СИСТЕМА ИНДИКАТОРОВ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ВЗРЫВНОГО ХАРАКТЕРА
SYSTEM OF SAFETY INDICATORS FOR PREVENTING EXPLOSIVE EMERGENCY SITUATIONS

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытательному оборудованию предохранительных устройств систем безопасности в чрезвычайных ситуациях (ЧС) взрывного характера.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является предохранительное устройство по патенту РФ №2546367, F16L 3/04, (прототип), содержащее корпус, на котором закреплены рычажный и исполнительный механизмы, систему датчиков и электроклапан, дополнительно содержится защищаемый объект, который требуется перевести из обычного режима работы в аварийный режим в результате возникновения опасности развития чрезвычайной ситуации, который соединен с исполнительным устройством, на срабатывание которого поступает сигнал с устройства управления, выполненного в виде электроклапана, корпус которого расположен вертикально, а устройство электропуска электроклапана монтируется на запорно-поджимной гайке, закрепленной в верхней части корпуса электроклапана
Недостатком известного решения является сравнительно невысокая надежность срабатывания и невысокое быстродействие для предупреждения и ликвидации чрезвычайной ситуации (ЧС).
Технический результат - повышение эффективности защиты взрывоопасных объектов от аварийных ситуаций.
Это достигается тем, что в системе индикаторов безопасности для предотвращения чрезвычайных ситуаций взрывного характера, содержащей систему датчиков системы зондирования опасной зоны с управляющим электроклапаном, устройство электропуска электроклапана, а электроклапан связан с системой зондирования опасной зоны, включающей в себя датчики настроенные на превышение предельно-допустимых концентраций химически-опасных веществ, присутствующих в этой зоне, и зонд, настроенный на превышение предельно-допустимых уровней радиоактивных веществ, сигналы с которых поступает на общий микропроцессор, обрабатывающий эти сигналы и выдающий управляющий сигнал на включение электроклапана, в систему безопасности в чрезвычайных ситуациях дополнительно введен дублирующий элемент безопасности, выполненный в виде противовзрывной панели с системой оповещения о чрезвычайной ситуации, содержащей металлический бронированный каркас с металлической бронированной обшивкой и наполнителем - свинцом, имеющая в торцах четыре неподвижных патрубка-опоры, а в покрытии взрывоопасного объекта жестко заделаны четыре опорных стержня, которые телескопически вставлены в неподвижные патрубки-опоры панели, наполнитель выполнен в виде дисперсной системы воздух-свинец, причем свинец выполнен по форме в виде крошки, а опорные стержни выполнены упругими, при этом к торцам опорных стержней, со стороны, обращенной к металлическому каркасу, прикреплены взрывозащитные элементы, демпфирующие воздействие ударной волны, при этом система оповещения о чрезвычайной ситуации с индикатором безопасности состоит из узла крепления «слабого звена» в системе безопасности взрывоопасного объекта, реагирующего на возникновение аварийной ситуации, выполненного, например в виде индикатора безопасности, закрепленного между фланцами, которые жестко закреплены на верхней части бронированной металлической обшивки металлического каркаса противовзрывной панели, и в верхней части покрытия взрывоопасного объекта у проема, предназначенного для сбрасывания избыточного давления, при этом индикатор безопасности состоит из датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора, выход которого соединен с усилителем сигнала, например тензоусилителем, а выход тензоусилителя соединен со входом устройства системы оповещения об аварийной ситуации.
На фиг. 1 представлена схема системы индикаторов безопасности, на фиг. 2 - схема взрывозащитного элемента с индикатором безопасности.
Система индикаторов безопасности для предотвращения чрезвычайных ситуаций взрывного характера содержит защищаемый объект 1, например в виде рабочей зоны взрывоопасного производственного помещения, которое оснащено в свой верхней части покрытием 28 с проемом 29 для сброса избыточного давления в случае ЧС, закрываемым (фиг. 1) противовзрывной панелью с взрывозащитными элементами 35 и системой оповещения о чрезвычайной ситуации с индикаторами безопасности.
