Комаров С.М. "Системы газоснабжения и газоанализаторы, основанные на физическом и физико-химическом методе работы"

Комаров С.М. "Системы газоснабжения и газоанализаторы, основанные на физическом и физико-химическом методе работы"

Комаров Сергей Михайлович, директор ООО «СтройМонтажЭксперт»

Системы газоснабжения и газоанализаторы, основанные на физическом и физико-химическом методе работы


Системы газоснабжения и газоанализаторы

Под газоанализатором понимают оборудование, используемое для определения степени загазованности внутри помещения. Такие приборы способствуют повышению уровня безопасности при работе систем газообеспечения. Любой газоанализатор призван измерять физические или физико-химические свойства смеси или ее составляющих.

В современной промышленности используют несколько типов оборудования этого назначения:

·         Оборудование, в основе работы которого используется физический метод анализа в совокупности с химическими реакциями. Такие газоанализаторы получили название химических или объемно-манометрических, они помогают определить уровень давления и размеры облака газа.

·         Газоанализаторы, в основе работы которых физический метод и дополнительные физико-химические реакции, к которым можно причислить хромотографическую, электрохимическую и термохимическую.

·         Приборы, работа которых основана только на физическом методе, в том числе оптическом, магнитном и иных возможных.

В рамках промышленной безопасности существуют следующие условия использования газоанализаторов:

·         Измерение диапазона температуры в окружающей среде.

·         Измерение диапазона давления в атмосфере.

·         Измерение влажности.

·         Измерение переменного и постоянного магнитных полей.

·         Измерение внешнего переменного однородного поля.

Принцип действия газоанализаторов приведен ниже:

Системы газоснабжения и газоанализаторы

 

  Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности газоанализатора ∆д (δд): [1]

Определяемый компонент

Диапазон измерений

Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности, %

Время установления показаний, Т0,9, не более, с

% НКПР

объемная доля, % (об.)

Метан (CH4)

0-50

0-2,2

±5 (НКПР)

10

Метан (CH4)

-

0-2,5

±0,22 (об.)

10

Пропан (C3H8)

0-50

0-0,85

±5 (НКПР)

15

Бутан (C4H10)

0-50

0-0,7

±5 (НКПР)

25

Пентан (C5H12)

0-50

0-0,7

±5 (НКПР)

25

Водород (H2)

0-50

0-2,0

±5 (НКПР)

10

Гексан (C6H14)

0-50

0-0,5

±5 (НКПР)

30

Газоанализатор может быть как ручным, так и автоматическим. Если говорить о промышленном использовании, то используют оборудование автоматического типа.

Термохимическое оборудование способно определить энергию тепла, которая выделяется химической реакцией смеси. Оптическая система используется фотоколометрическим оборудованием, работа которого основана на поглощении светового потока анализируемым веществом, его уровень и определяет тип газовой смеси.

Если необходимо определить токсичный газ. Стоит использовать электрохимический газоанализатор. Преимуществом такого газоанализатора является то, что его допустимо в рамках промышленной безопасности использовать во взрывоопасной среде. Есть и иные преимущества этого типа оборудования:

·         Небольшой размер.

·         Хорошая эксплуатационная устойчивость.

·         Небольшое потребление энергии.

В рамках промышленной работы не редко используют и газоанализаторы универсального типа, с их помощью легко определяют большое скопление газа в промышленной зоне или помещении. 

Системы газоснабжения и газоанализаторы


Каждое, используемое оборудование имеет собственные недостатки и преимущества: [2]

Тип оборудования

Плюсы

Минусы

Термохимические

Небольшая цена

Плохая избирательность, небольшой обхват концентрации, небольшой срок службы, небольшая чувствительность, нужен кислород.

Электрохимические

Можно обнаружить и мельчайшие частицы газов, имеет большой спектр определения типов газов, небольшое потребление энергии, небольшая цена

Небольшая селективность и плохое быстродействие, большой размер, необходимо иметь много реагентов.

Оптические

Хорошая чувствительность, нет необходимости использовать реагенты, хорошее быстродействие, определяет все газы.

