ВВЕДЕНИЕ
В связи с интенсификацией производственных процессов и развитием нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других потенциально опасных отраслей промышленности своевременное обнаружение горючих газов и паров в воздухе производственных помещений и промышленной территории в концентрациях, значительно меньших взрывоопасных, и их локализация является важной задачей. Эту задачу успешно решают газоанализаторы-сигнализаторы, широко используемые в промышленности для применения в помещениях и на открытых технологических установках.
Необходимость применения газоанализаторов
Аварийная утечка горючих газов (в том числе сжиженных), легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), а также их залповый выброс из поврежденной части технологического оборудования являются непосредственными источниками загазованности открытых установок потенциально опасных предприятий. В общем случае ход развития подобных аварий можно разделить на несколько стадий (рис. 1).
Взрывоопасные облака топливно-воздушной смеси (ТВС), как правило, воспламеняются через некоторое время после их образования, что позволяет оповестить персонал предприятия и население прилегающих районов о необходимости включения устройств защиты (паровые или водяные завесы для рассеивания) и принятия мер по предотвращению возможных взрывов на соседних объектах. Поэтому весьма актуальным является обнаружение загазованности воздушной среды промтерритории потенциально опасных предприятий на ранних стадиях аварии (рис. 1, стадии I и II).
Обычные лабораторные анализы дают информацию только о промежуточном состоянии процесса и, как правило, со значительным опозданием в отношении оперативной оценки сложившейся ситуации.
Автоматический аналитический контроль обеспечивает оперативное определение концентрации контролируемого компонента в анализируемой смеси, показание и (или) запись результата измерения, а при необходимости - выдачу светозвукового сигнала и команд на исполнительные устройства.
Прибор, автоматически или полуавтоматически определяющий количественный или качественный состав анализируемого вещества на основе измерения параметров, характеризующих его физические или физико-химические свойства, называется анализатором. Полуавтоматический анализатор (индикатор) - устройство, в основе которого ручные операции по периодическому забору анализируемой смеси и дополнительной обработке результатов могут применяться в качестве элементов регулирующих систем и систем защиты.
Автоматический анализатор действует полностью автоматически и может быть использован в составе автоматических регулирующих систем, а также в схемах автоматической защиты. Он представляет собой стационарное устройство непрерывного действия.
Для определения взрывоопасности газопаровоздушных сред применяют газоанализаторы, благодаря которым определяют концентрацию в воздухе того или иного горючего газа, пара или их совокупности. Оценка взрывоопасности среды производится путем сопоставления полученных данных со значениями нижних пределов воспламенения этих газов или паров.
Конструктивно газоанализатор для промышленных объектов, как правило, имеет многоблочную конструкцию, включающую первичные преобразователи-датчики (блоки датчиков), а также блок сигнализации и питания (пороговое устройство).
В последние годы все большее распространение получают так называемые газоаналитические системы, которые включают в себя набор различных датчиков, имеющих унифицированный выходной сигнал и использующих стандартный канал связи. Они предназначены для измерения уровней загазованности непосредственно в рабочей зоне помещений и открытых пространств вблизи технологического оборудования и выдачи предупредительной и аварийной сигнализации о достижении значений заданных порогов газовоздушной смеси оператору или персоналу объекта, а также для реализации программ автоматической защиты.
Такие системы обладают гибкостью в конфигурации и универсальностью, что позволяет эффективно и экономично использовать их для комплексного контроля и обнаружения на объекте не только взрывоопасных, но и токсичных газов, а также содержания кислорода. Характерным примером таких систем являются СКАПО (ФГУ "СПО "Аналитприбор"), ИГС-98 (ФГУП "НПП "Дельта"), СГАС-ТН (РНИИ "Электронстандарт").
Принцип действия газоанализаторов для производственных помещений
Принцип действия газоанализаторов основан на различных физических или физико-химических эффектах.
Анализаторы, основанные на физических методах контроля, измеряют некоторую физическую величину, для которой точно определена ее зависимость от состава анализируемой смеси. Важным свойством таких анализаторов является отсутствие при измерениях количественных изменений анализируемого вещества. Однако дополнительные трудности при их создании и эксплуатации создает зависимость значений измеряемых физических величин от ряда мешающих факторов, например давления, температуры и концентрации сопутствующих компонентов.
Анализаторы, использующие физико-химические принципы измерения, контролируют параметры, сопровождающие химическую реакцию, в которой определяемое вещество либо само участвует в этом процессе, либо оказывает существенное влияние на его ход.
Термохимические газоанализаторы-сигнализаторы
Среди методов, применяемых для определения концентрации в атмосферном воздухе горючих газов или паров горючих жидкостей, наибольшее распространение в промышленности получил термохимический метод. Сущность его заключается в измерении теплового эффекта (дополнительного повышения температуры) от реакции окисления горючих газов и паров на каталитически активном элементе датчика и дальнейшем преобразовании полученного сигнала. Датчик сигнализатора, используя тепловой эффект каталитического окисления горючих газов и паров, формирует электрический сигнал UС, пропорциональный их концентрации С с различными коэффициентами пропорциональности kп для различных веществ:
UС = kпС.
При горении различных газов и паров термохимический датчик выдает сигналы, разные по величине. Одинаковым уровням (в процентах) от нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР) различных газов и паров в воздушных смесях соответствуют неравные выходные сигналы датчика. Термохимический датчик не избирателен. Его сигнал характеризует уровень взрывоопасности, определяемый суммарным содержанием горючих газов и паров в воздушной смеси. В случае контроля совокупности горючих компонентов, в которой содержание отдельных, заранее известных веществ может колебаться от нуля до какой-то концентрации, это приводит к погрешности контроля даже при нормальных условиях. Данный фактор учтен заданием границ диапазона сигнальных концентраций и допуском на их изменение - пределом допускаемой основной абсолютной погрешности срабатывания. Пределы измерения сигнализатора -это наименьшее и наибольшее значение концентрации определяемого компонента, при котором сигнализатор осуществляет измерение с погрешностью, которая не превышает заданную.
Скачать реферат