Системы контроля утечки газа

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Вследствие простоты ОА метода лазерный оптико-акустический газоанализатор прост в обслуживании, обладает высокой надежностью,

малыми массогабаритными параметрами, низкой стоимостью. Благодаря простой схеме возможны оперативные измерения в реальном масштабе времени, например, при помощи такой системы, установленной на летательном аппарате или на автомобиле.

По сравнению с известными газоанализаторами у ОА газоанализатора выше (в 2-10 раз) чувствительность определения концентрации большинства газовых компонент, точность измерения и селективность.

Оптико-акустический эффект используется при измерении времен жизни возбуждения молекул,в ряде работ по определению влажности и потоков излучения. Отметим, что оптико-акустический эффект возможен так же в жидкостях и твердых телах.

Реализации эффекта

Прибор предназначен для проведения оперативного газоанализа атмосферного воздуха методом оптико-акустической лазерной спектроскопии. Принцип действия газоанализатора основан на генерации акустических волн в воздухе при взаимодействии модулированного лазерного луча с молекулами газовой примеси, поглощающей лазерное излучение на заданной длине волны. Акустические волны преобразуются микрофоном в электрические сигналы, пропорциональные концентрации поглощающего газа. Перестраивая длину волны лазера и используя известные спектральные данные о коэффициентах поглощения различных газов, можно определить состав детектируемой газовой примеси.

Отличительной особенностью данного газоанализатора является совмещение в единой конструкции перестраиваемого волноводного СО2-лазера и прокачного оптико-акустического детектора дифференциального типа.

Детектор располагается внутри лазерного резонатора и образует единую

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

конструкцию с лазером. Благодаря этому уменьшаются потери на оптических элементах, повышается мощность внутри рабочего канала детектора и жесткость всей конструкции. В газоанализаторе используется автоматически перестраиваемый по линиям волноводный СО2-лазер с высокочастотным

(ВЧ) возбуждением, в котором импульсно-периодический режим генерации задается модуляцией мощности ВЧ-генератора, что дает возможность оптимизировать энергопотребление путем регулировки скважности импульсов возбуждения. В конструкции используемого детектора дифференциального типа имеется два резонансных акустических канала, в

которых формируются противофазные акустические волны, что позволяет при введении соответствующей обработки свести к минимуму шумы при протекании воздуха через каналы. Данные особенности прибора являются уникальными и в совокупности обеспечивают предельно высокую для оптико-акустических устройств чувствительность детектирования, низкий уровень аппаратурных шумов и относительно малое общее энергопотребление. Газоанализатор способен регистрировать минимальные коэффициенты поглощения газовых примесей в атмосфере в потоке газа на уровне ~ 5 × 10-10 см-1 с высоким быстродействием, присущим оптическим методам газоанализа. Благодаря этим качествам, а также возможности перестройки длины волны лазерного излучения в области 9,3÷10,9 мкм газоанализатор позволяет проводить в реальном времени измерения малых концентраций атмосферных и антропогенных газов (на уровне 1 ppb и

менее), таких как С2Н4, NH3, O3, C6H6, SO2, SF6, N2O, CH3F, CH3Cl и т.д.,

включая пары ряда взрывчатых и отравляющих веществ (всего около 100

веществ). Указанные свойства позволяют применять прибор для контроля концентраций химических молекулярных соединений в атмосферном воздухе и технологических процессах, проводить анализ выдыхаемого воздуха с целью выявления различных заболеваний и т.д.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

5. Оптические абсорбционные в инфракрасной области спектра

(оптико-акустические) газоанализаторы на СО, СO2, СH4, С2H2

Действие оптико-акустических газоанализаторов основано на способности определяемого газа поглощать инфракрасные лучи. Этой способностью обладают все газы, за исключением одноатомных, а также водорода, кислорода, азота и хлора.

