УСТРОЙСТВО ДЛЯ 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.
Известно устройство для определения загрязненности воды (полезная модель №11895, МПК G01N 21/05), содержащее источник излучения с интерференционным фильтром, полупрозрачное зеркало, разделяющее световой поток от источника на две части, два фотоприемника, первый из которых установлен на выходе проточной кюветы с исследуемой водой, второй - на выходе полупрозрачного зеркала, и включен в цепь обратной связи, предназначенной для поддержания потока излучения на постоянном уровне, при этом выход первого датчика подключен через блок преобразования к ЭВМ и приборам, осуществляющим измерение, регистрацию и сигнализацию.
Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют в режиме реального времени устранить попадание аварийного выброса в систему фильтрации.
Аварийный выброс представляет собой сгусток неоднородной жидкости, содержащей загрязняющие вещества, у которого 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).
Известен также проточный бесконтактный мутномер для жидких сред (авторское свидетельство №1427247, МПК G01N 21/05). Устройство содержит измерительную кювету, в верхней части которой имеется свободное пространство для выхода газа в дренажное пространство, что предотвращает искажения результатов измерения, оптический блок, основными элементами которого являются источник излучения и фотоприемники.
Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют устранить попадание аварийного выброса в систему фильтрации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для контроля чистоты жидкости (патент на полезную модель №70370, МПК G01N 15/06). Устройство содержит лазерный источник света, излучение от которого воздействует на поток контролируемой жидкости, проточную кювету с прозрачными окнами для светового потока, фотоприемник светового потока, прошедшего жидкость, соединенный с анализатором электрических сигналов в виде компьютера с программой анализа чистоты жидкости. Устройство позволяет определить размер и количество загрязняющих частиц в жидкости.
Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют устранить попадание аварийного выброса в систему фильтрации, что существенно повышает вероятность загрязнения контролируемой среды при аварийном выбросе. Это обусловлено отсутствием в прототипе системы автоматического управления потоками контролируемой среды, перераспределение которых производится в случае появления аварийного выброса, причем в режиме реального времени. Кроме того, в прототипе не предусмотрен алгоритм распознавания сгустка загрязняющих веществ, основанный на анализе времени его существования и изменении оптической плотности среды.
Задачей полезной модели является устранение влияния аварийного выброса на систему очистки.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства, позволяющих снизить вероятность загрязнения контролируемой водной среды и увеличить срок службы фильтров очистки.
Поставленная задача достигается за счет использования устройства устранения аварийного выброса, содержащее канал движения контролируемой среды с установленным в нем оптоэлектронным датчиком, который соединен с блоком обработки и управления. В канале движения контролируемой среды выполнен отвод, расположенный после оптоэлектронного датчика, дополнительно в канале и отводе установлены элементы блокировки движения контролируемой среды, которые расположены после места 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.
На фигуре 1 показана структурная схема устройства для устранения аварийного выброса.
Устройство содержит контролируемую среду 1, канал 2 движения контролируемой среды, например, трубопровод, 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 оптоэлектронным датчиком 3, отвод (ответвление) 5 от канала 2, расположенный после места установки оптоэлектронного датчика 3, элементы 6, 7 блокировки движения контролируемой среды, например, задвижки, установленные в канале 2 и отводе 5 соответственно, причем 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 (резервуар, отстойник) 10 утилизации загрязненной контролируемой среды.
Устройство работает следующим образом. 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 сигнала, поступающего с оптоэлектронного датчика 3, и эталонной оптической плотности контролируемой 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). 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 подаются управляющие сигналы на закрытие задвижки 6 (первый выход блока 4) и открытие задвижки 7 (второй выход блока 4). 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. 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 второй оптоэлектронный датчик 9, аналогичный датчику 3, сигнал с которого 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, применение устройства устранения аварийного выброса позволяет определить выброс загрязняющих веществ и направить его в отстойник, что снижает вероятность повреждения системы фильтрации и загрязнения водных источников, а также продлевает срок службы фильтров очистки, поскольку в случае кратковременного аварийного выброса загрязняющих веществ, например, маслянистых дорогостоящие устройства фильтрации могут быть повреждены, в результате чего качество очистки существенно снижается.
Работоспособность предложенного устройства для устранения аварийного выброса была проверена на экспериментальном макете. В качестве оптрэлектронного 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 использовались электромагнитные клапаны.