Типовая структура, схемы и процедуры

Характерной особенностью точечного мониторинга источников загрязнения на особоопасных объекте является сочетание двух одновременно решаемых задач: 1. обеспечение экологической безопасности персонала и окружающей среды, 2. наблюдение и измерение параметров среды по сравнению с нормативным (естественным) фоном.

Главной задачей особоопасного объекта является обеспечение экологической безопасности персонала и окружающей среды.

Одним из принципов построения структуры объекта по уничтожению химического оружия (УХО) и системы его мониторинга, способствующим повышению его экологической безопасности, является принцип «вложенных структур» (тип матрешки).

Он заключается в многократном полном или частичном изолировании (капсулировании или боксировании) источников опасности, помещаемого вначале в герметичную капсулу. Капсула окружается герметичным или полугерметичным вентируемым и контролируемым защитным боксом, находящимся также полугерметичном вентилируемом и контролируемом рабочем помещении (также своего рода бокс), расположенном охраняемой и контролируемой рабочей территории (промплощадки), вокруг которой создается контролируемая санитарно-защитная зона (ЗСС). Т.о, источником экологической опасности (потенциального загрязнения окружающей среды) в типовом варианте имеет не менее 4-5 уровней (ступеней защиты).

Рис.1 (См.Приложение)

Как видно из схемы, система мониторинга особоопасного объекта данного типа соответствует его структуре и в общих чертах повторяет ее, имея средства контроля, по своим характеристикам отвечающие конкретным условиям и задачам точечного мониторинга на каждом уровне структуры контролируемого объекта. Система мониторинга имеет собственную иерархичность, а также функциональное и другое деление на подсистемы, блоки, элементы и связи м/у ними. Принципиально она может быть наглядно изображена в виде схемы подсистемы автоматического приборного контроля источников загрязнения, представленной на

рис.2. (См. Приложение)

Для повышения надежности система мониторинга особоопасного объекта обычно дублируется и при этом подразделяется на две основные части (подсистемы): 1- подсистему автоматических приборов контроля ЗВ; 2- подсистему пробоотбора и лабораторного анализа проб объектов среды вблизи источника загрязнения

Обе системы работают во взаимодействии, дополняя друг друга и увеличивая эффективность и надежность всей системы в целом. Взаимодействие и взаимодополнение подсистем осуществляется на всех (обычно трех) уровнях иерархии структуры системы точечного мониторинга, причем верхний уровень-ЦПУ является общим для обеих подсистем.

Подсистема приборов автоматического контроля

Данная подсистема охватывает практически все потенциальные источники загрязнения, представляющие опасность для работающего персонала и ОС, а также проживающего вокруг объекта населения.

Ее основные функции:

1. сигнализация о превышении допустимого уровня (обнаружение) и измерение концентраций вредных веществ (определение) в контролируемых средах вблизи источника загрязнения, а также в зоне промплощадки и в СЗЗ;

2. обнаружение мест утечек опасных веществ в ОС и формирование исходных данных для прогноза об их распространении в случае аварии;

3. контроль технических параметров природоохранного оборудования и сооружений, и других экологически значимых параметров технологических процессов;

4. диагностика и контроль характеристик элементов самих контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИП и А), а также средств обработки отображения информации;

5. обработка, систематизация, протоколирование, отображение и хранение полученной информации;

6. формирование и передача информации диспетчеру предприятия на центральный пульт управления (ЦПУ), а также на вышестоящий уровень ЕГСЭМ- в региональную подсистему.

Структура подсистемы автоматического приборного контроля объекта УХО- многоуровневая , функциональная иерархическая. В не выполняется соподчиненность процессов возникновения, обработки., передачи и отображения информации загрязнения ОС на объекте и за его пределами, а также осуществляется различными способами управление этой информации на каждом уровне иерархии и связь между ними. Она включает 3 уровня.

На первом уровне находятся датчики, автоматически отбирающие пробы, формирующие первичные аналитические сигналы о появлении и загрязнения в контролируемой среде (воздуха, воды, твердых поверхности) и преобразующие их в электрические сигналы удобные для передачи на другие уровни подсистемы или моментального их отображения по месту установки датчика в соответствующем виде (световой или звуковой сигнал опасности). Датчики различаются своими функциональными особенностями и устанавливаются в непосредственной близости от контролируемого источника загрязнения или с учетом направления воздушных либо водных потоков- на маршрутах движения или в точках нахождения и работы персонала.