Большая цена

На газоанализаторе можно перестроить сигнализационный порог, сигналы подаются двух типов: световой или звуковой. В зависимости от того, какая будет концентрация порог может быть предупредительным или аварийным.

Обязательно, чтобы оборудование соответствовало требованиям абсолютной погрешности, если идет речь о измерении влажности в смеси. Этот показатель должен быть 98%, если температура составляет 25°С. 

В составе большинства такого оборудования находятся следующие компоненты:

·         Аккумуляторы.

·         Побудитель расхода.

·         Панель с кнопками.

·         Агрегат питания и индикации.

·         Устройство обработки данных.

·         Предварительный усилитель.

·         Оптический блок.

·         Плата, отвечающая за управление излучателем.

Чтобы обеспечить взрывозащищенность оборудования этого типа в его конструкции используется взрывонепроницаемая оболочка и электрическая цепь, работающая без искр. Это подразумевает наличие на платах заливки компаундом токоогранического резистора, с активным последовательно конденсатором, наличие на плате вычислителя  и плате побудителя той же заливки, как и на блоке аккумулятора.

Чтобы не было опасности взрыва и оборудование отвечало требованиям промышленной безопасности, излучатель помещается во взрывобезопасную оболочку, создаваемую из Д16 с кварцем и швом из клея 6,2 миллиметра, который способен выдержать давление размером 1,5 Мпа. Где находятся выводы заливается компаунд.

Есть показатель максимальной температуры поверхности с наружи блока аккумулятора в режиме аварийной работы, она не должна составлять больше 80 °С. Это полное соответствие ГОСТ Р 51330.0-99. [3]

В соответствии с IP30 по ГОСТ 14254-96 корпус газоанализатора должен быть защищен от опасных частей и проникновения внутрь влаги и твердых предметов. [4]

Обязательно при эксплуатации газоанализаторов опираться на главу 7.3 ПЭУ и главу 3.4 «Электроустановки во взрывоопасных зонах». Важно руководствоваться нормативными актами и руководством к эксплуатации оборудования. Любое подобное оборудование обязательно проходит своевременную проверку на целостность и соответствие требованиям. Во время внешнего осмотра газоанализаторов важно обращать внимание на:

·         Целостность элементов.

·         Отсутствием повреждений.

·         Целостность пломбы, взывозащиты и маркировки.

Осуществлять ремонт газоанализатора можно только в соответствии с ГОСТ 51330.18-99 и документацией на оборудование.[5] Важно во время ремонта проводить профилактический осмотр всех компонентов оборудования, только так можно гарантировать качественную работу газоанализатора, а соответственно и сохранить необходимый уровень безопасности на объекте.

Во время использования оборудования важно соблюдать следующие профилактические действия:

·         Проводить проверку расхода газовой смеси не менее чем один раз в пол года.

·         Проводить корректировку чувствительность оборудования раз в пол года.

·         Проводить контрольный осмотр оборудования перед работой, убеждаясь в наличии пломб, отсутствии повреждений.

·         Перед каждым циклом измерений корректировать нулевые показания по атмосферному воздуху.

Если последний пункт невозможен, тогда корректировка показаний происходит не по атмосферному воздуху, а с использованием фильтра поглотителя.

После того, как закончится допустимое количество проверок с фильтром, его необходимо заменить. Чтобы это сделать откручивается штуцер гаек фильтра, активированный уголь, который уже отработал свой срок высыпается и на его место засыпается новый до уровня, где находится нижний виток на резьбе. Штуцер после проведенной работы закручивается на место. Нет никакой необходимости создавать специальные методы или средства для утилизации отработанного угля.

Периодическая проверка газоанализаторам требуется каждый год, чтобы он работал нормально, в соответствии с требованиями. Если было изменено положение газоанализатора, в обязательном порядке проводится корректировка нулевых показаний, если перерыв в работе оборудования был большим, следует проверить качество срабатывания сигнализации.

Важно соблюдать следующие требования безопасности при проведении проверки качества работы газоанализатора:

·         Строгое соблюдение требований безопасности.

·         Нельзя сбрасывать в атмосферу промышленного помещения ГСО-ПГС.

