УСТРОЙСТВО УСТРАНЕНИЯ АВАРИЙНОГО ВЫБРОСА

Полезная модель относится к автоматическим средствам контроля оптической плотности жидких и газообразных сред и может быть использована в системах фильтрации сточных вод.
Аварийный выброс может представлять сгусток неоднородной жидкости, содержащей загрязняющие вещества, у которого, например, оптическая плотность на определенном ограниченном интервале времени отличается от оптической плотности контролируемой среды. Такие сгустки могут возникать только в аварийной ситуации, при которой, например, разгерметизируется какое-либо оборудование на объекте контроля, приводящей к сбросу загрязняющих веществ в систему стоков и фильтрации, которая, как правило, не предназначена для очистки воды от этих веществ. При наличии в системе фильтров последние могут выйти из строя или не полностью отфильтровать загрязняющие вещества, что приведет к проникновению их в окружающую среду (водоем).
Известны устройства, позволяющие обнаружить и устранить попадание аварийного выброса загрязняющих веществ в систему фильтрации и далее в окружающую среду, например, устройство для определения содержания нефтепродуктов в воде (патент РФ № 2022244, МПК G01N 15/06, опубл. 30.10.1994).
Устройство содержит контролируемую жидкость, трубопроводную коммуникацию, измерительные датчики, фильтр-сепаратор, электроклапаны, блок обработки сигналов. В случае аварийного выброса нефтепродуктов измерительный сигнал поступает на блок обработки, с выхода которого выдается сигнал на закрытие первого электроклапана, который прекратит поступление воды на фильтр, тем самым исключит его аварийную работу, и выдает сигнал на открытие второго электроклапана, через который начинает протекать исследуемая жидкость.
Недостатком устройства является низкая надежность контроля, так как при несвоевременном закрытии первого электроклапана аварийный выброс может проникнуть в систему фильтрации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для устранения аварийного выброса (патент РФ №105456 МПК 7: G01N 15/06; опубл. 10.06.2011. Бюл. №16). Устройство содержит канал движения контролируемой среды с установленным в нем оптоэлектронным датчиком, который соединен с блоком обработки и управления, отвод, расположенный после оптоэлектронного датчика, элементы блокировки движения контролируемой среды, установленные в канале и отводе, на выходе канала движения контролируемой среды установлен фильтр очистки, а на выходе отвода расположен блок утилизации. В результате анализа эталонной и текущей оптической плотности контролируемой среды производится устранение аварийного выброса путем отведения загрязненной жидкости в отстойник и перекрытия канала, через который жидкость попадает в систему фильтрации и далее в окружающую среду.
Недостатком данного устройства является низкая надежность мониторинга контролируемой среды из-за возможности несвоевременного закрытия задвижки в канале движения жидкости перед фильтром очистки и попадания загрязняющего вещества в систему фильтрации и далее в окружающую среду. Вместе с тем, при установке задвижки в отводе на достаточно большом расстоянии от первого датчика, при котором за время перемещения жидкости от этого датчика до задвижки она надежно откроется, в отстойник за это время успеет пройти большое количество «чистой» жидкости, что необоснованно увеличивает объем отстойника.
Задача полезной модели - повышение надежности работы устройства за счет определения скорости движения контролируемой среды и своевременного переключения задвижек при различном напоре жидкости в канале движения контролируемой среды.
Технический результат заключается в увеличении срока службы фильтра очистки. Срок службы увеличивается путем снижения вероятности проникновения фрагментов сгустка в систему фильтрации, а также снижении количество технической («чистой») воды, уходящей в отстойник в процессе прохождения сгустка (загрязнения). Это позволяет уменьшить объем отстойника и дополнительно снизить затраты на очистку его содержимого.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве устранения аварийного выброса, содержащем канал движения контролируемой среды с установленным в нем первым оптоэлектронным датчиком, который соединен с блоком обработки и управления, расположен отвод, а также элементы блокировки движения контролируемой среды, которые установлены в канале и отводе, и расположены после места расположения отвода и соединенные с блоком обработки и управления. На выходе канала движения контролируемой среды установлен фильтр очистки, а на выходе отвода установлен второй оптоэлектронный датчик, соединенный с блоком обработки и управления, после которого расположен блок утилизации. В канале движения контролируемой среды между первым оптоэлектронным датчиком и отводом установлен третий оптоэлектронный датчик, соединенный с блоком обработки и управления.
На фигуре показана структурная схема устройства для устранения аварийного выброса.
Устройство содержит контролируемую среду 1, канал 2 движения контролируемой среды, например, трубопровод, первый оптоэлектронный датчик 3, установленный в канале 2, и состоящий как минимум из одного источника и одного приемника излучения, блок обработки и управления 4, например, на базе микроконтроллера, связанный с первым оптоэлектронным датчиком 3, отвод (ответвление) 5 от канала 2, расположенный после места установки первого оптоэлектронного датчика 3, элементы 6, 7 блокировки движения контролируемой среды, например, задвижки, установленные в канале 2 и отводе 5 соответственно.
