СПОСОБ И СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОПАСНОСТИ ВЗРЫВА ГАЗОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD AND SYSTEM FOR AVOIDING EXPLOSION OF GAS-DRIVEN VEHICLE

Изобретение относится к области безопасности газовых транспортных средств, например газотурбовозов, использующих в качестве топлива горючие газы, например природный, и имеющих в своем составе пневматические трубопроводы сжатого воздуха и резервуары обеспечиваемые сжатым воздухом не менее чем одним компрессором.
Известен способ предупреждения пожаров и взрывов в помещении (RU патент №2201775 C1, МПК A62C 3/00, 2003 г.), заключающийся в заполнении помещения газовой смесью с концентрацией кислорода ниже предела воспламенения органических веществ, подаче обедненного в газораспределительном аппарате кислородом воздуха в негерметизированное помещение с одновременным удалением не обедненного кислородом воздуха из помещения.
Недостатки данного способа:
- высокая себестоимость постоянного поддержания в помещении с газовым оборудованием среды с пониженным содержанием кислорода;
- большие массогабаритные характеристики необходимого оборудования, обеспечивающего безопасность, что затрудняет применение этого способа на транспортном средстве.
Известна система вентиляции помещения с агрессивной и взрывоопасной средой (RU патент №2327081 C1, МПК F24F 7/06, 2008 г.), содержащая воздуховод и газовый эжектор, источник агрессивного и взрыво-пожароопасного газа, который соединен трубопроводом, снабженным вентилем с газовым эжектором, выполненным из антикоррозионного материала, к которому подключен другим трубопроводом коллектор рампы баллонов со сжатым азотом, а выход эжектора соединен патрубком, на котором установлен трехходовой кран, с воздухопроводом системы вентиляции.
Недостатки данной системы:
- срабатывание только при аварийном отключении электроэнергии, а не при превышении концентрации горючего газа;
- наличие громоздкого оборудования в виде баллонов со сжатым азотом, что трудно применимо на газовых транспортных средствах ввиду ограничений по массе и занимаемому объему.
Известны способ и устройство предотвращения взрыва газовоздушной смеси (RU патент №2429349 C2, МПК E21F 5/00, 2011 г.), принятые за прототип. Способ заключается в том, что регистрируют концентрацию газовоздушной смеси и при приближении ее к предельно-допустимым взрывоопасным концентрациям подают звуковой и световой сигнал, а также с выдержкой времени 10-15 секунд выключают подачу газа в газопроводе и вентилируют помещение в течение времени:
<mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>в</mi><mi>н</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mi>K</mi></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mi>в</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mi>п</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
,
вн
3
где V - объем вентилируемого помещения, м;
K - кратность воздухообмена, которая показывает сколько раз в час меняется воздух в помещении (K≥5);
в
3
L - производительность вентилятора аварийной вентиляции, м/ч;
п
К - поправочный коэффициент.
Устройство содержит газовый датчик, линии связи со звуковой и световой сигнализацией, источник электропитания, выключатель. Источник питания через выключатель соединен с входом пускового реле и входом понижающего трансформатора. Трансформатор через выпрямитель соединен с газовым датчиком, усилителем, звуковой и световой сигнализацией. Выход усилителя соединен с исполнительным механизмом, который воздействует на ручку газового крана. Ручка взаимодействует с выключателем, выход которого соединен с входом вентилятора аварийной вентиляции.
Недостатки данных способа и устройства:
- недостаточная эффективность предотвращения взрыва вследствие того, что после выключения подачи газа в газовом оборудовании остается давление. Газ, находящийся под давлением в газовом оборудовании с нарушенной герметичностью, которая и привела к повышению концентрации газовой смеси в помещении, длительное время будет попадать в помещение, а время вентилирования помещения ограничено;
- невозможность предотвращения взрыва при отключении электроэнергии, т.к. она необходима для работы вентилятора;
- сложность размещения вентилятора и каналов вентиляции при применении способа на газовом транспортном средстве;
- повышение опасности взрыва при применении вентилятора с электродвигателем.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности, эффективности и экономичности системы предотвращения взрыва газового транспортного средства, имеющего трубопроводы сжатого воздуха, резервуары и не менее одного компрессора.
