Устройство контроля газовоздушной среды

Полезная модель относится к измерительному оборудованию в системе газового анализа и может быть использована для непрерывного контроля загазованности воздуха во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок:
- в грузовых помещениях навалочных судов, железнодорожного и автотранспорта;
- на буровых и добывающих платформах, в местах установки технологического оборудования в процессе добычи и переработки нефти и газа и т.д.
Известен газоанализатор «ссс-903», содержащий дисплейный модуль, размещенный в цилиндрическом корпусе с днищем. Корпус оснащен элементами крепления, разъемами для присоединения кабельных вводов, клеммой заземления, разъемом для подключения HART-коммуникатора или прочих совместимых устройств, гнездом для подключения измерительного модуля и съемной крышкой с прозрачным окном (см. патент RU 115071, кл. G01N 27, опубл. 20.04.2012). Недостатком данного устройства является невозможность измерения концентрации нескольких газов одновременно, а также необходимость HART-коммуникатора для считывания данных.
Известны многокомпонентные переносные рудничные газоанализаторы, например, отечественные «Микон 1Р», АКМР-М, зарубежные «Solaris» фирмы MSA, ТХ6522 компании «Тго1ех» недостатками которых является то, что они предназначены для автономного использования, а не для работы в системе газового анализа.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является газоанализатор (см. патент RU 127928, кл. G01N 27/00, опубл. 10.05.2013), включающий съемный сенсорный модуль и контроллер, газовый канал для прокачки анализируемого газа, в котором установлены несколько съемных сенсорных модулей по числу контролируемых веществ в анализируемом газе, причем съемные модули подключены к платам расширения, преобразующим выходной интерфейс модулей в удобную для обработки контроллером форму, и через платы расширения подключены к контроллеру.
Недостатками прототипа являются сложность конструкции из-за того, что каждый сенсорный модуль подключен к своей плате расширения, и физическая разобщенность конструкции, что осложняет применение прибора в сложных и опасных условиях.
Задача, на решение которой направленно заявленное техническое решение, заключается в создании устройства в едином конструктиве, которое обеспечивало бы простоту его применения во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок.
Техническим результатом от использования полезной модели является возможность непрерывного удаленного контроля параметров газовоздушной среды.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что устройство контроля газовоздушной среды с газовым каналом с датчиками газа и камерой реализовано в едином корпусе, который выполнен взрывозащищенным и оснащен съемной задней крышкой с элементами крепления, двумя взрывозащищенными кабельными вводами, клеммой заземления; при этом газовый канал оснащен съемной крышкой с двумя установленными штуцерами, а в камере, оснащенной съемной крышкой, установлены преобразователь и контроллер, закрепленные на съемной задней крышке; кроме того, электрические контакты датчиков газа через расположенную по задней стенке газового канала плату посредством сигнальных проводов соединены с соответствующими контактами на преобразователе, который, в свою очередь, подключен к контроллеру с драйвером интерфейса RS-485 и стандартным протоколом обмена ModBUS RTU.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
- Фиг. 1 - вид спереди;
- Фиг. 2 - вид сзади;
- Фиг. 3 - вид спереди со снятыми съемными крышками газового канала и камеры;
- Фиг. 4 - вид сзади со снятой съемной задней крышкой;
- Фиг. 5 - схема устройства контроля газовоздушной среды;
- Фиг. 6 - пример размещения устройства контроля газовоздушной среды в системе газового анализа,
где:
1 - взрывозащищенный корпус;
2 - газовый канал;
3 - съемная крышка газового канала;
4 - штуцеры;
5 - камера;
6 - съемная крышка камеры;
7 - взрывозащищенные кабельные вводы;
8 - клемма заземления;
9 - датчики газа.
10 - плата;
11 - преобразователь;
12 - контроллер;
13 - съемная задняя крышка;
14 - с элементы крепления.
Предлагаемое устройство контроля газовоздушной среды Фиг. 1 Фиг. 5 реализовано во взрывозащищенном корпусе 1 со съемной задней крышкой 13 с элементами крепления 14, двумя взрывозащищенными кабельными вводами 7, клеммой заземления 8. В корпусе 1 размещены газовый канал 2 со съемной крышкой 3 с установленными на ней штуцерами 4 и камера 5 со съемной крышкой 6. По задней стенке газового канала 2 расположена плата 10 с установленными на ней датчиками газа 9.
8 камере 5 на съемной задней крышке 13 установлены преобразователь 11 и контроллер 12 с драйвером интерфейса RS-485 и стандартным протоколом обмена ModBUS RTU. Электрические контакты датчиков газа
9 через плату 10 посредством сигнальных проводов соединены с соответствующими контактами на преобразователе, который, в свою очередь, подключен к контроллеру. Плата 10, преобразователь 11 и контроллер 12 заземлены на корпус 1, который заземлен посредством клеммы заземления 8.
Устройство контроля газовоздушной среды размещают с помощью элементов крепления 14 в системе газового анализа Фиг. 6, присоединяя один из штуцеров 4 к линии подачи анализируемого воздуха, а другой к побудителю расхода. Устройство подключают к АРМ системы газового анализа через взрывозащищенные кабельные вводы 7 с помощью линий связи по каналу RS-485 с протоколом ModBUS RTU и линии питания с напряжением 24 В. АРМ собирает и отображает полученные данные.
Устройство контроля газовоздушной среды работает следующим образом.
Устройство через взрывозащищенные кабельные вводы 7 соединяют с АРМ системы газового анализа с помощью линий связи по каналу RS-485 с протоколом ModBUS RTU, а по линии питания подают напряжение 24 В. Перед началом работы контроллер 12 через преобразователь 11 проводит процедуру инициализации датчиков газа 9, а далее - периодический последовательный опрос датчиков газа 9 контроллером 12 через преобразователь 11. Анализируемый воздух подают в газовый канал 2 через штуцеры 4. Данные, полученные при проведении опроса датчиков газа 9, сохраняют в оперативной памяти контроллера 12. Устройство контроля газовоздушной среды, при получении запроса от АРМ системы газового анализа, передает ему данные из оперативной памяти контроллера 12 по каналу связи RS-485 по протоколу ModBUS RTU.
В качестве датчиков газа 9 могут быть использованы различные датчики с цифровым и аналоговым выходом. Платы преобразователя 11 и контроллера 12 построены с использованием широко распространенных элементов. Устройство контроля газовоздушной среды может применяться как во взрыво-, пожароопасных, так и в безопасных зонах, для установки внутри и вне помещений, подключаясь через широко распространенный канал связи RS-485 с протоколом ModBUS RTU к системе сбора данных.