Устройство для обнаружения утечек горючих газов

,д, С 01 М 3/28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ% Госуддрствкннцй номитет сссрпо делдм изовщтщий и отн ытий(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯУТЕЧЕЕ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ из сланцевыхсоединений с уплотнением, работающихпод давлением, содержащее каталитический чувствительный элемент из порис,.ЯО 1125488 А того проницаемого материала с термобатареей, соединенной с вторичнымприбором,о т л и ч а ю щ е е с ятем,что,с целью повышения точностиопределения интенсивности утечки иосуществления возможности предотвращения попадания горючего. газа в атмосферу путем его дожигания, каталитический элемент размещен в сопряженных канавках, выполненных на уплотняющих поверхностях Аланцевого соединения между уплотнением и наружнойбоковой поверхностью этого соединения, а свободные спаи термобатареирасположены между каталитическимэлементом и уплотнением сланцевогосоединения;1125488 2личного принципа действия (пневматического, эжекционного, газоразрядного и др.). Однако эти устройствавыполняют только информационныеАункции - обнаружение самого Аактаутечки беэ последующего окислениягаза.Известны устройства для дожигания газовых смесей, например для1 О дожигания водорода, выделяемого изаккумуляторов. Однако эти устройства не определяют наличие и интенсивность газовыделения.Таким образом, каждый из названных типов устройств решает толькоодну из поставленных задач (илисигнализация об утечке, или определение концентрации горючего газав смеси, или дожигание газа), ноне обеспечивает комплексного решения всей проблемы в целом - предупреждение об аварийной ситуации иее предотвращение.Известно устройство для контроля25 утечки продукта из Аланцевого разъема трубопровода, выполненное в видеплоской шайбы, установленной междуЬланцами, в которой выполнено сквозное радиальное отверстие, черезкоторое отбирается утечка продукта 1 .Однако данное устройство непозволяет производить контроль горю.чих продуктов с их дожиганием.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство для обнаружения утечек горючих газов из сланцевых соединенийс уплотнением, работающих под давлением, содержащее каталитическийчувствительный элемент из пористого проницаемого материала с термобатареей, соединенной со вторичнымприбором 12 ,Недостатками известного устройства являются;невозможность определения месторасположения утечки газа;установление только самого Жакта присутствия газа в атмосфере без возможЙости локализации утечки и предотвращения попадания газа в объем защищаемого помещения. 1Изобретение относится к устройствам для обнаружения, измерения ибеспламенного дожигания утечек горючих газов, т.е. к системам контроля газовых сред и системам дожигания, и может применяться в различных отраслях промышленности, связанных с производством и потреблением горючих газов.При подаче горючих газов к местуих непосредственного использовайияможет иметь место нарушение герме.тичности транспортных систем (например, фланцевых соединений, в особенности при значительных перепадахтемператур), что ведет к утечке газаи образованию пожаровзрывоопасныхсмесей с воздухом или кислородом,Для предупреждения аварийных ситуаций в этом случае необходимо комплекс-.ное решение проблемы, состоящее иэследующих основных задач: своевременной, сигнализации об утечке, определения интенсивности утечки, локализации утечки, организации беспламенного окисления горючего газа.Для обнаружения и определения концентрации газов используются газо"анализаторы различной конструкции и принципа действия. Наиболь-.шее распространение получили термические газоанализаторы, в которых используется экзотермическийэААек реакции окисления. Известныдва типа термохимических газоанализаторов. К первому типу относятсягазоанализаторы, в которых катапитическое окисление происходит нанагретой каталитически активной нити, являющейся одновременночувствительным эл .ментом - плечом измерительного моста. Газоанализаторыэтого типа находят применение дляопределения сравнительно большихконцентраций " порядка несколькихпроцентов. В газоанализаторах второго типа каталитическое окислениепроисходит на гранулированном катализаторе при прохождении черезнего анализируемой смеси, Полезныйтепловой эААект каталитическогоокисления измеряется в потоке спомощью термометра сопротивленияили термобатареи. Приборы этого типа применяются для определения малых концентраций порядка 0,01550,10 г/куб.м,Для обнаружения утечки газов известны сигнализаторы утечки разЭти недостатки ооусловлены тем, что отбор анализируемой газовой пробы производится из атмосАеры помещения, а именно измест наиболее вероятного скопления горючего газа. Интенсивность утечки газа может быть приблиНа фиг.1 изображен каталитически активный элемент с термобатареей, продольный разрез; на фиг.2 размещение каталитического элемента во фланцевом соединении,Устройство для обнаружения горючих газов содержит каталитический чувствительный элемент 1 из пористого проницаемого материала, внутри которого расположены рабочие спаи 2 термобатареи, свободные слои 3 которой расположены вне пористого материала. Выводы 4 термобатареи подсоединены к вторичному прибору 5. Каталитический элемент размещен в сопряженньгх канавках 6, выполненных на уплотняющих поверхностях фланцевого соединения 7 между уплотнением 8 и наружной боковой поверхностью этого соединения, а свободные спаи 404550,55 11254женно определена только расчетным путем, если известны объем помещения, концентрации газа и время его натекания. По конструктивной схеме газо- анализаторы предназначены только для определения концентрации компонента, который уже находится в составе анализируемой смеси. Поэтому задачапредотвращения попадания газа в атмосферу путем его беспламенного дожи гания ими выполнена быть не может.Таким образом, известное устройство также не обеспечивает полного решения поставленной задачи.