П

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских.

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

) . :, Гесударстеенный комитет

Саеета Министрое СССР па делам иэабретений и открытий

Ч j(;, 608b 2 00

Заявлено 03.Ч.1971 (№ 1651842 18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.VII.1973. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 24.Х.1973

УД К 62-783 (088.8) Авторы изобретения

А. С. Грачев, Н. П. Балобанов, А. М. Спирин, В. А. Машонков, В. И. Баранов, 1О. М. Першин и А. А. Сейфетдинов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОБНАРУЖЕНИЯ

И УСТРАНЕНИЯ OHACHOA ЗАГАЗОВАННОСТИ ОБЪЕКТА

C=f(qÄ q., q,„), Йзобретейие относится к устройстваМ gifs! автоматического обнаружения и устранения опасной загазованности взрывоопасными газами (парами) помещений химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.

Известны устройства для автоматической си нализации о повышении газовой опасности с датчиками концентрации, установленными в местах источников газовыделения и устройства с датчиками направления и силы ветра.

Для обнаружения опасности загазованности в объеме производственного помещения известные устройства пе используют функции физического процесса образования загазованности. Относительно достоверно процесс образования загазованности в помещении можно выразить зависимостью: где С вЂ” концентрация газа;

Q,— выделение газа в объем помещения из источника;

Q> — количество воздуха,.поступаю щего в объем помещения от вентиляции;

Q„„— количество смеси газа с воздухом вытяжки вентиляцией из помещения.

Поскольку за виси(мocть С=f (Qe, Qa, Ясм) есть также функция от времени, следователь0о она преобразуется в завпсимос1b йидй

C=f(t), где t — текущее времй, 5 Аварии, связанные с загазованностью помещений по своей природе имеют случайный характер, т. е. источники газовыделения могут появляться в любом участке технологического оборудования и с неодинаковым выде10 лепием взрывоопасного газа в объем помещения. Эти факторы и создают неодинаковые условия опасности, которая характеризуется временем достижения концентрации газа, соответствующей значегппо нижнего предела

15 взрываемости (НПВ). Для каждой разновидности аварии опасность загазованности должна определяться в динамике развития аварии а основе анализа временных зависимостей роста концентрации газа. Кроме того, 20 неодинаковые условия образования загазованности так ке могут создавать в каждой разновидности аварии свою особенность распределения концентрации газа в объеме помещения, определяемую зависимостью С=

25 =f(V), где V — объем помещения.

Следовательно, каждой разновидности функции C=f(t) соответствует своя разновидность функции вида C=f(V). Это указы30 вает на то, что объект опасности загазован389537 ности мо>кно представить семейством характеристик вида

С, = f (t) С,. = f Р); ... С„= f (t) и семейством характеристик вида

«==f6 С, =- (ц);... С„ =f() где С;, С;, ф— изменения концентраций газа в контролируемых точках помещения для разновидностей и образования загазованности на объекте;

С,, C, С,— изменения концентраций газа относительно контролируемых точек помещения в направлениях его распространения по объему для разновидностей образования загазованности па объекте.

Задача достоверного обнаружения опасности загазованности по характеристикам вида

C(t) и C(V) может быть реализована в случае, когда воспроизводится не менее как по трем точкам зависимость C(t) и не менее как по двум точкам — зависимость C(V).

Эта задача может быть реализована логикой многопозиционных сигналов, уровни которых характеризуют неодинаковые концентрации газа в контролируемой точке помещения, Логическое сравнение многопозиционных сигналов от датчиков контролируемых точек загазованности помещения позволяет обнаруживать распространение газа в объеме. Однако такие устройства требуют применения большого числа датчиков, Более компактным и надежным устройством является устройство, построенное па преобразователе аналоговых сигналов датчйков в многопозиционные.