Элемент 6 расположен после места расположения отвода, а управляющие входы элементов 6 и 7 соединены с первым и вторым выходами блока обработки и управления 4, фильтр очистки 8, установленный на выходе канала движения контролируемой среды, на выходе отвода 5 после элемента блокировки 7 установлены второй оптоэлектронный датчик 9, соединенный со вторым входом блока обработки и управления 4, и блок утилизации 10 (резервуар, отстойник) загрязненной контролируемой среды; в канале движения контролируемой среды 2 между первым оптоэлектронным датчиком 3 и отводом 5 на определенном расстоянии от элементов блокировки движения контролируемой среды установлен третий оптоэлектронный датчик 11, соединенный с третьим входом блока обработки и управления 4.
Устройство работает следующим образом.
0
c
0
c
0
c
В блоке обработки и управления 4 установлены значения эталонной оптической плотности контролируемой среды и допустимые отклонения от нее. В процессе мониторинга в блоке 4 производится непрерывное сравнение текущей оптической плотности среды, полученной в результате обработки сигналов, поступающих от оптоэлектронных датчиков 3 и 11, и эталонной оптической плотности контролируемой среды. Кроме этого, в блок 4 внесена информация о расстоянии L между датчиками 3 и 11. В блоке обработки и управления 4 по времени прохождения t контролируемой среды между датчиками 3 и 11, расположенными на фиксированном и заданном расстоянии L друг от друга, вычисляется скорость V=L/t движения среды. В нормальном состоянии, когда оптическая плотность среды не превышает допустимого порогового значения, задвижка 6 открыта, а задвижка 7 закрыта. При этом контролируемая среда, например вода, проходя через фильтр очистки 8, поступает в окружающую среду (водоем).
1
1
c
перекл.
з
0
1
c
перекл.
з
В случае выхода величины текущей оптической плотности за допустимый порог, что может произойти при аварийном выбросе на объекте контроля (предприятии), с блока обработки и управления 4 через рассчитанное с его помощью время подаются управляющие сигналы на закрытие задвижки 6 (первый выход блока 4) и открытие задвижки 7 (второй выход блока 4). Своевременная подача управляющих сигналов при различных напорах в канале перемещения контролируемой среды обеспечивается введением датчика 11. Начало переключения заслонок 6 и 7 определяется следующим образом. Известно время прохождения аварийным выбросом расстояния L от датчика 11 до заслонки 6. Оно равно соответственно L/V. Это время должно быть уменьшено на время переключения заслонки t и время задержки t, обеспечивающее надежность окончания (завершения) переходных процессов при переключении, то есть начало переключения заслонок наступает после фиксации начала аварийного выброса (сгустка) датчиком 11 через время t=L/V-t-t.
c
перекл.
з
Поскольку известны скорость V движения контролируемой среды и интервалы времени ее перемещения от датчика 11 до заслонок 6 и 7, на элементы 6 и 7 с блока 4 своевременно, учитывая инерционность их работы (время переключения t и t), подаются управляющие сигналы. В результате загрязняющее вещество вместе с контролируемой средой поступает через отвод 5 в отстойник 10 для дальнейшей утилизации и не проходит в систему очистки (фильтр очистки 8) и далее в окружающую среду. Открытие заслонки 7 по времени, рассчитанном в блоке 4, позволяет снизить количество «лишней» незагрязненной жидкости, попадающей в отстойник 10.
1
з
перекл
max
max
Расстояние L от места установки третьего оптоэлектронного датчика 11 до элементов блокировки движения контролируемой среды 6 и 7 должно быть не менее, чем (t+t)V, где V - максимально возможная скорость движения контролируемой среды.
При восстановлении через определенный интервал времени эталонного значения текущей оптической плотности контролируемой среды (окончание аварийного выброса) задвижки возвращаются в нормальное положение (задвижка 6 открыта, задвижка 7 закрыта). Для повышения достоверности определения момента окончания поступления загрязняющих веществ от аварийного выброса в отстойник 10 и недопустимости их проникновения в окружающую среду используется оптоэлектронный датчик 9, аналогичный датчикам 3 и 11. Сигнал с датчика 9, пропорциональный оптической плотности контролируемой среды в отводе 5 после места расположения заслонки 7, поступает на второй вход блока обработки и управления 4, который выдает управляющий сигнал на открытие заслонки 6 только в том случае, если оптическая плотность контролируемой среды после прохождения заслонки 7 восстановит свое эталонной значение.
Таким образом, по сравнению с известными техническими решениями предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы за счет определения скорости движения контролируемой среды и своевременного переключения задвижек при различном напоре жидкости в канале движения контролируемой среды.
Увеличивается срока службы фильтра очистки, за счет снижения вероятности проникновения фрагментов сгустка в систему фильтрации. Кроме этого, снижается количество технической («чистой») воды, уходящей в отстойник, после окончания прохождения сгустка (загрязнения), что позволяет уменьшить объем отстойника и тем самым снизить затраты на очистку (утилизацию) его содержимого.
Работоспособность предложенного устройства для устранения аварийного выброса была проверена на экспериментальном макете. В качестве оптоэлектронного датчика использовалась оптопара, состоящая из лазерного диода с длиной волны 0,632 мкм, и фотодиода типа КДФ110А. В качестве элементов блокировки перемещения контролируемой среды по трубопроводу и отводу использовались электромагнитные клапаны.