ПЕРЕНОСНОЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР

Заявленная полезная модель относится к аналитической технике, в частности к переносным устройствам для анализа газов, используемым для анализа газов в водоканализационных колодцах водопроводно-канализационных систем, а также в туннелях, шахтах, котлованах, цистернах, трюмах, в иных емкостях или закрытых помещениях, где горючие или токсичные газы представляют угрозу здоровью работников.
Известны переносные газоанализаторы, содержащие узел отбора анализируемого газа, фильтр, измерительную камеру с чувствительным элементом, например сорбционным, побудитель расхода и поглотитель, соединенные в циркуляционный контур, а также измерительное устройство, соединенное с чувствительным элементом, (см., например, авт. св. СССР №1430883)
Работа этих устройств основана на непрерывной продувке анализируемого газа, измерении и индикации количественных характеристик состава анализируемого газа.
Недостатком этих устройств является низкая надежность и точность измерений, связанные с неконтролируемыми изменениями во времени метрологических характеристик чувствительного элемента.
Известны также переносные газоанализаторы, содержащие узел отбора анализируемого газа, фильтр, измерительную камеру с чувствительным элементом, побудитель расхода и поглотитель, соединенные в циркуляционный контур, измерительное устройство, соединенное с чувствительным элементом, в котором между измерительной камерой и поглотителем установлено калибрующее устройство, выполненное в виде проточной камеры, в которой расположен подсоединенный к источнику питания нагревательный элемент, покрытый термически нестойким материалом, выделяющим при нагревании определенный компонент (см., например, авт. св. СССР №1793349).
Недостатком известных газоанализаторов является то, что они содержат узел отбора анализируемого газа, состоящий из шланга и побудителя расхода, например, насоса или резиновой груши. При его использовании рабочий перед спуском в колодец опускает в колодец шланг и при помощи насоса или резиновой груши производит отбор пробы воздуха для анализа. Далее в случае отсутствия загазованности, рабочий вместе с газоанализатором спускается в колодец, при этом страхующие его на поверхности члены бригады не имеют возможности
контролировать загазованность в колодце, что существенно снижает безопасность проведения ремонтно-профилактических работ в водоканализационных колодцах.
Наиболее близким к заявленному в качестве полезной модели переносному газоанализатору по совокупности существенных признаков является переносной газоанализатор, выполненный двухмодульным, при этом в одном из модулей расположены хотя бы один чувствительный элемент-датчик, измерительное устройство и блок светозвуковой сигнализации, а в другом модуле расположены источник электрической энергии и блок светозвуковой сигнализации, причем измерительное устройство соединено с чувствительными элементами-датчиками, блоками светозвуковой сигнализации и источником электрической энергии.
(см. патент РФ №43081 на полезную модель)
Указанный известный переносной газоанализатор обеспечивает высокую безопасность проведения работ в водоканализационных колодцах и обеспечивает выполнение определенных требований, предъявляемых к использованию технических средств (газоанализаторов или газосигнализаторов), обеспечивающих безопасность проведения работ в водоканализационных колодцах "Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства", введенными в действие с 01.01.03 г. Согласно этим правилам перед спуском в колодец необходимо проверить воздушную среду в колодце на загазованность, независимо от результатов проверки на загазованность спуск работника в колодец без газосигнализатора запрещается, в процессе работы в колодце необходимо постоянно проверять воздушную среду на загазованность, контроль за загазованностью в колодце должен осуществляться на поверхности одним из членов бригады, работающим на поверхности. Таким образом, прибор, полностью соответствующий требованиям Межотраслевых правил, должен: - контролировать загазованность в колодце как до начала работ в нем, так и после спуска в колодец на протяжении всего времени работ в нем, а в случае возникновения опасной ситуации выдавать тревожные сигналы как работнику в колодце, так и страхующему его на поверхности члену бригады.
