Производственная и пожарная автоматика / Antonov - Kratkii kurs lektsiy 2022

Более строго постоянствотемпературы горениягазовых смесей на нижнем концентрационном пределераспростронения пламенидоказано Я.Б.

Зельдовичем. Он получилоличественноерешение задачиопределения пределов распространения пламени (пределов воспламенения), согласно которомутемпература горения на нижнем пределе воспламенения весьма слабо зависит от начальной температурыи состава смеси. Согласно этой теории, появлениепределовраспространения пламени (концентрационных пределов воспламенения) обусловливается неадиабатичностью процесса горения вследствиетеплопотерь в окружающуюсреду. Наличие этих теплопотерьвызывает необходимостьпредположения конечных пределов значений скорости распространенияпламени. Эти конечные значения определяют концентрационные пределыраспространения пламени.

Сравнительные характеристикисовременных стационарных термохимических газоанализаторовприведены в таблице 2.2. Схема принудительногозабора контролируемой средына анализ показана на рисунке 2.2.

Таблица 2.2 Характеристики современных стационарныхтермохимических газоанализаторов

Рис. 2.2 Схема принудительного забораанализируемой смеси на анализ:

1 – фильтр; 2 – редуктор давления; 3 – датчик; 4 – ротаметр; 5 – воздушный эжектор;

6 – взрывозащитное устройство; 7 – вентиль ротаметра; 8 – кран-переключатель;

9 - сравнительный чувствительный элемент; 10 – рабочий чувствительный элемент

43

Вопрос 3. Требования на установку газоанализаторов в

производственных помещениях ина промышленных территориях

Условия эксплуатации, особенностимонтажа и порядок установки автоматических стационарных газоанализаторов-сигнализаторов регламентированы «Правилами пожарнойбезопасности при эксплуатации предприятий химическойпромышленности» (ВНЭ 5-79), «Общими правилами взрывобезопасностидля взрывопожароопасных химических,

нефтехимическихинефтеперерабатывающих производств (ПБ-09-170-97)», «Требованиями к установкесигнализаторов и газоанализаторов» (ТУ-газ-86)

и инструкциями заводов-изготовителей. В соответствиис этими документами проектные организации определяют тип,

количествогазоанализаторов и места отбора проб газопаровоздушных смесей с учетом местныхусловий, физико-химических и взрывопожароопасных свойствобращающихся веществ и технологических особенностейпроизводства.

Блоки сигнализации ипитания газоанализаторов изготавливаются в обыкновенном исполнении смаркировкой идолжны быть установлены за пределами взрывоопасных зон. Датчики иблоки датчиков выполнены взрывозащищенными смаркировкой взрывозащиты и могут эксплуатироваться вовзрывоопасных зонах помещенийвсех классов и наружных установок согласно «Правилам устройстваэлектроустановок»

(ПУЭ) и другим документам, регламентирующимприменение электрооборудования во взрывоопасных условиях.

Содержание механических, агрессивных примесей: хлора, серы,

фосфора, мышьяка, сурьмы иих соединений в окружающей и контролируемой среде, отравляющихкаталитически активные элементы датчика, не должно превышать предельнодопустимых концентраций (ПДК).

44

Автоматические газоанализаторымогут эксплуатироваться в следующих условиях:

- температура окружающей и контролируемой среды:

от –45 до +50 °С – для датчиков;

от +1 до +50 °С – для блока датчика и блока сигнализации и питания;

- относительная влажность окружающей и контролируемой среды до

90 % при температуре 25 °С.

Газоанализаторы, укомплектованныедатчиками с принудительной подачей контролируемой среды, требуютналичия в месте установки датчика линии сжатого воздуха давлением от 0,25 до 0,6 МПа (от 2,5 до 6 кгс/см2).

Объемный расход контролируемой средычерез датчик, в соответствии с техническим описанием прибора, устанавливается в пределах 25 – 48 л/ч.

Согласно ТУ-газ-86, сигнализаторыдовзрывоопасных концентраций необходимо устанавливать во взрывоопасныхзонах классов В-1а, В-1б, В-1г,

а также в заглубленных помещениях с нормальнойсредой, куда возможно затекание горючих газов и паров. Вторичныеприборы газоанализаторов должны автоматическивключатьсветозвуковую сигнализацию,

оповещающую о наличии опасныхконцентраций взрывоопасных и вредных веществ.

