СИСТЕМА ЛОКАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ УТЕЧЕК ГОРЮЧЕГО ГАЗА ПО ПЕРВИЧНЫМ ПАРАМЕТРАМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
SYSTEM OF LOCALISED CONTROL OF COMBUSTIBLE GAS LEAKS BY PRIMARY PARAMETERS OF MEASURING DEVICES

Изобретение относится к области газовой промышленности, а точнее к объектам, использующим дожимные компрессорные станции, установки подготовки топливного и пускового газа, газораспределительные устройства и др. объекты, содержащие газовое оборудование, и предназначено для повышения эффективности отслеживания утечек газа по первичным параметрам измерительных устройств контроля загазованности.
В соответствии с требованиями нормативно-технической документации по промышленной безопасности, помещения, содержащие газовое оборудование, следует оснащать средствами охраны и защиты [1].
Для контроля загазованности по предельно допустимой концентрации (ПДК) и нижнему концентрационному пределу распространения пламени в производственных помещениях предусматриваются средства автоматического газового анализа с сигнализацией предельно допустимых величин [2].
2
Согласно требованиям [3] датчики ПДК вредных веществ следует устанавливать в производственных помещениях, блочно-комплектных установках, где есть источники возможных утечек горючих газов. При этом правилами регламентируется установка датчиков на расстоянии не менее 1 м от возможных источников утечки вредных веществ и не менее 1 датчика на 200 м площади. Данные рекомендации не позволяют оперативно обнаружить и устранить место появления утечки вредного газа, особенно в местах трубопроводной обвязки, где содержится значительное количество фасонных деталей, кранов, регуляторов, измерительных приборов и т.д.
Известен способ и устройство контроля аварийной загазованности пространства, заключающийся в том, что производят контроль наличия взрывного газа путем установки стационарных приборов, фиксирующих недопустимую концентрацию газа по объему с фиксацией появления нижнего предела взрывчатой газовой смеси в нескольких точках контроля, для чего в каждой точке производят принудительное воспламенение атмосферы во взрывобезопасной камере сгорания [4, 5]. Данный способ не позволяет получить информацию о месторасположении образовавшейся утечки, а дает только общую информацию о наличии утечки и концентрации ее в конкретном замкнутом объеме.
Известен способ опережающего контроля аварийной загазованности пространства с регулировкой уставки [6]. Способ заключается в том, что наличие взрывного газа контролируется путем установки стационарных приборов, фиксирующих недопустимую концентрацию газа по объему. Фиксируют появление нижнего предела взрывчатости газовой смеси в нескольких точках контроля, для чего в каждой точке производят принудительное воспламенение атмосферы во взрывобезопасной камере сгорания. Создается разница температуры метановоздушной смеси во взрывобезопасной камере сгорания и в загазованном пространстве, где расположена камера, тем самым понижают уставку срабатывания опережающего контроля нижнего концентрационного предела взрывчатости в зависимости от температуры метановоздушной смеси в камере сгорания.
Наиболее близким техническим средством решения к заявляемому является система локализованного контроля загазованности в замкнутом помещении стационарными датчиками-газоанализаторами (ДГ), содержащая блок звуковой и световой сигнализаций, блок управления ДГ [7]. Недостатком этой системы является значительная инерционность фиксирования факта загазованности контролируемого пространства и невозможность определения точного места утечки газа. В связи с этим снижается эффективность работы данной системы и увеличивается время на обнаружение места появления утечки.
Цель изобретения - повышение безопасности эксплуатации стационарных компрессорных установок, газопроводов и др. газового оборудования на опасных производственных объектах, своевременное, эффективное и оперативное обнаружение локального места утечки и последующего ее устранения. В частности, снижается риск образования опасной концентрации газа в воздухе, обеспечивается промышленная безопасность, предупреждаются аварии, случаи производственного травматизма.
Поставленная цель достигается тем, что система локализованного контроля утечек горючего газа по первичным параметрам измерительных устройств, включающая стационарные датчики-газоанализаторы горючих газов, систему автоматического управления, содержащую блок звуковой и световой сигнализаций, блок управления датчиками-газоанализаторами, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены блок автоматического переключения подачи газа из основной технологической линии в резервную и обратно, воздухопроводящие короба с общим завихрителем, в которые производится нагнетание воздуха с требуемыми параметрами от воздуходувной установки, позволяющие перемещать утечку газа в определенном направлении к последовательно расположенным датчикам-газоанализаторам, что позволит с достаточной степенью точности определить локальное расположение образовавшейся утечки в максимально короткое время с момента ее образования.
Новым в системе локализованного контроля утечек горючего газа по первичным параметрам измерительных устройств является точное обнаружение места утечки через применение воздухопроводящих коробов и индивидуальных ДГ для каждого потенциального источника появления загазованности. Данный подход по выявлению месторасположения возникающей утечки газа до сих пор не применялся для оперативного определения места утечки и ее устранения.
