П

Союз Советских Социалистических РеспубликФ Зависимое от авт. свидетельствасударстеенный комитетаеета Министрое СССРпа делам иэабретенийи открытий Заявлено ОЗ.Ч.1971 ( 1651842118с присоединением заявки.Ч. Кл. 6 08 о 23,00 р,иоритетубликовано 05.Ч 1.1973. Бюллетень Чо 29 ДК 62-783(088 а опубликования описания 24.Х.1973 Авторыизобретеци А. С. Грачев, Н, П. Балобанов, А. М. Спирин, В. А. Машонко В. И. Баранов, 1 О. М, Першин и А, А, Сейфетдинов Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ОПАСНОИ ЗАГАЗОВАННОСТИ ОБЪЕКТ=1%, Ов Оси) онцентрация газаыделение газа вз источника;оличество воздубъем помещенияоличество смесиытяжки вентиляцку завчсимостье функция от вр гд 1 объем п еще ния щего в ции; оздухом ещения, в, Ясм)овательа;.поступаюот вентиля газа с вией из помС=Я, Я мени, след см -Посколть такж Йзобретейие относится к устройстваМ 1 ля автоматического обнаружения и устранения опасной загазованности взрывоопасными газами (парами) помещений химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.Известны устройства для автоматической сигнализации 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 це используют функции физического процесса образования загазованности. Относительно достоверно процесс образования загазованности в помещении можно выразить зависимостью: о оца преобразуется в завцсимос 1 ь йидйс=р),где 1 - текущее времй,5 Аварии, связанные с загазованностью па.мещений по своей природе имеют случайный характер, т. е. источники газовыделения могут появляться в любом участке технологического оборудования и с неодинаковым выде- О лецием взрывоопасного газа в объем помещения. Эти факторы и создают неодинаковые условия опасности, которая характеризуется временем достижецпя концентрации газа, соответствующей значешцо нижнего предела 5 взрываемости (НПВ). Для каждой разновидности аварии опасность загазованности должна определяться в динамике развития аварии ца основе анализа временных зависимостей роста концентрации газа. Кроме того, О неодинаковые условия образования загазованности также могут создавать в каждой разновидности аварии свою особенность распределения концентрации газа в объеме помещения, определяемую зависимостью С= 25 =1(1), где Р - объем помещения. Следовательно, каждой разновидностифункции С=(1) соответствует своя разновидность функции вида С=(1), Это указы- О вает на то, что объект опасности загазован 389 Юности мокно представить семейством характеристик видаС,=); С,.=у);С=Р) ц семейством характеристик видаС,: - .РУ); С,=- ц); С: УУ),где Сь С;, С, - изменения концентраций газа в контролируемых точках помещения для разновидностей и образования загазованности ца объекте;С С, С, - изменения концентраций газа относительно контролируемых точек помещения в направлениях его распространения по объему для разновидностей образования загазованности ца объекте.Задача достоверного обнаружения опасности загазованности по характеристикам вида С(1) и С(У) может быть реализована в случае, когда воспроизводится не менее как по трем точкам зависимость С (1) и не менее как по двум точкам - зависимость С.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 многопозиционцые.Так при обнаружении 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 ца объекте, Пусть она определяется видом булевых функций (Х), т. е,Р, ХХг+Х, Хз+Х, Х 1+Х, Хз++ Лз Х + Хз Хг Рз Х Лг Лз + Х 2 Х 1 Хз+ Лз Хг Х 1возможны и другие комбинации,где Х Хг, Хз - переменные функций, описывающие сигналы датчиков1, 2, 3 первого значения контролируемых концентраций;е Ф/Хь Хг, Хз, Х 1, 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, =Г, +Р,+ Гз,2 - 1 1Р 2 + Р 1Г Э + Р 2Гз)Фз , Г 2 ГФг, Фз - булевые функции формирования сигналов команд для устранения загазованности;Ф, - функция формирования сигнала комацды для включения аварийной вентиляции;Ф, - функция формирования сигнала комацды для устранения загазованности в небольшом участке помещения;Фз - функция формирования сигнала команды для устра.нения загазованности в крупном участке 10 где Ф 15 20 Откуда следует, что при реализации логики функций вида Р(Х) обнаруживается опас ность загазованности, а при реализации логики функций вида Ф(Р) избираются эффективные действия по устранению опасности заЗ 5 газованности на объекте.