Выполнение переносного газоанализатора двухмодульным позволяет сделать один из них, предназначенный для спуска в колодец вместе с работником и обычно называемый измерительным спускаемым модулем, легким и компактным, т.к. в нем размещают только чувствительные элементы-датчики, измерительное устройство и блок светозвуковой сигнализации. При этом другой модуль, который остается на
поверхности и обычно называется транспортным, и в котором размещают источник электрической энергии, как правило, аккумулятор (самый тяжелый элемент), и второй блок светозвуковой сигнализации, обеспечивает контроль за загазованностью в колодце работником, работающим на поверхности.
Двухмодульная конструкция газоанализатора позволяет осуществлять контроль за состоянием воздушной среды в водоканализационном колодце, как внутри водоканализационного колодца - сигнализация на спускаемом модуле, так и с поверхности земли - сигнализация на транспортном модуле, одновременно. Такая дублирующая светозвуковая сигнализация обеспечивает предупреждение не только работающего внутри водоканализационного колодца, но и страхующего его на поверхности. Это позволяет, в случае возникновения опасной ситуации, экстренно эвакуировать работающего из водоканализационного колодца, например, вытащив его из колодца посредством страховочного троса.
Размещение чувствительных элементов датчиков в спускаемом модуле позволяет разместить их непосредственно в водоканализационном колодце, благодаря чему обеспечивается быстрота срабатывания и высокая надежность работы газоанализатора.
Однако, несмотря на вышеперечисленные достоинства, известный газоанализатор имеет следующие недостатки:
- на измерительном спускаемом модуле отсутствует информация о том, что газоанализатор постоянно включен и исправен;
В результате рабочий, находящийся в колодце, вынужден полагаться только на добросовестность страхующего рабочего на поверхности, который должен контролировать работу газоанализатора по информации на транспортном модуле, расположенном на поверхности у колодца.
- отсутствует двухсторонняя связь (в т.ч. голосовая) между работающим в колодце и наблюдающим (страхующим) на поверхности у колодца;
В известном газоанализаторе имеется кнопка обратной связи, расположенная на спускаемом модуле, однако для обеспечения полноценной связи между рабочим в колодце и наблюдающим (страхующим) на поверхности у колодца этого недостаточно. Т.к. сигнал можно подать только из колодца на поверхность, то связь является односторонней и предназначена только для привлечения внимания наблюдающего. Учитывая, что колодцы могут достигать глубины 50 метров, отсутствие двухсторонней связи (в т.ч. голосовой) между рабочим в колодце и
наблюдающим на поверхности существенно снижает уровень безопасности выполнения работ.
- отсутствует возможность передачи сигнала тревоги на поверхность земли по беспроводному каналу связи.
Хотя известный газоанализатор имеет тревожную сигнализацию как на спускаемом модуле, так и на транспортном модуле, при этом сигнал тревоги подается одновременно на оба модуля, этого может оказаться недостаточно, т.к. наблюдающий (страхующий) может нарушить правила, отвлечься или покинуть место рядом с колодцем и транспортным модулем и не услышать сигнал тревоги.
Задачей заявленной полезной модели является создание переносного газоанализатора, обеспечивающего более высокую безопасность проведения ремонтно-профилактических работ в водоканализационных колодцах по сравнению с известными газоанализаторами.
Задача решена путем создания переносного газоанализатора, выполненный в виде двух модулей, один из которых измерительный спускаемый, а другой транспортный, при этом в измерительном спускаемом модуле расположены хотя бы один чувствительный элемент-датчик, измерительное устройство и блок светозвуковой сигнализации, а в транспортном модуле расположены источник электрической энергии и блок светозвуковой сигнализации, причем измерительное устройство соединено с чувствительными элементами-датчиками, блоками светозвуковой сигнализации и источником электрической энергии, в котором согласно полезной модели, измерительный спускаемый модуль, снабжен светодиодным датчиком (индикатором), сигнализирующим о включении газоанализатора в рабочее состояние и его исправном функционировании.