Второй уровень- уровень местных пультов управления датчиками и щитов промежуточного отображения сгруппированной и частично обобщенной информации от нескольких датчиков, решающих одну и ту же задачу или контролирующих одну зону (помещение). Местные пульты управления датчиками являются источниками команд для них, а щиты промежуточной информации отображают собранные в одном месте сигналы от всех однотипных датчиков одного или нескольких автоматических приборов контроля. Сигнальные щиты обычно размещаются на рабочем месте начальника смены или участка, а местные пульты как правило, выносятся из рабочей зоны в помещения КИП и А.

Третий уровень- центральный пульт управления, хранения, обработки и отображения всей информации, оснащенной ЭВМ и мнемосхемой- сигнальной «картой» размещения состояния всех датчиков. На ЦПУ диспетчером (вручную), программно-приборным управляющим комплексом или центральным компьютером (автоматически) осуществляется управление всей системой мониторинга объекта. Сюда же поступают по соответствующим линиям (каналам) связи сигналы о наличии в контролируемой среде ЗВ.

На предложенных схемах представлены 5 типов датчиков, сочетания основных характеристик которых имеют принципиальные различия.

Датчики технологических капсул (ДТК) – устанавливаются внутри некоторых капсул или в непосредственной близости от них внутри вентилируемых защитных боксов, ограничивающих пространство вокруг герметичных капсул или аппаратов с ОВ, фактически являются составной частью КИП и А- приборов технологического контроля и служат в основном для оперативного регулирования экологически опасных параметров производственных процессов (концентрации вредных веществ в капсуле или технологическом аппарате), а также частично для контроля нагрузки на очистные сооружения и аппараты. Это приборы непрерывного и избирательного по отношению к целевому веществу действия, отличающиеся особенно высокой селективностью и малой чувствительностью, но достаточно высоким быстродействием (минуты-секунды), хотя и меньшим , чем у датчиков защитных боксов.

Датчики защитных боксов (ДЗБ), устанавливаются внутри вентилируемых полугерметичных защитных боксов, в которых расположены технологические капсулы и аппараты, внутри вентиляционных систем или водосточных коммуникаций, отходящих от защитных боксов (до аппаратуры улавливания и очистки), а также внутри некоторых боксов, не содержащих капсул с ОВ, но в некоторых проводятся вспомогательные работы с ними, это приборы сочетающие функции регулирования некоторых технологических параметров (технологические контрольные приборы) и контроля загрязненности окружающей среды в непосредственной близости от аппаратуры- источника ЗВ. Эти приборы обладают постоянным и непрерывным характером мониторинга, особенно высоким быстродействием. Высокая селективность и чувствительность для датчиков защитных боксов не обязательны, т.к. при разгерметизации капсулы или другой аварийной ситуации не имеет значение, от какой именно примеси в технологической смеси сработает датчик, тем более, что при этом локальная концентрация ЗВ внутри бокса может оказаться достаточно высокой. Главное, чтобы сигнал о разгерметизации и аварийной загрязненности среды в боксе был получен максимально быстро для принятия соответствующих решений и действий по ликвидации аварийной ситуации.

Датчики рабочих помещений (ДРП), устанавливыемые внутри вентилируемых («условно грязных») помещений рабочей зоны, вокруг боксов, где проводятся особоопасные операции, а также вблизи рабочих мест и по маршрутам движения персонала, после систем очистки на выпусках в атмосферу из вентиляционных систем и выходных коллекторах корпусов (цехов) сточных вод, на выгрузке отходов, т.е. на «концах труб», - это уже приборы чисто санитарно-гигиенического и отчасти экологического контроля.

Их главная задача- постоянный, но не непрерывный (циклами) контроль концентраций ЗВ в средах на уровне предельно допустимых концентраций в рабочей зоне (ПДК ) или на уровне ПДК в очищенных сточных водах. Эти приборы должны обладать соответствующей высокой чувствительностью и достаточно высоким быстродействием для возможности оперативного принятия решений и применения персоналам индивидуальных средств защиты при аварийной ситуации или аварии. Особенностью данных приборов является их селективность, требующая различать загрязненность Ос рабочей помещений действительно опасными веществами (ОВ) или другими веществами на действительно опасном уровне (т.е ДРП, должны быть не просто сигнализаторами превышения уровня ПДК, но и анализаторами, способными измерять концентрацию ЗВ).