В случаях необходимости, определяемойпроектной организацией, от импульса датчиков довзрывных концентрацийпредусматривается автоматическое отключение технологического оборудования или включение системы защиты.

Световой и звуковой сигналы о наличиивзрывоопасных концентраций подаются для постоянно обслуживаемыхпомещений – в загазованное помещение, для периодическиобслуживаемых помещений – у входа в помещение. Данные сигналы такжеодновременно подаются в операторную или пункт управления производственнымкомплексом.

45

Сигналы о срабатываниидатчика сигнализатора довзрывных концентраций, установленного наоткрытой площадке, необходимо подавать в операторную или пунктуправления производственным комплексом – световой и звуковой; на открытуюплощадку – только звуковой.

Световая сигнализация оформляется в видесветового табло,

устанавливаемого в хорошо обозреваемом месте, отдельноот сигнализации параметров технологического контроля.

В производственных помещенияхс наличием аварийной вытяжной вентиляции блоки сигнализации и питанияблокируются с пуском аварийной вентиляции. Она должнаавтоматически включаться в работу при срабатывании датчиков газоанализаторов.

Монтаж газоанализаторов и подвод электрическихцепей к ним проводится встрогомоответствии с действующими: «Инструкцией по монтажу электрооборудования силовых и осветительныхцепей взрывоопасных зон» (для организаций, входящих всостав ассоциации Росэлектромонтаж) от 05.05.2017 года и стехническим описанием на приборы.

Для соединения датчика с блоком сигнализации и питания рекомендуется использоватькабель типа РПШЭ 4 1,5 (РПШЕ 4 1,5) или любой другой четырехжильный абель с наружным диаметром не менее 0,8 и

не более 12,5 мм и сопротивлениемкаждой жилы не более 8 – 10 Ом при длине, равной расстоянию от датчикадо блока сигнализации и питания.

Электрическое сопротивление изоляциицепей датчика должно быть не менее 20 МОм.

Каждый блокигнализации ипитания заземляется с помощью заземляющего зажима медным проводомсечением 2 – 3 мм2. Сопротивление цепи заземления должно составлять не более 4 Ом.

Устанавливаютсяазоанализаторы в наиболее опасных производственных помещенияс точки зрениявозможности образования

46

взрывоопасных смесей (компрессорные горючихгазов, насосные сжиженных газов, насосные и складскиеомещения егковоспламеняющихся и горючих жидкостей). Поэтому отборроб контролируемого воздуха к датчикам сигнализаторов иазоанализаторов предусматривается в местах наиболее вероятного выделения и скопления газов и паров вависимости от их свойств,

количества, а также конструктивных особенностейтехнологического оборудования с соблюдением при этоказаний, изложенных в главе 2 ТУ-

газ-86.

В помещениях компрессорных датчикигнализатора устанавливается у каждого компрессорного агрегата в районе озможных источников утечек перекачиваемой среды (сальники, лабиринтные плотнения и т.д.) на расстоянии не более 1 м (по горизонтали) от них.

Вомещениях насосных сжиженных газоонтируется один датчик сигнализатора довзрывных концентраций на насоили группу насосов при условии, если расстояние от датчика до наиолее удаленного места возможных утечек в этой группе насосов не превышает 3 м (по горизонтали).

В помещениях насосных легковоспламеняющихся жидкостей, а такжв других взрывоопасных помещениях предусматривается одно пробоотборное устройство сигнализаторовзрывных концентраций на группу насосов,

аппаратов или другогборудования, при этом расстояние от пробоотборного устройства до наиболее удаленнойочки возможных утечек в этой группе насосов, аппаратов или другого борудования не должно превышать 4 м (по горизонтали). Пример размещенияатчиков сигнализаторов во взрывоопасных помещениях приведен на рисунке 2.3.

47

Рис. 2.3 Пример расположения датчиков сигнализаторов до взрывоопасных концентраций васосных сжиженных газов и ЛВЖ

( – насосы, перекачивающие сжиженные газы)

В заглубленных помещениянасосных сточных вод, оборотного водоснабжения и др., куда возможноатекание взрывоопасных газов и паров извне, а также складских помещенияпри хранении в них ЛВЖ и горючих газов устанавливается по одному пбоотборному устройству на каждые 100 м2 площади помещения, но не менее оного датчика на помещение.