·         В каждом помещении обязательно должна быть система вентиляции.

·         Строго воспрещается использовать открытый огонь в промышленном помещении или курить.

·         Проверку оборудования проводят только люди, имеющие специальный допуск и прошедшие инструктаж.

Чтобы определить погрешность работы оборудования требуется пропустить ГСО-ПГС и запечатлеть показания газоанализатора.

- № 1-2-3-2-1-3 - для участка диапазона измерения от 0 до 300 мг/м3 ;

- № 1-4-5-4-1-5 - для участка диапазона измерения от 300 до 1500 мг/м3 .

Показатель абсолютной погрешности оборудования (∆Д) в каждом месте проверки на рассматриваемом участке диапазона от 0 до 300 мг/м3 определяется следующим образом:

∆Д= Аj – А’О

Аj – показания газоанализатора, мг/м3;

А’о - действительное значение концентрации измеряемого компонента в проверяемой точке, оно указывается в паспорте в пересчете на углерод, мг/м3, рассчитывается следующим образом:

          Ао

 А’0=________

         1,333

 АО - действительное значение концентрации измеряемого компонента в проверяемой точке, указанное в паспорте на ГСО-ПГС,мг/м3.

В том случае, если значение в паспорте отмечено в процентах объемной доли компонента, который необходимо определить, перерасчет стоит делать в массовую концентрацию следующим образом:

Пересчет объемной доли млн-1 в мг/м3:

            Ад

А0= ________________

                                t

          22,41 * (1+_____)

                              273

Пересчет доли в %:

             Ад*М*104

А0= ________________

                               t

         22,41 * (1+_____)

                             273

Ад – значение объемной доли измеряемого компонента, указанное в паспорте на ГСО-ПГС , млн-1 или %:

М  - молекулярная масса измеряемого компонента;

 t  - температура окружающей среды, °С.

Значение основной относительной погрешности газоанализатора (δд) на участке диапазона измерения находится следующим образом:

              Aj – A0

Ƃд = _______________ * 100

               A0

 А’о - действительное значение концентрации поверочного компонента в точке проверки, указанное в паспорте на ГСО-ПГС в пересчете на углерод, мг/м3. 

Не имеет значение, какого типа оборудование применяется для определения концентрации газовой смеси внутри промышленного помещения, неправильность результатов может быть вызвана:

·      Применение прибора, градуировка которого используется для определения другого газа.

·      В пробе находятся примеси и вода, которые негативно влияют на показания.

·      Любые изменения окружающей среды влияют на показания.

Проектирование газоаналитической системы качественно влияет на уровень промышленной безопасности на объекте, вот почему ему так важно уделять достаточно внимания. Стоит проследить, чтобы время срабатывания системы было меньше, чем время запаздывания. Важно принимать во внимание следующие моменты:

·         Возможность появления серьезной утечки.

·         Время, затрачиваемое на активацию запорных механизмов.

·         Время, которое требуется оператору на ручное вмешательство.

·         Время, затрачиваемое на перенос пробы к датчику.

·         Время на активацию сигнализации.

Газоанализаторы, которые используются в промышленных масштабах, независимо от того, какого типа оборудование, должны обладать соответствующей чувствительностью, чтобы распознать возможные утечки.

Не все модели могут определить горючую газовую смесь в среде, которая считается инертной или сильно объединенгой кислородом. У каждого газоанализатора имеются свои преимущества, особенности и недостатки и их стоит принимать во внимание. Использовать не подходящее оборудование недопустимо и опасно, в рамках промышленной безопасности это приводит к возникновению больших аварий.

Список литературы:

1.              ГОСТ Р 51330.0-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Общие требования».

2.              ГОСТ 14254-96 «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками».

3.              ГОСТ 51330.18-99 «Электрооборудование взрывозащищенное. Ремонт и проверка электрооборудования, используемого во взрывоопасных газовых средах (кроме подземных выработок или применений, связанных с переработкой и производством взрывчатых веществ).

  • обучение
  • вступление
    в cpo
  • подготовка
  • сертификация
обучение
вступление в cpo
аттестация
сертификация
img img img
Напишите
нам в WhatsApp