Элементом «слабого звена» в системе безопасности представлена втулка 36 из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс», которая установлена в противовзрывной панели с системой оповещения о чрезвычайной ситуации, состоящей из бронированного металлического каркаса 30 с бронированной металлической обшивкой 31, причем каркас заполнен наполнителем, например крошкой свинца, образующей с воздухом демпфирующую систему «свинец-воздух». В покрытии взрывоопасного объекта 28 у проема 29, симметрично относительно оси, заделаны четыре опорных стержня 33, телескопически вставленные в неподвижные патрубки-опоры 32, установленные в металлической обшивке 31 панели. Для фиксации предельного положения панели к торцам опорных стержней 33 приварены листы-упоры 34, при этом опорные стержни 33 выполнены упругими.
Между взрывозащитными элементами 35 и металлическим каркасом 30, на опорных стержнях 33 установлены втулки 36 из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс», которые выполняют функции «слабого звена» в системе безопасности (фиг. 1) и входят в систему индикаторов безопасности. Встроенная система оповещения о чрезвычайной ситуации выполнена с индикатором безопасности 23, реагирующего на возникновение аварийной ситуации, и закрепленного между фланцами 24 и 25, которые жестко закреплены на верхней части бронированной металлической обшивки 31 металлического каркаса 30 противовзрывной панели, и в верхней части покрытия 28 взрывоопасного объекта у проема 29 (фиг. 1), предназначенного для сбрасывания избыточного давления. Индикатор безопасности 23 состоит из датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора (тензодатчика), выход которого соединен посредством линии 46 с усилителем сигнала, например тензоусилителем 26, а выход тензоусилителя 26 соединен посредством линии 48 со входом устройства системы оповещения 27 об аварийной ситуации.
К листам-упорам 34, со стороны, обращенной к металлическому каркасу 30, прикреплены взрывозащитные элементы 35, демпфирующие воздействие ударной волны при взрыве, которые могут выполнены из эластомера (фиг. 1), например полиуретана, или комбинированными, например в виде предохранительного пакета тарельчатых упругих элементов (фиг. 2), оснащенного автономной систему индикаторов безопасности.
Каждый из пакетов тарельчатых упругих элементов подвижно базируется на стержнях 33 с листами-упорами 34. Пакет тарельчатых упругих элементов содержит круглое основание 37, которое посредством, по крайней мере двух, штырей 38 подвижно расположено на стержне 33 с листом-упором 34, при этом один конец штыря 38 жестко закреплен на листе-упоре 34, а другой - входит с зазором в отверстие 40, выполненное в основании 37, и фиксируется посредством гайки 41. К нижней части основания 37 жестко и соосно ему, прикреплен цилиндрический стакан 42 с полостью и отверстием, через которое с зазором проходит стержень 33. Стержень 33 подвижно входит внутрь втулки 44, один конец которой жестко закреплен на листе-упоре 34, а другой - подвижно, и с зазором входит в полость цилиндрического стакана 42. Полость цилиндрического стакана 42 заполнена вибродемпфирующим материалом с жесткостью меньшей, чем жесткость пакета тарельчатых упругих элементов 39, например полиуретаном.
Пакет тарельчатых упругих элементов 39 расположен, с небольшим поджатием, между листом-упором 34 и круглым основанием 37. На внешней поверхности штыря 38, коаксиально и осесимметрично, установлена втулка 43 (фиг. 2) из быстроразрушающегося материала, например стекла, типа «триплекс», которая выполняет дублирующую функцию «слабого звена» в системе безопасности. Индикатор безопасности 45, закрепленный на втулке 43 состоит из датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора (тензодатчика), выход которого соединен посредством линии 47 с усилителем сигнала, например тензоуси-лителем 26, а выход тензоусилителя 26 соединен посредством линии 48 со входом устройства системы оповещения 27 об аварийной ситуации.