Целесообразно, чтобы переносной газоанализатор был снабжен симплексным переговорным устройством, один из блоков связи которого расположен в измерительном спускаемом модуле, а другой блок связи которого расположен в транспортном модуле и, предпочтительно, выполнен в виде выносной проводной гарнитуры.
Симплексное переговорное устройство позволяет рабочему в колодце и наблюдающему на поверхности общаться голосом, а не только подавать сигнал тревоги на поверхность, что существенно повышает безопасность проведения работ.
Целесообразно, чтобы переносной газоанализатор был снабжен дополнительным модулем тревожной сигнализации, содержащим смонтированные в едином корпусе
приемник радиосигнала, блок питания и блок светозвуковой сигнализации, и передатчиком радиосигнала, который расположен в транспортном модуле и соединен с источником электрической энергии и блоком светозвуковой сигнализации в транспортного модуле.
Наличие дополнительного модуля тревожной сигнализации, расположенного отдельно и возможно на значительном расстоянии от транспортного модуля и связанного радиосвязью с блоком светозвуковой сигнализации транспортного модуля повышает безопасность проведения работ в колодце, т.к. при возникновении опасной ситуации в колодце сигнал тревоги звучит не только в колодце на спускаемом модуле, на поверхности в непосредственной близости у колодца в транспортном модуле, но и на поверхности в удалении от колодца на дополнительном модуле тревожной сигнализации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на Фиг.1 изображена блок-схема переносного газоанализатора.
Переносной газоанализатор содержит измерительный спускаемый модуль 1 и остающийся на поверхности, так называемый, транспортный модуль 2. В спускаемом модуле 1 расположены чувствительные элементы-датчики, регистрирующие концентрацию определенных компонентов анализируемого газа и объединенные в блок 3, оборудованный фильтром (фильтр на чертеже не показан). В состав чувствительных элементов датчиков входит, по меньшей мере один, датчик контроля контакта с водой 4. В спускаемом модуле 1 расположено также измерительное устройство, состоящее из блока аналоговой обработки 5 и блока цифровой обработки 6 сигналов чувствительных элементов-датчиков 3 и датчика контроля контакта с водой 4, блок светозвуковой сигнализации 7 и кнопка обратной связи 8, при этом чувствительные элементы-датчики, объединенные в блок 3 и датчик контроля контакта с водой 4 соединены с блоком аналоговой обработки 5 измерительного устройства, связанным с блоком цифровой обработки измерительного устройства 6, последний связан с блоком светозвуковой сигнализации 7. Кнопка обратной связи 8 соединена с блоком светозвуковой сигнализации 10 транспортного модуля 2 и блоком 7.
В транспортном модуле 2 расположен источник электрической энергии - аккумуляторный блок 9, блок светозвуковой сигнализации 10 и жидкокристаллический дисплей 11, при этом блок светозвуковой сигнализации 10 и жидкокристаллический дисплей 11 соединены соответственно с блоком 7 и с
блоком 6, расположенными в спускаемом модуле 1, а также с аккумуляторным блоком 9, кроме того блок светозвуковой сигнализации 10 соединен с кнопкой обратной связи 8.
Данное соединение предпочтительно выполнено так, что блоки 7 и 10 параллельно связаны с блоком 6.
С аккумуляторным блоком 9 также соединены расположенные в спускаемом модуле 1 чувствительные элементы-датчики, объединенные в блок 3, датчик контроля контакта с водой 4, блоки 5, 6 и 7.
Измерительный спускаемый модуль 1, снабжен также светодиодным датчиком (индикатором) 12, сигнализирующим о включении газоанализатора в рабочее состояние и его исправном функционировании, и блоком связи симплексного переговорного устройства 13, второй блок связи которого выполнен в виде выносной проводной гарнитуры и расположен в транспортном модуле 2. Светодиодный датчик (индикатор) 12 и симплексное переговорное устройство 13 соединены с аккумуляторным блоком 9.