Технический результат достигается следующим образом. Способ предотвращения опасности взрыва газового транспортного средства заключается в том, что регистрируют концентрацию горючего газа в каждом изолированном помещении с газовым оборудованием, находящимся в газовом транспортном средстве, и при приближении ее к предельно допустимой концентрации сразу или с задержкой до 10 секунд выключают подачу газа в газовое оборудование, находящееся в помещении с повышенной концентрацией газа, и вентилируют это помещение, и одновременно или с задержкой до 10 секунд перекрывают выход газа из газового оборудования, находящегося в помещении с повышенной концентрацией газа, и открывают управляемое устройство герметизации газового оборудования, например клапан, сообщая газовое оборудование с атмосферой, понижая в нем давление до минимально допустимого, одновременно или с задержкой до 10 секунд открывают запорное электропневматическое устройство, установленное на трубопроводе сжатого воздуха, чем обеспечивают эффективную вентиляцию изолированного помещения с газовым оборудованием через не менее чем один дроссель.
В частном случае для непрерывного воздухообмена помещения с газовым оборудованием непрерывно вентилируют каждое изолированное помещение с газовым оборудованием через не менее чем один канал приточной вентиляции и не менее чем один канал вытяжной вентиляции.
Для экономии энергетических затрат закрывают сразу, или с задержкой до 60 минут, запорное электропневматическое устройство источника сжатого воздуха при достижении минимально допустимого давления в газовом оборудовании, находящемся в изолированном помещении, где была зафиксирована повышенная концентрация газа.
Система предотвращения взрыва газового транспортного средства, содержащая не менее одного изолированного помещения с находящимся в нем газовым оборудованием, газовым датчиком, входным устройством разобщения газового оборудования, например клапаном, причем каждое изолированное помещение с находящимся в нем газовым оборудованием снабжено выходным устройством разобщения газового оборудования, например клапаном, управляемым устройством герметизации газового оборудования, сообщающим газовое оборудование с атмосферой, не менее чем одним дросселем, установленным на трубопроводе сжатого воздуха, кроме того, система снабжена электронным устройством управления, например компьютером, вход которого связан с каждым газовым датчиком, а выход с каждым входным устройством разобщения газового оборудования, каждым выходным устройством разобщения газового оборудования, каждым управляемым устройством герметизации газового оборудования, и не менее чем с одним запорным электропневматическим устройством, установленным на трубопроводе сжатого воздуха перед каждым изолированным помещением между не менее чем одним устройством обеспечения постоянного давления, например клапаном максимального давления и дросселем, вход каждого устройства обеспечения постоянного давления соединен последовательно с разобщающим устройством, например краном, и не менее чем с одним резервуаром сжатого воздуха, не менее чем с одним компрессором.
В частном случае для непрерывного воздухообмена помещения с газовым оборудованием, система предотвращения взрыва газового транспортного средства снабжена не менее чем одним каналом приточной вентиляции, расположенным в нижней части каждого изолированного помещения с газовым оборудованием и не менее чем одним каналом вытяжной вентиляции, расположенным в верхней части каждого изолированного помещения с газовым оборудованием.
Для экономии энергетических затрат система предотвращения взрыва газового транспортного средства снабжена устройством определения давления газа, например датчиком давления, находящимся между входным устройством разобщения газового оборудования и выходным устройством разобщения газового оборудования, и выход устройства определения давления газа соединен с входом электронного устройства управления.
Для стабилизации давления сжатого воздуха перед дросселем или несколькими дросселями система предотвращения взрыва газового транспортного средства снабжена не менее чем одним резервуаром сжатого воздуха, подключенным между запорным электропневматическим устройством и устройством обеспечения постоянного давления.
Для равномерного движения замещающего не загрязненного воздуха и предотвращения образования застойных зон с повышенной концентрацией газа в изолированном помещении с газовым оборудованием система предотвращения взрыва газового транспортного средства снабжена устройством распределения редуцированного воздуха, например коллектором.
Для обеспечения автоматического исключения опасности взрыва при обесточивании газового транспортного средства входное устройство разобщения газового оборудования и выходное устройство разобщения газового оборудования выполнены в виде нормально закрытых клапанов, а запорное электропневматическое устройство выполнено в виде нормально открытого клапана и управляемое устройство герметизации газового оборудования выполнено в виде нормально открытого клапана с функцией сохранения минимально допустимого давления в газовом оборудовании.
На чертежах представлены два из возможных вариантов исполнения данного изобретения.
На фиг.1 представлено схематическое изображение системы для предотвращения взрыва газового транспортного средства, например газотурбовоза, состоящего из двух секций. Волнистой линией условно разделены разные секции газотурбовоза.