Датчики промплощадки и санитарно-защитной зоны (ДПП и ДСЗ), устанавливаемые на охраняемой и регулярно контролируемой открытой территории за пределами рабочих корпусов (в подфакельных зонах на территории промплощадки, вокруг корпусов, в которых проводятся особоопасные работы, по периметру ограждения промплощадки, где расположены «условно грязные» рабочие корпуса и опасные установки открытого типа, а также на «фоновых» постах, расположенных в СЗЗ) – это выполненные в климатическом исполнении высокочувствительные, селективные, длительного эпизодического и цикличного) действия, с широким сектором захвата ЗВ анализаторы, оснащенные мощными средствами сигнализации, способностью к автоматическому отбору проб для последующих подтверждающих анализов.

Датчики промплощадки и СЗЗ чаще всего объединяются в блоки на стационарных постах контроля ОС, размещаемых на территории предприятия или за ее пределами. В состав поста должен входить набор датчиков на все, основные для предприятия, наиболее опасные ЗВ, средства проботбора, контроля метеопараметров, а также вспомогательное оборудование. К числу таких датчиков относятся и многоканальные автоматические жидкостные анализаторы, устанавливаемые на выпускных коллекторах рабочих корпусов и выходном коллекторе предприятия.

Структура подсистемы автоматического приборного контроля особоопасного промышленного объекта обычно этим ограничиваются, хотя остается не полностью охваченной постоянным контролем СЗЗ объекта, на установка в ней по всему периметру (несколько километров или десятки километров) не является возможной и целесообразной.

Поэтому обычно в СЗЗ осуществляется эпизодической аналитический контроль с помощью мобильных постов или может осуществляться путем применения средств дистанционного мониторинга устанавливаемых в центре объекта. Дистанционные приборы контроля периодически сканируют сектор за сектором всю промплощадку и санитарно-защитную зону, отслеживая перемещение и динамику шлейфа выбросов объекта в атмосферу,а также возможные заносы «чужеродных» для него ЗВ.

Процедура работы подсистемы АПК в самом упрощенном виде может быть представлена следующим образом.

В период проведения особоопасных операций, связанных с плановой разгерметизацией емкостей, содержащих отравляющие вещества (ОВ), их выгрузкой, перевариванием, перекачкой в специальные аппараты для переработки (дегазации) ОВ, вся подсистема АПК должна функционировать в самой полной конфигурации и максимальном масштабе. При этом должны быть включены, работоспособны и настроены на наиболее эффективные режимы все приборы контроля.

В других случаях, при работах не связанных непосредственно с ЗВ подсистема АПК в целях экономии ее ресурсов, энергии расходуемых материалов может работать в сокращенном масштабе. При этом могут быть включены и работать отдельные группы приборов.

В случае отклонения от нормальных («штатных») технологических режимов, связанных с аварийной разгерметизацией емкостей с ОВ, а также в случае превышения их ПДК в ОС соответствующий датчик (группа датчиков) формирует первичный аналитический сигнал, преобразуемый (в самом датчике или на управляющем пульте) затем в электрический. Последний в соответствии с заложенным в приборе алгоритмом вызывает срабатывание аварийной сигнализации, в случае измерительного прибора- отображается на соответствующей шкале, диаграммной ленте, цифровом индикаторе или в другом требуемом виде.

Аварийный звуковой (световой) сигнал выдается самим датчиком по месту его установки или отображается на промежуточном щите индикации. Информация о срабатывании прибора и количественная характеристика концентрация ОВ в соответствующей среде или на контролируемой поверхности также передается и отображается на ЦПУ в виде сигналов на мнемосхеме или на дисплее управляющего компьютера.

Т.о., АПК фиксирует аварийную ситуацию, которая еще не является аварией до момента возникновения реальной опасности для работающего персонала. Показателем аварийности является превышение концентрации ОВ в ОС, фиксируемое системой мониторинга.