Каждый газ поглощает инфракрасное излучение только в своих,

свойственных ему участках спектра. Измерение содержания газа производят на основании оптико-акустического эффекта, который заключается в том, что газ, способный поглощать инфракрасные лучи, при прерывистом облучении в замкнутом объеме (лучеприемнике) периодически нагревается и охлаждается, в результате чего происходят колебания давления газовой смеси. Колебания давления воспринимаются чувствительным элементом-

мембраной, которая является одной из обкладок конденсаторного микрофона.

В качестве источника инфракрасного излучения используется хромоникелевая проволока, нагретая до 700…800 °С. Инфракрасное излучение в анализируемую смесь пропускают через окна, изготовленные из синтетического корунда или других материалов, пропускающих это излучение. Прерывание потока излучения производится с частотой 5…6 Гц.

Изменение емкости конденсатора при действии на лучеприемник полного потока инфракрасного излучения в среднем составляет 0,3 пФ при смещении мембраны на 1 мкм. В конструкциях газоанализаторов применены две разновидности схем измерения (рис. 7.4). В одноканальной схеме (рис. 7.4, а) поток от нихромового излучателя, нагретого электрическим током,

отражается от параболического зеркала; прямой и отраженный потоки прерываются обтюратором, который вращается синхронным двигателем,

проходят через светопровод, рабочую кювету и попадают в приемные

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

камеры оптико-акустического лучеприемника, расположенные в оптической последовательности.

Приемные камеры заполнены определяемым газом в смеси с азотом или аргоном. В первой камере (по ходу потока) происходит поглощение инфракрасного излучения, соответствующего преимущественно центральной полосе спектра, во второй - началу и концу полосы. Повышение давления дают лишь наиболее сильные линии поглощения центральной полосы спектра, вследствие чего создается перепад давлений в камерах,

воздействующий на мембрану.

На выходе микрофона появляется электрический сигнал переменного тока с частотой 12,5 Гц, амплитуда которого пропорциональна содержанию определяемого компонента анализируемой смеси. Сигнал усиливается,

выпрямляется усилителем и подается на вторичный прибор. При отсутствии анализируемого газа в рабочей кювете пульсации давлений в камерах лучеприемника выравниваются нулевой заслонкой.

В двухканальной дифференциальной схеме (рис. 7.4, б) потоки излучения поступают в два оптических канала - в рабочую кювету с анализируемой газовой смесью и сравнительную камеру, заполненную газовой смесью постоянного состава. Фильтровые камеры заполняются неизмеряемыми газами, которые поглощают излучение спектра частот мешающих газов; полоса частот определяемых газов проходит свободно.

Прерывистые потоки излучения, сдвинутые по фазе на половину периода оборота обтюратора, суммируются и создают в пространстве над мембраной колебания давления. При равенстве потоков колебания давления не происходит.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

6. Область применения систем газосигнализаторов САКЗ оптический акустический газоанализатор

Обеспечение безопасной эксплуатации газовых котлов,

газонагревательных приборов и другой газовой аппаратуры в котельных,

газоперекачивающих станциях, производственных и бытовых помещениях.

Применение сигнализаторов газа заметно повышает безопасность эксплуатации газового оборудования и является обязательным в соответствии с предписывающими документами Ростехнадзора.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

7. Принцип действия систем сигнализаторов загазованности САКЗ

При повышении концентрации природного (CH4) или угарного газа

(CO) в помещении до уровня порога 1, соответствующий сигнализатор газа выдает визуальный и звуковой сигналы, также электрический сигнал для аппаратуры управления. В версиях САКЗ-МК-2, САКЗ-МК-3 этот сигнал поступает на блок сигнализации и управления БСУ или БСУ-К, который в свою очередь также осуществляет световую индикацию (БСУ-К - и звуковую сигнализацию) и включает вентиляционное устройство. При дальнейшем возрастании концентрация газа, и по достижении порога 2 сигнализация срабатывает аналогично. По этому сигналу БСУ (в модификации САКЗ-МК-

2) или БСУ-К (в версии САКЗ-МК-3) подает электрический сигнал на клапан,

который перекрывает газоподачу. В версиях САКЗ-МК-1, САКЗ-МК-1-1Т

обязанности блока сигнализации и управления в части управления клапаном выполняет сигнализатор газа СЗ-1-1Г, СЗ-1-2Г или СЗ-1-1ГТ.