Так при обнару>кении опасности загазованности на объекте, например, по трем контролируемым точкам, устройство, где применен специальный многопозиционный 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„Хг+Х, Хз+Х, Х +Х2 Хз+

+ Хз-% + -Лз Х г, Г2: Х1 Хг + Х1 Хз + Хг - Хз + ХгХ +

+ A"ç. Ë + Хз - Хг

F, = Х, Лг Лз+ Х,Х1 Хз+ Х,.Хг Х» возможны и другие комбинации, где Х» Хг, Хз — переменные функций, описывающие сигналы датчиков № 1, 2, 3 первого значения контролируемых концентраций;

I /

Х» Хг, Хз, Х» Хг, 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 информации обнаружения опасности, так, например, для частного случая, указанного вышс, Ф,=F,+F +F,, Ф, =- Р, F, + F,.F, + F,- Р„

Фз 1 2 31

Фг, Фз — булевые функции формирования сигналов «команд» для устранения загазованности;

Ф1 — функция формирования сигнала «команды» для включения аварийной вентиляции;

Фг — функция формирования сигнала «команды» для устранения загазованности в небольшом участке помещения;

Фз — функция формирования сигнала «команды» для устранения загазованности в крупном участке. где Ф»

20

Откуда следует, что при реализации логи. ки функций вида F(X) обнаруживается опас. ность загазованности, а при реализации логики функций вида Ф (F) избираются эффективные действия по устранению опасности загазованности на объекте.

Б предлагаемом устройстве для автоматического обнару>кения и устранения опасности загазованности на объекте, которое реализует зависимости C(t) и C(V) с помощью блока

40 преобразователей аналоговых сигналов в многопозиционные сигналы и двух логических блоков, эти недостатки устранены.

Логические блоки реализуют операции «И», «ИЛИ», «НЕ». При этом логический блок об45 наружения и ликвидации опасности соединен с выходом блока преобразователей и реализует логику вида Ф(Х) обнару>кения информации опасности загазованности па объекте, а второй (логический блок аварийной ликви50 дации опасности), соединенный последовательно с первым, в зависимости от реализации логики обнару>кения опасности загазованности, реализует логику вида Ф(Р) избирания эффективного устранения опасности за55 газованности на объекте.

Кроме того, в устройство дополнительно введен блок автоматического поиска неисправностей, который совместно с блоком за датчиков, задающих периодически эталонный

60 разбаланс по заданной программе, осуществляет автоматическую проверку работы всех элементов и блоков устройства (включая чувствительные элементы датчиков) без отключения и нарушения нормальной работы уст65 ройства с выводом результатов поиска steerÄ

389537 правностей па блок автоматической регистрации.

Это позволяет повысить достоверность обнаружения и эффективность устранения опасности загазованности на объекте с использованием наименьшего числа датчиков информации.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для обнаружения и устранения опасности загазованности объекта; па фиг. 2— графики, показывающие достоверность обнаружения и эффективность устранения опасности загазованности па объекте (на фпг. 2a показан график зависимости изменения концентрации газа во времени; 2 б — график зависимости изменения аналогового сигнала датчика от концентрации и 2 в — график зависимости изменения концентрации в направлении распространения газа в обьеме помещения) .

Устройство для автоматического обнаружения и устранения опасности загазованности объекта состоит пз чувствительных элементов и датчиков 1, бссконтактного блока преобразователей 2 arlaлоговых сигналов в мпогопозицпоппые сигналы, логического блока обнаружения и ликвидации опасности 8, 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 10 и блока задатчиков 11.

Устройство работает следующим образом.

При обнаружении в каком-либо участке помещения (допустим, в Z участке, фиг. 2 в) концентрации газа чувствительным элементом датчика 1, последний выдает аналоговый сигнал, пропорциональный первому пределу контролируемой концентрации С (i ) графика (фиг. 2а).