Подсистема пробоотбора и лабораторного анализа

Подсистема лабораторного аналитического контроля (ЛАК) объекта может функционировать самостоятельно (на обычных промышленных объектах в России она, как правило, является основной), но в условиях особоопасного объекта ее роль в мониторинге ОС становится второстепенной при наличии высокоэффективной подсистемы автоматического приборного контроля, хотя и сохраняются некоторые специфические функции, которые не могут решить автоматы.

Данная подсистема выполняет те же функции, что и подсистема автоматических приборов, но несколько по другому. Если основной задачей подсистемы АПК является постоянное и непрерывное слежение за параметрами процессов и среды с целью принятия оперативных решений и действий, то одной из основных задач подсистемы ЛАК на особоопасном объекте является подтверждение данных приборов о загрязнении ОС.

Существуют и другие задачи, связанные с плановым техническим контролем производственных процессов, прежде всего это относится к решению задач , связанных с идентификацией и количественным измерением концентраций компонентов сложных смесей (реакционных масс, а также отобранных из окружающей среды проб, сильно загрязненных множеством различных посторонних примесей).

Структура ЛАК обычно трехуровневая.

На первом уровне подсистемы ЛАК находится сеть пробоотборных станций, включающих автоматические устройства для отбора проб (в наиболее опасных местах), а также четко определенные графиком и маршрутом оборудованные позиции для ручного пробоотбора. К этому же уровню относятся приборные средства для поиска мест утечек (течеискатели), простейшие средства экспресс-анализа «на месте» (on-line), а также средства доставки проб и персонал, работающий) на соответствующих местах. Автоматические пробоотборные устройства, а также расположение точек ручного пробоотбора подситемы ЛАК информационно связаны с работой приборов подсистемы АПК. Пробоотбор для последующего проверочного (подтверждающего) лабораторного анализа осуществляется по команде сработавшего датчика прибора. При этом персонал с помощью течеискателей и других средств экспресс-анализа должен в максимально короткий срок найти место утечки (источник) ЗВ.

Второй уровень- аналитическая лаборатория, оснащенная приборами и другим оборудованием для осуществления анализов, которые соответствуют решаемым лабораторией задачам. В лаборатории помимо измерительных приборов устанавливается приемная станция пневмопочты, на которую поступают автоматически отобранные пробы, а также различное вспомогательное оборудование, обеспечивающее работоспособность лаборатории. Кроме того, аналитической лаборатории обычно придаются транспортные средства и мобильные посты контроля (автолаборатория) для отбора и доставки, а также проведения первичных анализов на удаленных от объекта территориях (в СЗЗ и за ее пределами). Важнейшим компонентом аналитической лаборатории является штат ее персонала- обученные и подготовленные пробоотборщики, лаборанты, техники-прибористы, инженеры и другие сотрудники, осуществляющие комплекс работ данной подсистемы ЛАК.

Третий уровень- Центральный пульт управления (ЦПУ), хранения, обработки и отображения информации, являющийся общим и для АПК, и для ЛАК.

Работа подсистемы лабораторного аналитического контроля принципиально заключается в автоматическом или «ручном» отборе проб воздуха, жидкостей, вод или смывов с поверхностей, твердых веществ и отходов – в соответствии с графиком пробоотбора или после сигнала автоматического прибор по месту установки сработавшего датчика. Помимо пробоотбора в рабочих корпусах объекта персонал, обслуживающий эту подсистему, осуществляет отбор проб объектов ОС за территорией промплощадки- в СЗЗ, по ее периметру, в аварийных случаях, -даже в населенных местах, используя передвижные (мобильные) средства. Отобранную пробу в максимально короткий срок доставляют в аналитическую лабораторию и проводят необходимые анализы.

Полученные данные лабораторных анализов, так же как данные автоматических приборов, обрабатываются, систематизируются, протоколируются и оперативно передаются (где и хранятся) на ЦПУ в распоряжении диспетчера и управляющего центрального компьютера.

Таким образом, описанная и обоснованная в разделе система «точечного» мониторинга МИЗ особоопасного объекта, включающая обычно два взаимодополняющие подсистемы автоматического приборного и лабораторного контроля, является некоторым образом идеальной-модельной с точки зрения ее относительного совершенства по сравнению с реально используемым на обычных производствах.