Целью изобретения является повышение точности определения интенсивности утечки и осуществлениевозможности предотвращения попадания горючего газа в атмосферу путем его дожигания с воздухом на поверхности катализатора.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обнаружения утечек горючих газов из фланцевых соединений с уплотнением, работающих под давлением, содержащем каталитический чувствительный элемент из пористого проницаемого материала с термобатареей, соединенной с вторичным прибором, каталитический элемент размещен в сопряженных канавках, выполненных на уплотняющих поверхностях фланцевого соединения между уплотнением и наружной боковой поверхностью этого соединения, а свободные спаи термобатареи расположены35 1 между каталитическим элементом иуплотнением фланцевого соединения. 88 4термобатареи расположены между каталитическим элементом и уплотнением Аланцевого соединения,Каталитический элемент представляет собой проницаемый пористыйматериал (например, носитель для промышленных катализаторов или пористаякерамика), на поверхность которогонанесен каталитически активный состав. В каталитический элемент впроцессе .его приготовления (формовки, прессовки, прокалки) вмонтировантермодатчик, представляющий собойтермобатарею, состоящую из дифференциальных термопар, последовательносоединенньгх между собой. Рабочиеспаи термобатареи размещаются внутри каталитического элемента, а свободные спаи выведены наружу на расстоянии 10-20 диаметров термопарной проволоки от внешней поверхности каталитического элемента. Указанный диапазон расстояния являетсяоптимальным, так как при большемрасстоянии возможно появление градиента температур между рабочими исвободными спаями термобатареиза счет теплопроводности конструкциии газовой среды, Вывод термобатареиподключается к вторичному регистрирующему прибору (например, электронному потенциометру) или сигнализатору. Каталитически активныйэлемент размещается в сопряженныхканавках прямоугольного сечения.Зти канавки выполняются на уплотняющих поверхностях фланцевогосоединения. Каталитический элементуплотняется с помощью прокладок,при этом прикладываемое давление недолжно приводить к его механическому разрушению.Устройство работает следующим образом.При нормальной эксплуатациимагистрали (отсутствие утечки горючего газа через уплотнение 8) рабочие и свободные спаи термобатареи,расположенные в непосредственнойблизости одни от других, имеют одинаковую температуру. Поэтому термоЗДС на выходе термобатареи равнанулю, т.е. показания регистрирующего прибора (самопишущего или показывающего) так же соответствуют нулевой отметке шкалы. При нарушениигерметичности соединения горючийгаз, например водород, проникает впространство между уплотнением 8 испаев термобатарен, равном 10,термоЭДС составляет Е =: 0,07 1 100,7 м В, т,е. указатель регистрирующего прибора находится во второй 5 трети его шкалы, что собтветствуетминимальной погрешности показанияприбора,Испытания устройства, размещенного во йлакцевом соединении трубо О провода, показало его надежную работоспособность с точки зрения выдачи предупредительного сигналя припоявлении утечки и полноты окисленияводорода определяемой с помощью 15 хроматографического анализа). Техническим преимушеством предлагаемого устройства в сравкекнпс изьестным является простота конструкции н изготовления, возможностьустановки устройства непосредственнов место предполагаемой протечки горючего газа, а также возможностьего беспламенного,цожнгакня.25 0 сковкым преимуществом изобретения является то, что око ке толькообкарупявает утечку газа, ко н позволяет определить интенсивность этой каталитическим элементом 1. Поскольку каталитический элемент 1 выполнен из проницаемого материала, то водород смешивается с кислородом воздуха, дид 4 ундирующим через поры, вступает с ним на поверхности катализатора в экзотермическую реакцию, что ведет к выделению тепла и появлению градиента температур между рабочими и свободными спаями термобатареи и появлению термоЭДС,Величина термоЭДС пропорциональна количеству тепла, выделяемому .при окислении горючего газа, т.е. интенсивности его утечки, что позволяет провести предварительную тарировку вторичного регистрирующего прибора.Материалом для приготовления каталитического элемента могут служить пористые носители для промьппленных каталчзаторов и пористая керамика, на которую наносится активный для горючего газа каталитический состав. Наиболее оптимальная толщина каталитического элемента 2-5 мм,При указанных параметрах обеспечивается низкое газодинамическое сопротивление каталитического элемента 10- 20 Па), создаются благоприятные условия для дифйузии и смешения воздуха с газом, а также обеспечивается достаточное время их контакта с катализатором.Термобатарея может быть изготовлена из хромель-капелевых термопар, имеющих постоянную термоЭДС на 1 градус (0,07 эВ/град.) в достаточно широком диапазоне температур.Количество спаев термобатареи определяется заданной чувствительностью вторичного прибора. Например, если минимальный перепад температур между рабочими и свободньпчи спаями термобатареи задан равным 1 град, а диапазон измерения регистрирующего прибора - 0-1 м В, то при количестве утечки я также прецотвратить попадание горючего газа в атмосферу производственного помещения за счет его окисления кислородом воздухе на поверхности катализатора,Использование изобретения создает, таким образом, дополкителькьпй поло,жительный эффект заключающийся в , возможности определения кктексивкости утечки газа и его окисления. Полохщтельный эект заключается также в повышении пожаровзрывобезопасности производств, технологически связанных с горючими газамк, уменьшении затрат ка обеспечение техники безопасности прн проведении ряоот1325488 Тираж 822 П НИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 035, Москва, Ж, Раушска9 30 Зак писноеета ССС ытии наб д. 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектна Составитель В. ЕкаевРедактор В. Данко Техред Л.Коцвбияк Корректор А.Обруч