Газовые объекты следует максимально автоматизировать в целях повышения их надежности и оснащать сигнализацией о нарушении технологического режима. Контроль утечек газа по первичным параметрам измерительных устройств позволит системе автоматического управления (САУ) своевременно обнаружить возникшую утечку, включить алгоритм, по которому она может быть устранена.
Существующие на газовых объектах системы контроля загазованности не обеспечивают своевременное обнаружение загазованности и точного определения места появления утечек газа из-за отсутствия контроля местообразования и возможности автоматического устранения данной утечки. Как следствие, на объектах, эксплуатирующих газовое оборудование, не обеспечивается необходимый уровень безопасности использования газа.
На фиг.1 представлен общий технологический вид системы локализованного контроля утечек газа по первичным параметрам измерительных устройств для определенного узла трубопроводной обвязки при течении газа по основной технологической линии (ТЛ) №1, а на фиг.2 - то же при течении газа по резервной ТЛ №2 после отработки данной системы контроля.
Исследуемый узел трубопроводной обвязки представлен трубопроводом входа газа 1, основной ТЛ №1, содержащей запорные краны 2, 3, контролируемые фланцевые соединения (ФС) 4, 5, фильтр 6; резервной ТЛ №2, содержащей запорные краны 7, 8, контролируемые ФС 9, 10, фильтр 11; запорные краны 12, 13, необходимые для переключения между основной и резервной ТЛ; трубопровод выхода газа 14.
Система локализованного контроля утечек газа (фиг.1) содержит короба подвода воздуха 15, 16 с завихрителем 17, по которым осуществляется подвод рабочего воздуха к воздухопроводам 18, 19, подводящим воздух к ФС 4, 9, и воздухопроводам 20, 21, подводящим воздух к ФС 5, 10, короб отвода воздуха 22, ДГ 23, 24, 25, 26. В ТЛ №1 воздух поступает к ФС 4 по воздухопроводу 18 и при появлении утечки на данном ФС смешивается с газовой утечкой, после чего газовоздушная смесь направляется к коробу отвода воздуха 22 через ДГ 23, фиксирующий концентрацию газа в газовоздушной смеси.
Работа системы локализованного контроля утечек горючего газа осуществляется следующим образом (фиг.1 и фиг.2). Для удобства и наглядности изложения принципа действия предлагаемой системы рассматривается простой случай, когда на одной ТЛ применяются два контролируемых ФС.
При вводе в эксплуатацию исследуемого узла трубопроводной обвязки работа системы локализованного контроля утечек начинает работать в автономном режиме. В штатном режиме в работе находится основная ТЛ №1 (краны 2, 3 открыты; 7, 8, 12, 13 закрыты). При отсутствии утечек в ТЛ №1 ДГ 23, 25 фиксируют прохождение по воздухопроводам 20, 18 чистого воздуха. При появлении утечки, например на ФС 4, ДГ 23 фиксирует наличие газа в воздухе и посылает информационный сигнал к блоку управления крановой обвязки рассматриваемого трубопроводного узла. При этом подается управляющий сигнал на закрытие кранов 2, 3 и открытие кранов 7, 8, 12, 13. Поток газа начинает проходить по резервной ТЛ №2 (фиг.2). Система САУ отображает на информационной панели повышенную концентрацию газа для ДГ 23, что позволяет оперативно устранить данную утечку на ФС 4 и восстановить работоспособность основной ТЛ №1. При появлении утечки в резервной ТЛ №2 алгоритм ее обнаружения будет аналогичным. Таким образом, при нарушении безопасной эксплуатации в связи с возникновением утечки газа обеспечивается оптимальная по времени организация работы по выводу данного оборудования в штатный режим.
Предлагаемая система локализованного контроля утечек позволяет оперативно и точно определять место возникновения утечки, осуществлять необходимые автоматизированные технологические операции по отключению разгерметизированного участка технологической линии, информировать обслуживающий персонал через САУ о наличии утечки путем подачи предупреждающего светового и звукового сигналов при ПДК газа в газовоздушной смеси, точном месте ее возникновения, что позволит эффективно организовать работы по восстановлению работоспособности оборудования.
В качестве ДГ необходимо использовать стационарные газоанализаторы (термохимические, термокондуктометрические, магнитные, оптические, оптико-акустические и др.) [7].
Данная система может эффективно применяться на любых объектах газовой промышленности, в том числе удаленных, организованных с применением безлюдных технологий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов. ПБ 03-581-03. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2010. - 32 с.
2. Правила устройства и безопасной эксплуатации компрессорных установок с поршневыми компрессорами, работающих на взрывоопасных и вредных средах. ПБ 03-582-03. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2004. - 32 с.
3. РД БТ 39-0147171-003-88. Требования к установке датчиков стационарных газосигнализаторов в производственных помещениях и на наружных площадках предприятий нефтяной и газовой промышленности.
4. Заявка на изобретение №2003103111/28.
5. Заявка на изобретение №96103462/28.
6. Заявка на изобретение №2006136929/28.
7. Преображенский, В.П. Теплотехнические измерения и приборы: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов». - 3-е изд., перераб. - М.: «Энергия». 1978. - 704 с., ил.