Аналоговый сигнал, поступивший от датчика 1 на вход блока преобразователей 2, преобразуется в первое значение многопозиционного сигнала Х (С ) графика (фиг. 2б), который включает блок автоматической регистрации 10, сигнальную лампу и звуко вой си гнал на панели индикации 8. При этом блок 10 отпечатывает время, номер датчика и содержание информации поступившего сигнала в коде десятичного числа. Одновременно сигнал

Х (С ) (фиг. 2б) поступает на вход логического блока обнаружения и ликвидации опасности 8, где запоминается и хранится. Аналогично осуществляется сигнализация, индикация, регистрация и выдача сигналов в логический блок 8 при других уровнях порогов преобразования аналоговых сигналов датчиков.

С увеличением концентрации газа в Z участке помещения (фиг. 2 в) до значения

С" (i") графика (фиг. 2a) с блока преобразователей 2 выдается сигнал второго уровня

Х" (C"), (фиг. 2 б), который поступает на один из входов логического блока обнаруже5

65 ния и ликвидации опасности 8. В последнем реализуется логика вида Р(Х) формирования сигнала «команды» для включения блока аварийной вентиляции б с целью снижения концентрации газа в Z участке помещения согласно графику (фиг. 2а) по кривой С,(t).

Если концентрация газа в Z участке не снижается, а продолжает расти, то с обнаружеш.ем концентраций газа С (t") (фиг. 2а) датчиком в соседнем Z+ I участке с блока преобразователей 2 приходит на вход блока 8 второй сигнал Х (C ) (фиг. 2б), который совместно с сигналом Х" (С") датчика в Z участке реализует логику вида F(X) и Ф(Р) в логических блоках 8 и 4 соответственно для формирования сигнала на включение блока аварийной вентиляции б в соседнем (Z+1) -м участке помещения. При дальнейшем росте концентрации газа в 2 участке помещения и достижения значения С, (t,-) графика (фпг. 2 а) с блока преобразователей 2 поступает сигнал третьего уровня порога преобразования Х,(C,-) (фиг. 2 б), который совместно с сигналом Х (С ) датчика (2+1)-го участка помещения реализуют в логических блоках 8 и 4 логику вида F(X) и Ф(F) формирования сигнала па управление исполпительнымп механизмами 7 для автоматического устранения загазованности и включения панели рекомендаций 5, в содержании которых указывается загазованность участка и программа ее устранения. В этом случае исполнительные механизмы 7 осуществляют отсечку основных технологических потоков источников газовыделения и эвакуации газа из аппаратов для сжигания на факел. По мере отработки исполнительных механизмов осуществляется сигнализация па панели индикации 8. При выполнении исполнительными механизмами всех команд их конечные выключатели выдают сигналы «выполнения команд», которые приходят на вход логического блока аварийной ликвидации опасности 4 и формируют сигнал

«запрет» для отключения выданной рекомендации. В случае невыполнения команды одним или нссколькими исполнительнымп механизмами выданная рекомендация не отключается и по сигнальным лампам панели индикации 8 определяется исполнительный механизм, пе выполнивший команду, и его отключение осуществляется от кнопки дистанционяого управления на панели индикации 8.

Одновременно сигналом с выхода логического блока аварийной ликвидации опасности 4 включается блок автоматической регистрации, который отпечатывает время, номер датчиков, номер команды и содержимую информацию.

При дальнейшем росте концентрации газа в соседнем (Z+I)-м участке помещения и достижении ею значения C, (t;) датчик этого участка выдает аналоговый сигнал с уровнем третьего порога преобразования, который в блоке преобразователей 2 преобразуется в сигнал Х,.(C;) (фпг. 2б) и, аналогично ука389537

65 занпым случаям, совместно с сигналами

Х (С ), Х" (С") и Х,. (С,,) датчика участка в логических блоках 3, 4 реализуют логику функций F(X) и cE)(F) формирования сигнала

«комапды» для избирания эффективных действий для устранения опасности загазованности в (Z+j.)-м участке помещения.

В дальнейшем устройство работает аналогично.

Из графика C(t) (фиг. 2a) следует, что устранение опасности загазованности эффективнее в случае, когда в начальный момент времени устранения загазованности концентрация газа много меньше значения НПВ, т. е.