Б предлагаемом устройстве для автоматического обнарукения и устранения опасности загазованности ца объекте, которое реализует зависимости С(1) и С(Ъ) с помощью блока 40 преобразователей аналоговых сигналов в мцогопозиционцые сигналы и двух логических блоков, эти недостатки устранены.Логические блоки реализуют операции И,ИЛИ, НЕ, При этом логический блок об царужеция и ликвидации опасности соединенс выходом блока преобразователей и реализует логику вида Ф(Х) обнару."кения информации опасности загазованности а объекте, а второй (логический блок аварийной ликви дации опасности), соединенный последовательно с первым, в зависимости от реализа.ции логики обнаружения опасности загазо.ванцости, реализует логику вида Ф (Р) изби.рация эффективного устранения опасности за газовацности на объекте.Кроме того, в устройство дополнительновведен 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 уст ройства с выводом результатов поиска неиСправностей па блок автоматической регистрации.Это позволяет повысить достоверность обнаружения и эффективность устранения опасности загазованности на объекте с использованием наименьшего числа датчиков иссформации.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, 2 а 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).Устройстсзо для автоматического обнаружения и устранения опаасостп загазованности объекта состоит пз чувствительных элементов и датчиков 1, бссконтактного блока преобразователей 2 аналоговых сигналов в мпогопозицпопные сигналы, логического блока обнаружения и ликвидации опасности 8, логического блока аварийной ликвидации опасности 4, светового табло панели рекомендаций б, 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 2 участке, фиг, 2 в) концентрации газа чувствительссьвс элементом датчика 1, последний выдает аналоговый сигнал, пропорциональный первому пределу контролируемой концентрации С(1) графика (фиг. 2 а),Аналоговый сигнал, поступивший от датчика 1 на вход блока преобразователей 2, преобразуется в первое значение многопозиционного сигнала Х(С) графика (фиг. 2 б), который включает блок автоматической регистрации 10, сигнальную ла,мпу и звуковой сигнал 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. 2 б) поступает на вход логического блока обссаружесссся и ликвидации опасности 8, где запомсшается и хранится. Аналогично осуществляется сигнализация, индикация, регистрация и выдача сипсалов в логический блок 3 при других уровнях порогов преобразования аналоговых сигналов датчиков.С увеличением концентрации газа в 2 участке помещения (фиг. 2 в) до значения С" (1") графика (фиг. 2 а) с блока преобразователей 2 выдается сигнал второго уровня Х"(С"), (фиг, 2 б), который поступает на один из входов логического блока обнаруже 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 2 участке помещешся согласно графику (фиг, 2 а) по кривой С,(1). Если концентрация газа в 2 участке не снижается, а продолжает расти, то с обнаружеш ем концентраций газа С(Г) (фиг. 2 а) датчиком в соседнем 2+1 участке с блока преобразователей 2 приходит на вход блока 3 второй сигнал Х(С) (фиг. 2 б), который совместно с сигналом Х" (С") датчика в Л участке реализует логику вида Р(Х) и Ф(Р) в логических блоках 8 и 4 соответственно для формирования сигнала на включение блока аварийной вентиляции б в соседнем (2+1)-м участке помещения. При дальнейшем росте концентрации газа в 2 участке помещения и достижения значения С, (1,) графика (фпг. 2 а) с блока преобразователей 2 поступает сигнал третьего уровня порога преобразования Х,(С,.) (фиг. 2 б), который совместно с сигналом Х(С) датчика (Я+1)-го участка полсешессия реализуют в логических блоках 3 и 4 логику вида Р(Х) и Ф(Р) формирования сигнала на управление исполнительнымп 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 осусцествляют 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 вьсдассссой рекомендации. В случае невыполнения команды одним или нссколькими исполнительпымп 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 (Я+1)-м участке помещения и достижении ею значения С, (1.) датчик этого участка выдает аналоговый сигнал с уровнем третьего порога преобразования, который в блоке преобразсвателейс 2 преобразуется в сигнал Х,(С;) (фпг. 2 б) и, аналогично ука60 65 занцым случаям, совместно с сигналами Х(С), Х" (С") и Х,.