Транспортный модуль 2 снабжен также радиопередатчиком 14, соединенным с блоком светозвуковой сигнализации 10 и аккумуляторным блоком 9.
Измерительный спускаемый модуль 1 и остающийся на поверхности транспортный модуль 2 связаны соединительным кабелем 15, который обеспечивает подачу электропитания на спускаемый модуль 1, информационный обмен между спускаемым модулем 1 и транспортным модулем 2, а также механическую (физическую) связь между спускаемым 1 и транспортным 2 модулями.
Транспортный модуль 2 предназначен для хранения и переноски спускаемого модуля 1, соединительного кабеля 15 и сменного аккумуляторного блока 9, а также для отображения на жидкокристаллическом дисплее 11 текущей информации о состоянии контролируемой газовой среды, выдачи тревожной светозвуковой сигнализации в случае возникновения опасной ситуации в контролируемой зоне или при нажатии кнопки обратной связи 8.
Переносной газоанализатор снабжен дополнительным модулем 16 тревожной сигнализации, содержащим смонтированные в едином корпусе приемник радиосигнала 17, блок питания 18 и блок светозвуковой сигнализации 19, при этом приемник радиосигнала 17 и блок светозвуковой сигнализации 19 соединены между собой и с блоком питания 18.
В качестве входящих в состав переносного газоанализатора комплектующих: чувствительных элементов-датчиков 3 и 4, блоков аналоговой 5 и цифровой 6 обработки сигналов чувствительных элементов-датчиков 3 и 4, блоков светозвуковой сигнализации 7 и 10, жидкокристаллического дисплея 11 и аккумуляторного блока 9 могут быть использованы стандартные выпускаемые промышленностью элементы, блоки, предназначенные для выполнения соответствующих функций. Например, в качестве аккумуляторного блока 9 предпочтительно использовать аккумуляторы стандарта R14 или LR14, расположенные во взрывозащищенном сменном аккумуляторном блоке. В качестве симплексного переговорного устройства можно использовать, например, «переговорное устройство», описанное в статье Прожилова А.В. «Переговорное устройство» см. журнал «Радио» №5, 2002 г. В качестве модуля тревожной сигнализации можно использовать описанные в литературе: Дьяконов П.Л. и др., «Электронные средства связи», М., издательство «Салон-Пресс», 2005 г.
Переносной газоанализатор работает следующим образом.
Перед спуском в водоканализационный колодец рабочий опускает в него спускаемый модуль 1, контролируя по сигналу датчика контроля контакта с водой 4 глубину погружения модуля 1 так, чтобы спускаемый модуль 1 не погрузился в воду, если она имеется в водоканализационном колодце. На жидкокристаллическом дисплее 11 транспортного модуля 2 отображается состояние контролируемой воздушной среды в водоканализационном колодце. Если опасная загазованность воздушной среды в водоканализационном колодце отсутствует, о чем также свидетельствует отсутствие тревожной светозвуковой сигнализации на блоках 7 и 10, то рабочий спускается в водоканализационный колодец и приступает к работе.
В течение всего времени проведения работ переносной газосигнализатор остается включенным и проводится непрерывный контроль загазованности воздушной среды в водоканализационном колодце чувствительными элементами-датчиками, объединенными в блок 3. Сигнал датчиков блока 3 обрабатывается блоками 5 и 6 и поступает на жидкокристаллический дисплей 11. В случае превышения допустимых пределов загазованности сигнал датчиков блока 3, обработанный в блоках 5 и 6, запрограммированных на превышение этих допустимых пределов, поступает также на блоки светозвуковой сигнализации 7 и 10, которые выдают световой и звуковой сигналы тревоги, как внутри водоканализационного колодца на спускаемом модуле 1, так и на поверхности на транспортном модуле 2. Сигнал тревоги поступает также на
радиопередатчик 14, который передает его на приемник радиосигнала 17, расположенный в модуле 16 тревожной сигнализации.
