УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА УТЕЧЕК ИЗ ОБОРУДОВАНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО ПОД ДАВЛЕНИЕМ, И КОНТРОЛЯ ЗА КОНЦЕНТРАЦИЕЙ СРЕДЫ УТЕЧЕК

Полезная модель относится к устройствам для сбора утечек и контроля за концентрацией среды утечек из реакторов, колонн, теплообменников и другого оборудования, работающего под давлением. На производстве достаточно сложной проблемой является загазованность производственных помещений и наружных установок. Очагами загазованности являются места присоединения к оборудованию люков, крышек, штуцеров, муфт, бобышек, а также разгерметизация оборудования вследствие различных повреждений.
К крупным очагам загазованности относятся также насосы, обслуживающие пожаро-взрывоопасные технологические установки. Причем известно, что насосы чаще всего устанавливают под оборудованием или в непосредственной близости. Например, утечка перекачиваемой жидкости через торцовое уплотнение одного насоса по нормам допустима до 0,03 л/час, а для мягкого сальника допустима 3...10 л/ч. При нарушении герметичности, а также при выходе из строя уплотнения, утечка резко возрастает.
Известен способ определения момента и места утечки продукта из трубопровода с полой герметичной оболочкой (патент РФ №2184306, МПК F17Д 5/02, дата подачи заявки 28.02.2000 г.).
Способ осуществляется следующим образом: перекачиваемый продукт, попадая через повреждение в полости оболочки, вызывает резкое увеличение давления в полости оболочки в месте утечки, при этом волна повышенного давления распространяется со скоростью звука в воздухе по полости герметичной оболочки в обе стороны от места утечки.
U
T
Зная скорость звука () и регистрируя датчиками время () прихода волны повышенного деления в начало и конец трубопровода, можно определить место возникновения утечки по формуле:
х
L
ΔT
где  - координата утечки, - длина контролируемого участка трубопровода;  - время, прошедшее между моментами регистрации волны повышенного давления датчиками на разных концах трубопровода.
Недостаток этого изобретения - невозможность регистрировать утечки в небольших количествах через уплотнительные устройства и незначительные сквозные повреждения.
Известно устройство для сбора утечек и контроля за состоянием трубопровода (Заявка на изобретение №96106281, МПК F17Д 5/02, дата подачи заявки 01.04.1996 г.).
Устройство включает мерную емкость, соединенную трубопроводом малого сечения с замкнутым пространством, сооруженным вокруг магистрального трубопровода, отличающееся тем, что каждый стык труб магистрального трубопровода снабжен охватывающим его быстроразъемным кожухом. Он выполнен из двух половин желобообразного кольца, имеющих, с одной стороны, шарнирное соединение, с другой - защелку с размещенным в нижней части кожуха сливным патрубком. Все кожухи соединены гибким трубопроводом малого сечения с мерной накопительной емкостью.
Недостаток данного устройства в том, что оно предназначено для сбора утечек жидкости, а не газа.
Предлагаемое устройство решает техническую задачу сбора утечек из оборудования, работающего под давлением, а также обеспечивает контроль за концентрацией среды утечек, особенно в закрытых производственных помещениях.
Поставленная задача решается следующим образом. Устройство для сбора утечек из оборудования, работающего под давлением, включающее систему сбора утечек, отличающееся тем, что над оборудованием установлен купол, а под ним размещен газоанализатор, наверху купола имеются всасывающие вентиляторы, соединенные с пространством под куполом.
Высота купола должна обеспечивать размещение под куполом газоанализатора. При этом линия окружности, образующей основание купола, должна быть на одном уровне с верхней частью оборудования или ниже этого уровня, насколько позволяют конструктивные особенности оборудования.
Диаметр основания купола должен превышать на два метра диаметр или максимальный линейный размер оборудования в плане, работающего под давлением.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом, на котором приведено устройство для сбора утечек из оборудования, работающего под давлением, и контроля за концентрацией среды утечек.
На фигуре обозначены: оборудование, работающее под давлением - 1, купол - 2, вентиляторы - 3, газоанализатор - 4.
Для обеспечения сбора утечек предложена система, включающая купол (2) и вентиляторы (3), а для контроля над концентрацией среды утечек установлен газоанализатор (4), включающий датчики и аналитические средства.
В системе сбора утечек, очень важно определить диаметр основания купола (2) и место его расположения. Купол (2) предлагается выполнять, например, в виде усеченного конуса, причем, чем больше угол при основании усеченного конуса, тем лучше образуется направленный поток. А диаметр основания купола (2) должен превышать на два метра диаметр или максимальный линейный размер оборудования в плане (1),
работающего под давлением. Купол (2) крепится на оборудовании (1) с помощью кронштейнов.
Линия окружности, образующей основание купола, должна быть на одном уровне с верхней частью оборудования или ниже этого уровня.
Всасывающие вентиляторы (3) установлены на куполе (2) и соединены с подкупольным пространством. Если диаметр и высота оборудования (1) достаточно большие, а среда имеет высокий удельный вес, то желательно использовать несколько вентиляторов, располагающихся по окружности на куполе (2).
В подкупольном пространстве перед вентиляторами (3) (вентилятором) установлен газоанализатор (4), состоящий из первичных датчиков, аналитических средств для оценки степени концентрации газовых фракций утечек.
Работа устройства заключается в следующем. Загазованность производственных помещений и наружных установок образуется из-за утечек в местах присоединения люков, крышек, штуцеров, муфт, бобышек к оборудованию (1), работающих под давлением, а также из-за разгерметизации вследствие сквозных повреждений.
Наибольшую загазованность вносят насосы, которые, как правило, устанавливаются вблизи оборудования (1). Среда утечек представляют собой газ или смесь газов. Чтобы собрать среду утечек, нужно создать направленный поток воздуха.
При включении вентиляторов (3) в местах забора воздуха, под куполом образуется разряженное пространство, в него устремляется воздух с нижних слоев, захватывая среду утечек и чем больше мощность вентилятора, тем выше скорость потока воздуха и, следовательно, полнее собирается среда утечек. Стрелками показано направление движения воздуха при включенном вентиляторе.
Поток воздуха вместе со средой утечек попадает в подкупольное пространство, а затем через вентиляторы (3) выбрасывается в атмосферу.
В случае если газоанализатор (4) покажет опасную концентрацию газовых фракций в подкупольном пространстве, на пульт управления или в автоматизированную систему управления технологическим процессом подается сигнал для принятия соответствующих мер.
Для оценки возможности применения данного устройства были выполнены расчеты и проведены исследования на моделях. Результаты показали высокую надежность образования направленного потока воздуха, высокую степень сбора и контроля среды утечек.
Известно, что осуществление контроля над какими-либо параметрами, характеризующими проявление недопустимых событий, явлений или процессов, например, над утечками опасных веществ из герметичных аппаратов, и своевременное принятие необходимых мер, повышает уровень безопасности. Уровень безопасности характеризуется вероятностью возникновения аварии или катастрофы или риском, который дополнительно учитывает последствия.
Отсюда следует логический вывод: если повысить уровень сбора и контроля утечек опасных веществ, и тем самым своевременно предотвратить значительные утечки, когда при определенной концентрации опасного вещества может произойти самопроизвольное возгорание или взрыв или удушение (отравление) людей, и принять меры по защите, то снизится вероятность возникновения аварии или катастрофы.
Использование данного устройства позволяет осуществить непрерывный или периодический контроль (мониторинг) состояния среды в подкупольном пространстве, предупредить образование критических концентраций взрывопожароопасных газов и ядовитых веществ и тем самым снизить вероятность возникновения аварий и катастроф.