На фиг.2 представлено схематическое изображение системы для предотвращения взрыва газового транспортного средства, например односекционного газотурбовоза.
Система предотвращения взрыва газового транспортного средства, например двухсекционного газотурбовоза, см. фиг.1, или односекционного газотурбовоза, см. фиг.2, содержит не менее чем одно изолированное помещение 1 с находящимся в нем газовым оборудованием 2, на входе которого установлено входное устройство разобщения газового оборудования 3, например клапан, на выходе - выходное устройство разобщения газового оборудования 4, например клапан, газовое оборудование 2 снабжено управляемым устройством герметизации газового оборудования 5, сообщающим газовое оборудование 2 с атмосферой. Каждое изолированное помещение 1 оснащено газовым датчиком 6, последовательно соединенным с входом электронного устройства управления 7, например компьютером. Каждое изолированное помещение 1 с находящимся в нем газовым оборудованием 2 снабжено не менее чем одним дросселем 8, установленным на трубопроводе сжатого воздуха 9. Кроме того, система снабжена не менее чем одним запорным электропневматическим устройством 10, установленным на трубопроводе сжатого воздуха 9 перед каждым изолированным помещением 1. Каждое запорное электропневматическое устройство 10 установлено между устройством обеспечения постоянного давления 11, например клапаном максимального давления и дросселем 8, вход каждого устройства обеспечения постоянного давления 11 соединен последовательно с разобщающим устройством 12, например краном, не менее чем одним резервуаром сжатого воздуха 13, не менее чем с одним компрессором 14. Выход электронного устройства управления 7, например компьютера, соединен с каждым входным устройством разобщения газового оборудования 3, каждым выходным устройством разобщения газового оборудования 4, каждым управляемым устройством герметизации газового оборудования 5 и не менее чем с одним запорным электропневматическим устройством 10.
Также система предотвращения взрыва газового транспортного средства, например газотурбовоза, дополнительно снабжена не менее чем одним каналом приточной вентиляции 15, расположенной в нижней части каждого изолированного помещения 1 с газовым оборудованием 2 и не менее чем одним каналом вытяжной вентиляции 16, расположенной в верхней части каждого изолированного помещения 1 с газовым оборудованием 2 для выполнения требований непрерывного воздухообмена помещения с газовым оборудованием в соответствии с нормативными документами.
Дополнительно система предотвращения взрыва газового транспортного средства, например газотурбовоза, снабжена устройством определения давления газа, например датчиком давления 17, находящимся между входным устройством разобщения газового оборудования 3 и выходным устройством разобщения газового оборудования 4, и выход устройства определения давления газа 17 соединен с входом электронного устройства управления 7 для экономии энергетических затрат.
Дополнительно система предотвращения взрыва газового транспортного средства, например газотурбовоза, снабжена не менее чем одним резервуаром сжатого воздуха 18, подключенным между запорным электропневматическим устройством 10 и устройством обеспечения постоянного давления 11 для стабилизации давления сжатого воздуха перед одним или несколькими дросселями 8.
Дополнительно система предотвращения взрыва газового транспортного средства, например газотурбовоза, снабжена устройством распределения редуцированного воздуха, например коллектором 19 для равномерного движения замещающего не загрязненного воздуха и предотвращения образования застойных зон с повышенной концентрацией газа в изолированном помещении 1 с газовым оборудованием 2.
Дополнительно входное устройство разобщения газового оборудования 3 и выходное устройство разобщения газового оборудования 4 выполнены в виде нормально закрытых клапанов, а запорное электропневматическое устройство 10 выполнено в виде нормально открытого клапана и управляемое устройство герметизации газового оборудования 5 выполнено в виде нормально открытого клапана с функцией сохранения минимально допустимого давления в газовом оборудовании 2 для обеспечения автоматического исключения опасности взрыва при обесточивании газового транспортного средства.