Таким образом, сигнал тревоги получают как находящийся в водоканализационном колодце рабочий, так и страхующий его на поверхности член бригады, а также принимается и озвучивается на модуле 16 тревожной сигнализации, находящимся на некотором удалении от водоканализационного колодца.
В случае возникновения непредвиденной ситуации в водоканализационном колодце находящийся в нем рабочий может нажать кнопку обратной связи 8 и подать через блок 10 тревожный светозвуковой сигнал на поверхность страхующему его члену бригады. Либо воспользоваться симплексным переговорным устройством 13 и переговорить со страхующим его на поверхности членом бригады, а не только передавать сигнал тревоги на поверхность. Связь между блоками симплексного переговорного устройства 13 осуществляется по кабелю, соединяющему спускаемый 1 и транспортный 2 модули.
Переносной газоанализатор работает полностью автоматически. Контроль и информацию о включении переносного газоанализатора в рабочее состояние обеспечивает светодиодным датчиком (индикатором) 12, сигнализирующий о включении газоанализатора в рабочее состояние.
Каждый раз после включения газосигнализатора согласно микропроцессорной программе проводится самотестирование правильности функционирования газоанализатора и его автоматическая калибровка, что исключает ложное срабатывание светозвуковой сигнализации.
Спускаемый модуль 1 благодаря соединительному кабелю 15 имеет возможность удаления от транспортного модуля 2 на расстояние до 15 м и более. Чувствительные элементы-датчики располагаются в спускаемом модуле 1, в котором и происходит анализ воздушной среды. Спускаемый модуль 1 обычно снабжают специальным креплением для подвешивания его внутри водоканализационного колодца (на рабочем месте), что освобождает руки работающего и не сковывает его движения.
Спускаемый модуль 1 вместе с соединительным кабелем 15 легко извлекаются и укладываются в полость внутри транспортного модуля 2, что делает переносной газоанализатор компактным при транспортировке.
Заявленный переносной газоанализатор, в отличие от известных газоанализаторов, обеспечивает автоматический контроль за содержанием воздушной
среды, в т.ч. за содержанием горючих углеводородных газов, паров горючих жидкостей и их смесей, а также кислорода и окиси углерода, одновременно, как в рабочей зоне, например, внутри водоканализационных колодцев, так и на поверхности. При возникновении опасности, когда концентрация, хотя бы одного из контролируемых газов выходит за пределы рекомендуемых норм, газоанализатор выдает четкие звуковые и световые сигналы, одновременно как в рабочей зоне, так и на ее поверхности, обеспечивая тем самым выполнение определенных требований, предъявляемых к использованию технических средств (газоанализаторов или газосигнализаторов), обеспечивающих безопасность проведения работ в водоканализационных колодцах "Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации водопроводно-канализационного хозяйства", введенными в действие с 01.01.03 г., согласно которым перед спуском в колодец необходимо проверить воздушную среду в колодце на загазованность (п.5.2.7 б);
независимо от результатов проверки на загазованность спуск работника в колодец без газосигнализатора запрещается (п.5.2.7 б);
в процессе работы в колодце необходимо постоянно проверять воздушную среду на загазованность с помощью газоанализатора (п.5.2.7 г);
контроль за загазованностью в колодце должен осуществляться на поверхности одним из членов бригады, работающим на поверхности (п.5.2.4).
Таким образом, заявленный газоанализатор, полностью соответствует требованиям новых Межотраслевых правил и обеспечивает контроль загазованности в водоканализационных колодцах как до начала работ в нем, так и после спуска в колодец на протяжении всего времени работ в нем, а в случае возникновения опасной ситуации выдает тревожные сигналы как работнику в колодце, так и страхующему его на поверхности члену бригады.