Пробоотборные устройства синализаторов довзрывных концентраций размещаются по высоте помщений в соответствии с плотностью газов и паров по воздуху (приложение 1 ТУ-газ-86)

следующим образом:

-при выделении легких газов слотностью по воздуху не менее

1– над источником;

-при выделении газов с плотностьюпо воздуху от 1 до 1,5 – на высоте источника или ниже его;

48

- при выделении газов и паров слотностью по воздуху более 1,5 – не выше 0,5 м от пола.

При наличии в производственноммещении смеси горючих газов и паров с различными плотностямиобоотборные устройства сигнализаторов размещаются поысоте, исходя из плотности того компонента смеси, для которого величинаоотношения С / НКПР–наибольшая, где С –

концентрация компонента всмеси. НКПР и С независимо друг от друга могут быть в любых единицахизмерения, ноодинаковых длявсех компонентов смеси.

Если установка сигнализаторов и газоанализаторов производится в помещениях снеплотными или решетчатыми междуэтажными перекрытиями, каждый этажследует рассматривать как самостоятельное помещение. Допускается (заисключением компрессорных инасосных сжиженных газов) применятьавтоматические переключатели для попеременной подачи проб контролируемого воздухаот нескольких точек отбора к одному датчику. При этом периодичностьанализа для каждой точки отбора не должна превышать 10 мин.

Газоподводящие линиик датчикам сигнализаторов и газоанализаторов выполняютсяиз коррозийно–устойчивых труб с внутренним диаметром от 6 до 12 мм. В месте отбора проб анализируемого воздуха они заканчиваются обращеннымивниз воронками высотой от 100 до 150 мм и диаметром от 50 до 100 мм.

Времязапаздывания поступления проб к датчику за счет длины газоподводящихлиний не должно превышать 60 с.

Правила размещения датчиков газоанализаторов на открытых технологических установках (ОТУ) несколько отличаются от правил размещения датчиков в производственныхпомещениях. Это обусловлено,

во-первых, высокой вероятностьюобразования зон взрывоопасных концентраций на промышленнойерритории ОТУ как приормальном

49

(регламентном) режиме работы технологического оборудования, так и при аварийной разгерметизации (полной или частичной) аппаратов,

технологических трубопроводов, приводящей к мгновенному выбросу большого количестваглеводородного топлива, загазованности территории и образованию облака топливовоздушной смеси (ТВС). Во–вторых,

большимислом факторов, влияющих на рассеивание взрывоопасногоблака

(скорость и направление ветра на моментварии, характеристика и производительность источника выброса, рельеф местности, состояние атмосферы и т.д.) и, следовательно, невозможностью точно предсказать время образования иоординаты области сигнальной концентрации (5 – 50

% НКПР).

Критерием рациональногоазмещения датчиков на промышленной территории является исключениееконтролируемого передвижения облака ТВС за границу технологической установки иредотвращение цепного механизмаазвития аварии.

Радиус обслуживания датчика R конвекционно–диффузионного типа характеризуется аналитической зависимостью

где rD– расстояние от места аварийного выброса до датчика, м; Vf–

расстояние от места аварийного выброса до границы установки, м; UV–

скорость ветра, м/с; – угол направления ветрового потока; – плотность вещества в ТВС, кг/м3; а – плотность воздуха, кг/м3; g– ускорение свободного падения, м/с2; H– высота облака ТВС, м; K– безразмерный коэффициент.

Результатысследования данной зависимости показали, что величина радиуса обслуживания R датчика газоанализатора конвекционно–диффузионного типа в среднемоставляет 10 м. Данная величина зафиксирована и в действующемормативном документе ТУ-газ-

50

86, определяющем требования к установкеигнализаторов– газоанализаторов. Согласно этому документу, приазмещении датчика на промышленной территории ОТУ необходимо соблюдатьледующие требования:

Размещать датчики только на той частилощади открытой установки,

где расположено оборудование сзрывопожароопасными продуктами.

Ближайшие датчики неолжны удаляться более чем на 6 м от внешнего периметра открытой установкив сторону расположения на ней оборудования, за исключением случаев, когдаборудование не имеет взрывопожароопасных продуктов. Датчики каждого последующегояда по отношению к предыдущему ряду датчиков должны бытьвинуты на величину их радиуса обслуживания, т.е. распожены в шахматном порядке

(рис. 2.4).

Рис. 2.4 Примерный порядок расположения датчиков сигнализаторов довзрывоопасных концентраций на открытой установке:

– места установки датчиков; – пространства («мертвые») зоны, которые не следует учитывать при расстановке датчиков

51