Система работает следующим образом. В газовом транспортном средстве, например газотурбовозе, газовое оборудование 2 размещается в отдельных изолированных помещениях 1. Количество таких помещений определяется из конструктивной целесообразности. В нормальных условиях утечек горючего газа из газового оборудования 2 быть не должно. Такое событие имеет низкую вероятность. Для исключения негативных последствий утечек горючего газа в изолированном помещении 1 газового транспортного средства, например газотурбовоза, с находящимся в нем газовым оборудованием 2, газовым датчиком 6 непрерывно контролируется концентрация горючего газа. Выходной сигнал из газового датчика 6 передается на вход электронного устройства управления 7, например компьютера. При превышении этой концентрации выше предельно допустимой, электронное устройство управления 7 подает сигнал на закрытие входного устройства разобщения газового оборудования 3 и выходного устройства разобщения газового оборудования 4, а также на открытие управляемого устройства герметизации газового оборудования 5, находящихся в том изолированном помещении 1, где повышена концентрация горючего газа, а также на запорное электропневматическое устройство 10, установленное перед этим помещением 1. Поступление газа в газовое оборудование 2, установленное в этом помещении 1, прекращается, исключается его заброс обратным потоком через закрытое выходное устройство разобщения газового оборудования 4. Одновременно управляемое устройство герметизации газового оборудования 5 сообщает газовое оборудование 2 с атмосферой, тем самым понижая давление газа в газовом оборудовании 2 до минимально допустимого. Одновременно через открытое запорное электропневматическое устройство 10, через не менее чем один дроссель 8 сжатый воздух поступает в изолированное помещение 1 с повышенной концентрацией горючего газа и вытесняет его. К не менее чем одному дросселю 8 сжатый воздух поступает по линии: от компрессора(ов) 14, через резервуар(ы) сжатого воздуха 13, разобщающее устройство(а) 12, устройство(а) обеспечения постоянного давления 11, запорное(ые) электропневматическое(ие) устройство(а) 10, которые соединены между собой трубопроводом сжатого воздуха 9.
Для исключения ложного срабатывания системы возможно обеспечение задержки до 10 секунд от времени поступления сигнала из газового датчика 6 о превышении концентрации горючего газа выше предельно допустимой концентрации до выдачи электронным устройством управления 7 вышеописанного выходного сигнала.
Через не менее чем один канал приточной вентиляции 15, расположенной в нижней части каждого изолированного помещения 1 с газовым оборудованием 2, непрерывно поступает атмосферный воздух, а вытесняемый им воздух из каждого изолированного помещения выходит через не менее чем один канал вытяжной вентиляции 16, расположенной в верхней части каждого изолированного помещения 1 с газовым оборудованием 2. Так осуществляется непрерывный воздухообмен каждого изолированного помещения с газовым оборудованием.
Для экономии энергетических затрат, во избежание лишнего расхода сжатого воздуха, в газовом оборудовании 2 между входным устройством разобщения газового оборудования 3 и выходным устройством разобщения газового оборудования 4 устанавливается устройство определения давления газа, например датчик давления 17, который своим выходом связан с входом электронного устройства управления 7. Величина давления газа непрерывно контролируется. После аварийного срабатывания системы, при достижении минимально допустимого давления в газовом оборудовании сразу или с задержкой до 60 минут закрывают запорное электропневматическое устройство 10, установленное на трубопроводе сжатого воздуха 9. Величину задержки определяют по конструктивным особенностям газового оборудования 2 и изолированных помещений 1.
Резервуар(ы) сжатого воздуха 18, подключенный(ые) между запорным(и) электропневматическим(и) устройством(ами) 10 и устройством(ами) обеспечения постоянного давления 11, выполняет(ют) функцию стабилизации давления сжатого воздуха перед дросселем(ями) 8.
В зависимости от конструктивного исполнения изолированного помещения 1 с газовым оборудованием 2 сжатый воздух редуцируется или в нескольких дросселях 8, распределенных по изолированному помещению 1 (см. фиг.1 и 2 в правой части), или направляется в устройство распределения редуцированного воздуха, например коллектор 19 (см. фиг.1 и 2 в левой части), для равномерного движения замещающего не загрязненного воздуха и предотвращения образования застойных зон с повышенной концентрацией газа в изолированном помещении 1.
При обесточивании газового транспортного средства входное устройство разобщения газового оборудования 3 и выходное устройство разобщения газового оборудования 4, выполненные в виде нормально закрытых клапанов, автоматически закрываются, а запорное электропневматическое устройство 10, выполненное в виде нормально открытого клапана, и управляемое устройство герметизации газового оборудования 5, выполненное в виде нормально открытого клапана с функцией сохранения минимально допустимого давления в газовом оборудовании 2, автоматически открываются. Давление газа в газовом оборудовании 2 понижается до минимально допустимого. Каждое изолированное помещение 1 вентилируется через дроссель(и) 8, используя запас сжатого воздуха, находящийся в резервуаре(ах) 13. Этим обеспечивается автоматическое исключение опасности взрыва при обесточивании газового транспортного средства.