(С) датчика участка в логических блоках 8, 4 реализуют логику функций Р(Х) и Ф(Р) формирования сигнала команды для избирания эффективных действий для устранения опасности загазованности в (2+1)-м участке помещения.В дальпецшем устройство работает аналогично.Из графика С(1) (фиг, 2 а) следует, что устранение опасности загазованности эффективнее в случае, когда в начальный момент времени устранения загазованности концентрация газа много меньше значения НПВ, т. е. к )1где Сд - концентрация газа НПВ;С, - концентрация газа, соответствующаяначальному моменту времени устранения загазованности,Из графика С(1) также следует, что время достижения концентрации С изменяется устройством в сторону больших зцачений)1 д и зависит от порога преобразования аналогового сигнала Х"(С") (фиг, 2 б), при котором обнаруживается концентрация С" (1") для снижения загазованности от значений С(1) до значений С,(1) (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 С(1), у которой время наименьшее, т. е. которая соответствует источнику газовыделения с наибольшим количеством секундного выделения газа Я, в объем помещения. В этом случае все остальные разновидности С(1) реализуются с большим значением времени 1 у устранения загазованности на объекте и неизменным коэффициентом эффективности, определяемым отношениемс,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, ца всех уровнях порогов преобразования аналоговых сигналов в мцогопозцционцые сигналы для всех разцовцдцостей реализации функции логики Р(Х) и Ф (Р) с одновременным запретом выхода сигналов для управления исполнительными механизмами 7 ц блоком аварийной вентиляции б.Лвтоматический поиск неисправности в устройстве осуществляется следующим образом.Через каждые четыре часа программный элемент блока автоматического поиска неис 5 ю 15 го г 5 зо 35 40 45 50 55 прагцости 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 (фцг. 2 б) третьего порога преобразования. В этом случае в блоке преобразователей 2 аналоговые сигналы датчиков ца всех порогах преобразуются в мцогопозцционные сигналы, которые поступают на панель индикации 8, где включаются все сигнальные лампы, и этими сигналами включается в ждущий режим блок автоматическои регистрации 1 О. Одновременно с блока преобразователей 2 мцогопозиционные сигналы поступают в логический блок обнаружения и ликвидации опасности 3, который реализует все разновидности логических функций Р(Х) информации обнаружения опасности загазованности ца 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(Р) информации избирательного устранения опасности загазованности. В зависимости от реализации функций Ф(Р) 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 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 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 (Р) и содержимую информацию.По зцачецшо отпечатков блока автоматической регистрации 10 определяется место и характер неисправности элементов и блоков всего устройства.По окончании считывация программный элемент блока автоматического поиска неисправностей 9 отключает блок задатчпков 11 и подает питание в цепи упраглеция исполнительных механизмов и аварийной сигнализации. Предмет изобретенияУстройство для автоматического обнаружения и устранения опасной загазованности объекта, содержащее датчики концентрации, панель индикации, блок аварийной вентиляции п исполнительные механизмы, отличаюиееся 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 аварийной ликвидацни опасности, блока автоматической регистрации, панели индикации и блоку аварийной вентиляции, логический блок аварийной 5 ликвидации опасности соединен с панельюрекомендаций, блоком автоматической регистрации и с выходами и входами исполнительных механизмов, соединенных с панелью индикации; блок автоматического поиска не исправностей соединен с блоком автоматической регистрации и блоком задатчнков, который подключен к блоку автоматической регистрации и датчикам концентрации,Редакто техина Заказ 2830/10 ЦНПодпив СССР графия, пр. Сапунов ЙСМЮ/Г Фиг. Г Изд,755 осуда рственного комитета по делам изобретений Москва, Ж.35, Раушская