R ) ) с где С вЂ” концентрация газа НПВ;

С,- — 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 и зависит от порога преобразования

Ь аналогового сигнала Х" (С") (фиг, 2 б), при котором обнаруживается концентрация

С" (t") для снижения загазованности от значений С(t) до значений С,(1) (фиг. 2а).

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 Q, в объем помещения. В этом случае все остальные разновидности C(t) реализуются с большим значением времени t„устранения загазованности на объекте и неизменным коэффициентом эффективности, определяемым отношением с„ с, Для повышения надежности работы предлагаемого устройства в нем использован блок автоматического поиска неисправностей 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 многопозиционпые сигналы для всех разновидностей реализации функции логики F (X) и Ф (Р) с одновременным запретом выхода сигналов для управления исполнительными механизмами 7 н блоком аварийной вентиляции б.

Лвтоматический поиск неисправности в устройстве осуществляется следующим образом.

Через каждые четыре часа программный элемент блока автоматического поиска неис5

15 го г5 зо

55 прагности 9 включает блок задатчиков 11, который через контакты реле подключает эталонные сопротивления в одно плечо измерительного моста чувствительных элементов датчиков 1. При этом последние выдают аналоговый сигнал с уровнем Х,, (фиг. 2б) третьего порога преобразования. B этом случае в блоке преобразователей 2 аналоговые сигналы датчиков па всех порогах преобразуются в многопозиционные сигналы, которые поступают на панель индикации 8, где включаются все сигнальные лампы, и этими сигналами включается в «ждущий режим» блок автоматической регистрации 10. Одновременно с блока преобразователей 2 многопозиционные сигналы поступают в логический блок обнаружения и ликвидации опасности 8, который реализует все разновидности логических функций F (Х) информации обнаружения опасности загазованности на объекте. С выхода этого блока сигнал информации обнаружения опасности загазованности поступает в логический блок аварийной ликвидации опасности 4, где реализуются все разновидности логических функций Ф(F) информации избирательного устранения опасности загазованности. В зависимости от реализации функций

Ф(Е) логический блок 4 включает световое табло панели рекомендаций 5, содержание которых характеризует опасный участок загазованности и программу ее устранения.

Одновременно программный элемент блока автоматического поиска неисправностей 9 при включении бло а 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 считывании обнаружена информация неисправности, то с выхода блока автоматического поиска неисправности выдается сигнал для включения блока автоматической регистрации 10, который отпечатывает время, номера всех датчиков, содержание всех сигналов информации Х, Х", Х, номера функций Р(Х) и Ф (F) и содержимую информацию.

По значению отпечатков блока автоматической регистрации 10 определяется место и характер неисправности элементов и блоков всего устройства.

По окончании считывания программный элемент блока автоматического поиска неисправностей 9 отключает блок задатчпков 11 и подает питание в цепи упрагления исполнительных механизмов и аварийной сигнализации.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического обнаружения и устранения опасной загазованности объекта, содержащее датчики концентрации, панель индикации, блок аварийной вентиляции п исполнительные механизмы, отличаю389537

10 и ееся 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 обнаружения и ликвидации опасности, который подключен ко входам логического блока ава рий ной ликвидации опасности, блока а втоматической регистрации, панели индикации и блоку аварийной вентиляции, логический блок аварийной ликвидации опасности соединен с панелью рекомендаций, блоком автоматической регистрации н с выходами и входами исполнительных механизмов, соединенных с панелью индикации; блок автоматического поиска неисправностей соедпнен с блоком автоматической регистрации и блоком задатчнков, который подключен к блоку автоматической регистрации и датчикам концентрации.

389537

x„„

Су

С/ С//

Чучастак 7 1 участок Х+т участок

Фиг. 7

Редактор Л. Утехина

Заказ 2830/10 Изд, № 755 Тираж 602 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, и р. Сапунова, 2

Составитель Г. Антонова

Техред Т. Курилко

Корректоры: Л. Царькова и Н. Аук