CC BY
7
ПОЖАРНАЯ АВТОМАТИКА
УДК 614.84.242
ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЙ МОДУЛЬ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПОЖАРОВЗРЫВОЗАЩИТЫ ВЫСОКОРИСКОВЫХ ОБЪЕКТОВ
Представлены структура и алгоритм функционирования информационно-управляющего модуля (ИУМ) быстродействующей автоматизированной системы пожаровзрывозащиты (АСПВЗ) объектов химических и нефтеперерабатывающих предприятий. Быстродействие ИУМ обеспечивается за счет использования перспективного проводящего композиционного материала УВв2МезВе7-х.
В настоящее время на производственных площадях химических и нефтеперерабатывающих предприятий сосредоточены огромные массы по-жаровзрывоопасных веществ. Значительно возросло число объектов, взрывы на которых могут нанести огромный ущерб окружающей среде и людям [1].
Проведение профилактических мероприятий по предотвращению взрывов газо-, паро- и пыле-воздушных смесей не позволяет полностью исключить опасность возникновения этих взрывов в технологическом оборудовании и производственных помещениях (зачастую вследствие взрывов в технологическом оборудовании), что вызывает необходимость применения активных систем взрывоза-щиты (СВЗ). Одной из таких СВЗ является система сброса избыточного давления, основанная на быстрой регистрации высокочувствительными датчиками очага взрывного горения в начальный момент его возникновения и последующем срабатывании исполнительных устройств, обеспечивающих сброс избыточного давления.
Уменьшение вероятности возникновения взрывов может быть достигнуто применением автоматизированных систем пожаровзрывозащиты (АСПВЗ) технологических процессов и производств.
Используемые в настоящее время АСПВЗ технологических процессов и производств малоэффективны вследствие своего недостаточного быстродействия. Они не способны продетектировать увеличение избыточного давления, возникающего при взрыве, и включить систему сброса избыточного давления за короткий интервал времени (до 0,1 мкс) [2].
Обоснование временного интервала связанно с тем, что за данный период времени при дефлагра-ционном или детонационном взрыве избыточное давление возрастает по линейному закону. И это время является максимально необходимым для того, чтобы защитить промышленный персонал и технологическое оборудование от разрушающего воздействия взрыва. Создание таких сверхбыстродействующих автоматизированных систем управления возможно на базе использования в их составе информационно-управляющего модуля (ИУМ), создаваемого на основе перспективных проводящих сред [3].
Для повышения эффективности обеспечения взрывозащиты промышленных предприятий, помещений и отдельных технологических устройств перспективным направлением является использование в АСПВЗ быстродействующего ИУМ, структура и блок-схема алгоритма функционирования которого показаны на рисунке.
Модуль представляет собой комплекс технических средств сбора и обработки информации о состоянии выделенной части объекта (помещения, участка, зоны) для передачи ее по каналам связи в блок обработки и отображения.
Использование данного модуля позволяет обнаруживать взрывное горение в начальной стадии его развития, а также осуществлять управления инженерно-техническими элементами системы с целью ликвидации угрозы взрыва. При детектировании начальной стадии возникновения взрыва до наступления опасных факторов его воздействия на челове-
ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2007 ТОМ 16 №2
67
ПОЖАРНАЯ АВТОМАТИКА
Первичная измерительная информация (взрыв)
Датчик давления X
Датчик ИК-излучения
Датчик ИК-излучения
Контроллер ИУМ
Исполнительный механизм подсистемы сброса избыточного давления
Исполнительный механизм подсистемы блокирования технологического процесса
Информация о характере изменения давления в технологическом оборудовании Оповещение о срабатывании системы сброса избыточного давления Оповещение о блокировании технологического процесса
Система информационного оповещения
Рис. 1. Структура и блок-схема алгоритма функционирования ИУМ
ка и оборудование срабатывает подсистема сброса избыточного давления.
Основными элементами ИУМ являются датчики инфракрасного излучения с быстродействием 10-8 с [4]. Они располагаются в непосредственной близости от защищаемого технологического оборудования или в объеме защищаемого помещения и по существу являются элементами системы, реагирующими на изменения контролируемых параметров в начальный момент взрыва.
Принцип действия датчика основан на резком и многократном (на 5-6 порядков) увеличении электрического сопротивления чувствительного элемента при превышении порогового уровня температуры окружающей среды.
Для композиционного материала УВа2Ме3Бе7-х температура перехода составляет 370+1 К. При этом толщина рабочего слоя датчика не превышает нескольких межатомных слоев, что позволяет понизить его температурную инерционность [5].
При превышении указанной температуры пропадает эффект бездиссипативного переноса заряда через композиционную структуру У-Ва-Ме-Бе. Наличие этого физического эффекта и определяет изменение сопротивления всей структуры чувствительного элемента извещателя.
Физический принцип действия ИУМ заключается в следующем. При превышении некоторого предельного значения температуры окружающей среды, что возможно при возникновении опасного фактора на предприятии, величина выходного тока резко повышается. Это изменение фиксируется цифровым амперметром, подключенным к системному контроллеру ИУМ. Контроллер принимает сигнал, обрабатывает его и формирует управляющую команду на срабатывание подсистем сброса избыточного давления и блокирования технологического процесса только в том случае, если информация в систему управления поступает параллельно от обоих датчиков ИК-излучения, т.е. наличие опасного фактора подтверждается.
После подачи управляющего импульса в устройство разгерметизации давление ограничивается в пределах допустимых значений с помощью создания в аппарате проходного сечения, что обеспечивает ликвидацию опасного фактора. Оповещение о срабатывании подсистем отображается на экране, установленном в диспетчерском пункте.
Функционирование датчика контроля давления носит информативный характер: он показывает уровень давления в технологическом аппарате после срабатывания системы сброса избыточного давления.
Таким образом, использование в АСПВЗ данного ИУМ позволит повысить эффективность функционирования автоматизированной системы в целом [5].
ЛИТЕРАТУРА
1. Топольский Н. Г., Блудчий Н. П., Афанасьев К. А. Понятия и критерии техногенных чрезвычайных ситуаций. — М.: Академия ГПС МЧС РФ, 2004.
2. Ударные волны и экстремальные состояния вещества/ Под ред. В. Е. Фортова. — М.: Наука, 2000.
3. Бутузов С. Ю. Методологические основы проектирования систем качества для прогнозирования и предупреждения чрезвычайных ситуаций техногенного характера // Вестник Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России. — 2005. — № 3(10). — С. 73-76.
4. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю., Членов А. Н. Тепловой пожарный извещатель / Патент на изобретение № 2181505, МКИ7 С08В17/06, 2001.
5. Топольский Н. Г., Бутузов С. Ю. Основы создания проводящих сред для сверхскоростных информационных модулей автоматизированных систем безопасности. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2001. — 104 с.
Поступила в редакцию 20.03.07.
^ШШ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ 2007 ТОМ 16 №2