В системе сигнализации и контроля загазованности САКЗ-МК-3 при срабатывании датчика, свидетельствующем о выходе одного из параметров технологического процесса за допустимый диапазон, неисправности оборудования, пожаре или взломе, блок сигнализации и управления котельной БСУ-К осуществляет выдачу звуковой и световой информации о конкретной причине тревоги, а также закрывает клапан КЗГЭМ-У (кроме случая взлома). Во всех случаях, при перекрытии подачи газа (по сигналам внешних датчиков или по 2-му порогу загазованности) свечение соответствующего визуального индикатора сохраняется после исчезновения аварийного сигнала неограниченно долго (до нажатия кнопки «Сброс»), а это позволяет точно установить причину остановки необслуживаемой котельной.

При наличии в составе системы газосигнализаторов удаленного пульта ПДС, ПД или ПК, располагаемого в месте нахождения дежурного персонала,

на нем дублируется аудио и визуальная индикация аварийных ситуаций (в

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

системе САКЗ-МК-3 - в несколько сокращенном объеме).

Система обеспечивает закрытие клапана при отключении питающей сети. Для устойчивой работы в условиях кратковременных падений сетевого напряжения предусмотрена задержка в несколько секунд.

В системе сигнализаторов газа САКЗ-МК осуществляется проверка целостности всех соединительных кабелей. Есть специальная световая индикация повреждения линий связи: с клапаном на блоке сигнализации и управления, с диспетчерским пультом - на пульте, при нарушении целостности линии, между сигнализаторами загазованности и блоком сигнализации и управления, система контроля целостности линии реагирует подобно реакции на загазованность с выдачей световой и звуковой сигнализации и перекрытием подачи газа.

При комплектации клапаном с индикацией состояния (КЗГЭМ-УИ)

обеспечивается БСУ-К, ПДС, ПД.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

8. Системы контроля газа САКЗ-МК строятся на базе следующих изделий

система автоматического контроля загазованности природным газом типа СЗ-1;

система автоматического контроля загазованности оксидом углерода типа СЗ-2;

клапаны запорные газовые типов: КЗГЭМ-У, КЗЭУГ, КЗГЭМ-ВД;

блоки сигнализации и управления БСУ, БСУ-К;

вспомогательные устройства: пульты диспетчерские (ПД, ПДС),

пульты контрольные (ПК) и другие.

Часть компонентов элементной базы систем, такие как Система автоматического контроля загазованности и клапаны, некоторые пульты могут применяться самостоятельно вне конфигурации систем.

Также, помимо указанных выше возможностей, система обладает рядом преимуществ, которые позволяют в составе систем контроля газа САКЗ, САКЗ-МК применять нормально-закрытые и нормально-открытые клапана других производителей, наращивать количество подключаемых сигнализаторов для охвата больших территорий.

Для систем газосигнализаторов САКЗ-МК имется возможность подключения пульта диспетчерского по радиоканалу на расстоянии до 200 м.

Для удобства использования популярно подключение САКЗ-МК к GSM-

извещателю. Применяется в городском хозяйстве, где проблематично прокладывать кабель.

Системы автоматического контроля газа очень просты при монтаже,

наладке, обслуживании.

Ряд таких достоинств как:

простота конструкции;

высокая надежность;

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

комплектность, позволяющая производить полный монтаж «под ключ»;

низкая стоимость;

позволяет пользователям систем газовых сигнализаторов выбирать их и в дальнейшем.