Защищаемым объектом 1 в предлагаемой системе безопасности является рабочая зона взрывоопасного оборудования, которая при разгерметизации этого оборудования может быть опасной, так как в аварийном режиме работы взрывоопасного оборудования, может наблюдаться превышение ПДК (предельно-допустимые концентрации) химически-опасных веществ, способных в этой зоне привести к негативным последствиям, например к взрыву.
Для предотвращения развития аварийного режима работы предусмотрена система зондирования опасной зоны, включающая в себя: датчики 18, настроенные на превышение ПДК (предельно-допустимые концентрации) химически-опасных веществ, присутствующих в этой зоне, зонд 20, настроенный на превышение ПДУ (предельно-допустимые уровни) радиоактивных веществ, а также датчик 21 инфракрасного излучения, извещающий о возникновении пожара, при этом сигнал от любого из датчиков поступает на общий микропроцессор 19, обрабатывающий эти сигналы и выдающий управляющий сигнал, поступающий на электроклапан 4 устройства управления исполнительным органом (двигателем) 16.
Кратность превышения ПДК или ПДУ (например, в 10 раз), на которую настраиваются датчики системы зондирования опасной зоны должна согласовываться с надзорными органами отрасли, в которой используется предлагаемая система, а также техническими регламентами и отраслевыми нормами по СНИПам (санитарным нормам и правилам), ГОСТам (государственным общероссийским стандартам), ТУ (техническим условиям) и т.д.
Исполнительный двигатель (или другое исполнительное устройство) 16, воздействует на систему оповещения о чрезвычайной ситуации, которая встроена в противовзрывной панели защищаемого объекта 1, которая предотвращает развитие аварии взрывного характера, за счет того, что при поднятии ее от превышения избыточного давления в опасной зоне освобождается (приоткрывается) проем 29, предназначенный для сбрасывания избыточного давления.
Сигнал на включение исполнительного устройства (двигателя) 16 поступает с устройства управления (например, серводвигателя, сервоклапана), выполненного в виде электроклапана 4, корпус которого расположен вертикально и выполнен цилиндрическим, а устройство электропуска 6 электроклапана 4 монтируется на запорно-поджимной гайке 7, закрепленной в верхней части корпуса 4 электроклапана и содержит два контакта: центральный контакт 8 (пропаивается), расположенный в изолирующей втулке 9, соосной с поршнем 5, и контакт 10 "Корпус".
Внутри корпуса электроклапана 4, соосно ему, установлен поршень 5, фиксируемый в «дежурном» состоянии фиксатором 11, расположенном перпендикулярно оси поршня 5, и фиксируемым в отверстии поршня и двух, соосных с ним отверстиях в корпусе электроклапана 4. При срабатывании электроклапана поршень 5 выполняет функцию фрезы, срезающей фиксатор 11, выполненный в виде отожженной проволоки диаметром ∅ 1,0 мм. При этом один конец фиксатора закреплен на корпусе электроклапана 4, а другой - на конце пускового рычага 2, соединенном с пусковой пружиной 3 с грузом, настраиваемым на требуемое перемещение двуплечего рычага 22, воздействующего на индикатор безопасности 23, выполненный в виде датчика, реагирующего на деформацию, например тензорезистора (тензодатчика), который за счет полученной деформации от рычага 22 реагирует на включение системы оповещения. Индикатор безопасности 23 закреплен между фланцами 24 и 25, которые жестко закреплены на обшивке 31 (фланец 24) металлического каркаса 30 противовзрывной панели, и в верхней части покрытия 28 взрывоопасного объекта у проема 29 (фланец 25).
Исполнительное устройство 16 приводится в действие только в аварийном режиме, например от кнопки включения 17, входящей в систему запуска исполнительного устройства 16 для запуска аварийной системы вентиляции (на чертеже не показана).
