану 24 с жестким электропроводящим центром 25, расположенную между камерой 1 взрыва и сравнительной камерой 23, электрод 34, расположенный в камере взрыва, и электрод 35, расположенный в срав нительной камере. Электроды 34 и 35 подключены к двум крайним выводам высоковольтной обмотки зажигания трансформатора 36, а между средним выводом и электропроводящим центром 25 мембраны 24 включена первичная о мотка измерительного трансформатора 37. Вторичная обмотка измерительног ззрансформатора включена на вход фазочувствительного демодулятора 38, выходу которого подключен измериельный и регистрирующий прибор 39 система 40 управления. Первичная обмотка трансформатора 36 присоединена к генератору 41 искы переменного тока, вход которого оединен с задатчиком 42 импульсов. адатчик импульсов соединен с систеой 40 управления, имеющей информаионные световые и звуковые канаы 43 и управляющие каналы 44. : При необходимости часть элементов устройства для контроля взрывоопасности газовых смесей может быть ггомещена в общую с технологическим аппаратом термоизоляцию 45. Устройство для контроля взрывоопасности парогазовых смесей работает следующим образом. Побудитель 4 расхода непрерывно просасывает через камеры 1 и 23 пробу контролируемой смеси из технологического аппарата 19. Стабилизатор 5 расхода поддерживает расход пробы постоянным. Поток пробы, проходящий через камеру 1 взрыва, обогащается взрывоопасной смесью горючего и окислителя. Поток пробы, проходящий через сравнительную камеру 23, обогащается инертным газом. Стабилизация расходов обогащающих газов осуществляется с помощью стабилизаторов 11, 14 и 30. Дроссели 16 и 32 малого сопротивления обеспечивают необходимое распределение потока контролируемой пробы между камерами, Задатчик 42 импульсов вырабатывает периодические импульсы электрического тока, длительностью 1-2 с через интервал, не меньший, чем время полного обмена смеси в камерах, например через 30 с. Эти импульсы управляют генератором 41 искры, который создает электрический разряд переменного тока, длительностью 12 с, между электродами 34 и 35. Ток разряда протекает по цепи: левый крайний, вывод высоковольтной обмотки трансформатора 36, электрод 34, газовый промежуток между электродом 34 и электропроводящим центром 25 непосредственно центр 25, газовый промежуток между электропроводящим центром 25 и электродом 35, электрод 35, правый крайний вывод высоковольтной обмотки. как искровые промежутки между каждым из электродов и электропроводящим центром одинаковы, а камбфы равны между собой по объему, то и толчки давления в камерах, вызываемые тепловым и акустическим действием искровых разрядов, одинаковы, что не приводит к смещению мембраны 24. Изменение давления контролируемой технологической смеси, неравномерная работа побудителя расходе и т.п. также одинаково скажутся на давлениях в полукамерах. Таким образом исключаются ложные сраб тывания датчика давления, систепа 4 управления при этом выдает сигнал 0-норма. Однако если довзрывные концентра ции компонентов в контролируемой смеси таковы, что обогащение пробы взрывоопасной смесью в камере взрыв дрводит ее до предела взрываемости, происходит взрыв смеси в камере 1 о очередной искры. Взрыва смеси в сра нительной камере не происходит, так как в ней довзрывные концентрации разбавляются инертным газом.Давлени взрыва закрывает обратные клапаны 9 и 33 (частично продукты сгорания выйдут через клапан 8 и линию сброcaj и вызывает смещение мембраны вправо. Это приводит к увеличению длины искры между электродом 34 и центром 25 и к уменьшению длины иск ры между центром 25 и электродом 35 Происходит нарушение баланса искровой дифференциально-трансформаторно мостовой схемы, в результате чего на вторичной обмотке понижающего трансформатора 37 появляется переме ное напряжение порядка нескольких вольт. Это напряжение выпрямляется фазочувствительным демодулятором 38, на измерительный прибор 39 и си тему 40 управления поступает напряжение, величина и полярность которо соответствуют смещению жесткого цен ра 25 относительно электродов зажигания. Величина сигнала, измеренная прибором 39, тем больше, чем выше давление взрыва. Сигнал взрыва от демодулятора 38 запускает систему 40 управления.Сие тема управления под действием этого сигнала и последующих трех (через каждые 30 с) импульсов от задатчика 42 совершит один цикл из четырех операций по управлению клапанами обогащающих газов: закроет клапаны 10 и 13, откроет клапан 13 и закроет клапан 29) закроет клапан 13 и откро ет клапан 10, откроет клапаны 13 и 29. После чего устройство вернется в исходное положение, когда все клапаны обогащающих газов открыты. Если спустя 30 с после четвертого .переключения клапанов искра не вызовет взрыва в камере 1, то устройство будет работать в исходном положении. В случае взрыва описанный цикл повторяется . За время одного цикла работы системы управления в камере 1 и 23, последовательно, и, соответственно, попарно поджигаются: смесь пробы с обогащающей взрывоопасной смесью гор чего и окислителя - проба в смеси с инертом. ничем не обогащенная проба - проба в смеси с инертом, проба в смеси с окислителем - ничем не обогащенная проба, проба.в смеси с горючим - ничем не обогащенная проба. Система 40 управления и измерительный прибор 39 фиксируют для каждой из четырех операций наличие взрыва, в какой камере он произошел (для. довзрывных концентраций) или в какой камере он сильнее (для взрывных концентраций). Сигнал с.мостовой измерительной схемы и его регистрация происходят только в момент действия искры. По записи на приборе 39 судят о разрушительной силе давдзения взрыва контролируемой смеси. Таким образом, обогащение камер i и 22 взрывоопасной смесью и инертом позволяет контролировать шесть групп смесей: довзрывоопасные смеси при избытке окислителя и нехватке горючего для взрыва, довзрывные смеси при избыуке горючего и нехватке окислителя для взрыва довзрывоопасные смеси, в которых и горючего и окислителя недостаточно для взрыва, взрывоопасные смеси, бедные горючим и богатые окислителем, взрывоопасные смеси, богатые горючим и бедные окислителем; взрывоопасн ае .стехиометрические или близкие к ним по составу смеси . За один цикл работы устройства на систему 40 управления поступает последовательность из четырех электрических сигналов: единиц и нулей, характеризующих взрыв (единица) или его отсутствие(нуль ) при поджигании смесей в полукамерах, в зависимости от вида обогащения пробы. В результате на информационном канале 43 системы 40 управления появляется сигнал. Соответствующий одной из шести вышеперечисленных групп смесей. При повышении давления и температуры контролируемой смеси ее область взрываемости расширяется за счет снижения концентраций горючих на нижнем пределе взрываемости и повышения их концентраций на верхнем пределе взрываемости. Поэтому для повышения точности контроля в устройстве введено корректирование расходов обогащающих газов - горючего и окислителя. При увеличении давления и температуры блок 22 корректирования расходов получает сигналы от термопары 20 и импульс давления от трубки 21, и воздействует на стабилизаторы расходов горючего 11 и окислителя 14, последние уменьшают расходы зтих газов, и, следовательно, их конттентрации в камере 1 взрыва. Предлагаемое устройство для контроля взрывоопасности парогазовых смесей позволяет повысить надежность контроля смесей, давление, температура и агрессивность которых сущестенно отличаются от атмосферных знаений, и обеспечить безопасное ведеие технологических процессов, в