Система запуска исполнительного устройства 16 включает в себя пусковой рычаг 2, на одном из концов которого зафиксированы пусковая пружина 3 (при установке удлиняется в 2 раза) и фиксатор 11 (отожженная проволока ∅ 1,0 мм), а на другом конце имеется два отверстия: отверстие 12 для предохранительной чеки (на чертеже не показано) и отверстие 13 для установки оси 14 пускового рычага, причем торец этого конца рычага выполнен профильным, например, по спирали Архимеда, и взаимодействует при срабатывании с кнопкой включения 17, запускающей исполнительное устройство 16, например электродвигатель. Ось пускового рычага 14 закреплена на кронштейне 15, жестко связанном с корпусом исполнительного устройства 16. На рычаге 2 предусмотрена маркировка "В" и "Н" ("верх"; "низ") пускового рычага для правильной ориентации его профильного конца, взаимодействующего с кнопкой включения 17 исполнительного устройства 16. При этом угол ориентации параллельных плоскостей "В" и "Н" пускового рычага 2 должен составлять порядка 5°÷10° относительно оси кнопки включения 17, расположенной в горизонтальной плоскости.
Электроклапан 4 связан с системой зондирования опасной зоны, включающей в себя датчики 18 настроенные на превышение ПДК (предельно-допустимые концентрации) химически-опасных веществ, присутствующих в этой зоне, и зонд 20, настроенный на превышение ПДУ (предельно-допустимые уровни) радиоактивных веществ, а также датчик 21 пожарной сигнализации, сигналы с которых поступает на общий микропроцессор 19, обрабатывающий эти сигналы и выдающий управляющий сигнал на включение электроклапана 4.
Система индикаторов безопасности для предотвращения чрезвычайных ситуаций взрывного характера работает следующим образом.
Для перевода исполнительного устройства 16 из состояния транспортировки в «дежурное» состояние выдергивается предохранительная чека (на чертеже не показано) и пусковой рычаг 2 переводится в состояние «готовности к ЧС», т.е. располагается относительно горизонтальной плоскости под углом 5°÷10° путем фиксации (крепления) конца рычага 2 с одной стороны фиксатором 11, соединенным с корпусом электроклапана 4, и проходящим через его отверстия и отверстие в поршне 5, а с другой - пусковой пружиной 3.
При получении сигнала от системы зондирования опасной зоны, включающей в себя датчики 18 настроенные на превышение ПДК (предельно-допустимые концентрации) химически-опасных веществ, присутствующих в этой зоне, и зонд 20, настроенный на превышение ПДУ (предельно-допустимые уровни) радиоактивных веществ, а также датчик 21 инфракрасного излучения, извещающий о возникновении пожара, сигнал от любого из датчиков поступает на общий микропроцессор 19, обрабатывающий эти сигналы и выдающий управляющий сигнал, поступающий на электроклапан 4. Кратность превышения ПДК или ПДУ (например в 10 раз), на которую настраиваются датчики системы зондирования опасной зоны должна согласовываться с надзорными органами отрасли, в которой используется предлагаемая система, а также техническими регламентами и отраслевыми нормами по СНИПам (санитарным нормам и правилам), ГОСТам (государственным общероссийским стандартам), ТУ (техническим условиям) и т.д.
При этом поршень 5 поднимается вверх, срезая фиксатор 11. При этом освобождается пусковой рычаг 2, на одном из концов которого зафиксирована пусковая пружина 3, которая отводит один конец рычага 2 вниз, а другой конец с профильным торцем поднимается вверх, утапливая (передвигая влево по горизонтальной плоскости) ось 17 кнопки включения, запускающей исполнительное устройство 16, например электродвигатель, который воздействует на защищаемый объект 1, например передвигает заслонку системы вентиляции и перекрывает канал приточного воздуха в момент возникновения ЧС.
Использование предложенного технического решения позволяет осуществить предотвращение взрывоопасных объектов от разрушения и снижение поступления вредных веществ в атмосферу при аварийном взрыве.