Автоматические приборы для контроля взрывоопасных концентраций в воздухе помещений.

Для контроля за накоплением в воздухе производственных помещений горючих газов и паров и созданием взрывоопасных сред используют приборы газового анализа — газоанализаторы, газосигнализаторы и индикаторы.

Наиболее широкое применение среди них для контроля взрывоопасности производственной атмосферы получили термохимические, термокондуктометрические, оптические и ионизационные приборы.

Действие термохимических газоанализаторов основано на каталитическом окислении горючих примесей в воздухе в специальной камере, включенной в мост Уинстона. Выделение тепла при окислении ведет к повышению сопротивления плеча, разбалансу моста и появлению ЭДС в измерительной диагонали моста.

К важным достоинствам термохимических приборов относится возможность непосредственного определения с их помощью взрывоопасности анализируемой среды, так как они могут быть отградуированы в процентах от НКПР.

Такая градуировка прибора возможна в связи с тем, что при концентрациях различных горючих примесей, равных НКПР или определенной доле от НКПР, выделяемое при окислении тепло и величина ЭДС в измерительной диагонали моста будут одинаковыми.

Прибор может фиксировать взрывоопасное содержание индивидуальных веществ и суммарное взрывоопасное содержание нескольких горючих примесей. При этом нет необходимости знать не только НКПР этих веществ, но и их природу.

Отечественная промышленность выпускает следующие термохимические приборы.

Переносные газоанализаторы и индикаторы.

ГБ-3 предназначен для периодического определения паров этилированных бензинов. Изготавливается во взрывонепроницаемом исполнении, диапазоны измерений 0 - 30 и 0 - 150 г/м³, применяется при температурах от - 20 до 30 °С;

ИВК-1 предназначен для индикации довзрывных концентраций паров нефтепродуктов в воздухе. Изготавливается в искробезопасном исполнении со взрывонепроницаемыми элементами, диапазон температур - 10 - 50°С (разрешается пользоваться при - 40°С);

ПИВ-1 предназначен для контроля и сигнализации концентраций паров растворителей, равных 5 – 50% НКПР. Изготавливается во взрывонепроницаемом исполнении, диапазон температур - 10 - 50 °С;

ПГФ2М1 предназначен для периодического определения концентраций горючих паров и газов в воздухе. Изготавливается во взрывозащищенном исполнении, диапазон температур - 20 - 40 °С;

ИВП-1 предназначен для периодической индикации концентрации горючих газов, паров и их смесей, выдает сигнал при достижении 5 - 50 % НКПР. Изготавливается во взрывозащищенном исполнении, диапазон температур - 20 - 50°С.

Стационарные автоматические сигнализаторы.

СГГ2М предназначен для определения горючих паров, газов и их смесей, выдает сигнал при достижении содержания в воздухе горючих веществ в количестве, эквивалентном 20 % НКПР. Изготавливается во взрывозащищенном исполнении в виде модификаций СГГ2М-В2Б, СГГ2М-ВВГ и СГГ2М-В4Б (отличаются категорией взрывозащиты), диапазон температур - 10 - 40°С, влажность до 80 %.

СВК-3М1 предназначен для непрерывного контроля содержания горючих веществ в воздухе закрытых помещений, выдает сигнал при достижении 5 - 50 % НКПР, диапазон температур 5 - 40 °С, влажности 30 - 90 %, запаздывание сигнала 30 с.

Кроме перечисленных выпускают также близкие к ним приборы: СГП-1ХЛ4, СТХ-144, СТХ-3, ЩИТ-144, «Турбулент». К недостаткам термохимических приборов относятся большая инерционность и непригодность для анализа серо-, хлорсодержащих и некоторых других веществ, являющихся каталитическими ядами.

Ионизационно-пламенные приборы.

Принцип их действия основан на повышении злектропроводимости газа, ионизированного в среде, создаваемой диффузионным пламенем водорода и горючими примесями в анализируемом воздухе. Эти приборы лишены недостатков, присущих термохимическим приборам. Промышленностью освоены следующие пламенно-ионизационные приборы:

СДК-2 - сигнализатор довзрывных концентраций; предназначен для определения широкого круга органических (в том числе хлорсодержащих) веществ. Выдает сигнал при суммарных концентрациях 5 - 45 % НКПР, диапазон температур 5 - 50° С, инерционность 10 - 20 с.

Газоанализатор «Гамма-М» предназначен для определения концентраций примесей органических веществ.

Термокондуктометрические приборы. Их действие основано на зависимости теплопроводности анализируемой среды от содержания анализируемого компонента. Этот принцип приемлем лишь для контроля веществ, теплопроводность которых существенно отличается от теплопроводности воздуха. В основном приборы используются для определения водорода, теплопроводность которого почти на порядок выше, чем воздуха. К ним относятся:

ТП1116М стационарный автоматический газоанализатор, предназначенный для непрерывного измерения концентраций водорода в многокомпонентных смесях, диапазон измерений 0 - 6 % (об.), инерционность до 1 мин, диапазон температур 5 - 40°С, влажность до 98 %.

Переносной газоанализатор ТП123 предназначен для эпизодического измерения содержания водорода в воздухе производственных помещений, диапазон измерений 0 - 4 % (об.), продолжительность замера до 2 мин, диапазон температур - 10 - 55°С.

Оптические приборы. Из приборов этого типа наибольшее распространение получили газоанализаторы, принцип действия которых основан на измерении разности в преломлении света (интерферометрии) анализируемой среды и чистого воздуха. Среди освоенных промышленностью интерференционных газоанализаторов для контроля за взрывоопасностью газовых сред применяются следующие приборы.

Переносный газоотделитель (интерферометр) ГИК-1 предназначен для периодического определения содержания в воздухе метана, водорода и диоксида углерода, диапазоны измерения 0 - 3 % СН_4, 0 - 2 % Н₂ и 0 - 1% СО₂, продолжительность замера 1 мин.

Интерференционный газоанализатор ИГА, предназначен для эпизодического определения концентраций метана, диоксида углерода и кислорода в воздухе, диапазоны измерения 0 - 6 % СН₄, 0 - 6 % СО ₂ и 5 -- 20 % 0 ₂.

Для контроля за содержанием в воздухе горючих примесей предназначен также автоматический стационарный газоанализатор МН3001М, принцип действия которого основан на измерении кислорода, израсходованного на сжигание горючих веществ, содержащихся в анализируемом воздухе. В анализируемой смеси могут быть вещества с температурой самовоспламенения не выше 500°С. Для измерения кислорода используются его термомагнитные свойства, которыми он сильно отличается от других газов.

Термомагнитные газоанализаторы кислорода. Их широко применяют в химической промышленности для контроля взрывоопасности газовых сред по содержанию кислорода. Газоанализаторы ГТМК-11М и ГТМК-12М, предназначены для определения кислорода в газовых смесях в широком диапазоне концентраций при температурах 5 - 50 °С.

МН-5121 - 5126, МН-5130 и МН130-Т — автоматические газоанализаторы типа МН, предназначенные для определения кислорода в широком диапазоне концентраций при температурах 5 - 50 °С, выпускаемые Вырусским заводом газоанализаторов.

Помимо приборов контроля газовых сред наша промышленность выпускает следующие комплексные системы и устройства, обеспечивающие не только контроль загазованности, но и защиту от нее:

устройство аварийной защиты и сигнализации «Логика», предназначенное для локализации или предотвращения аварий, работает совместно с электроконтактными датчиками, блоком промежуточных реле и исполнительными механизмами (выпускается Воронежским филиалом ОКБА в трех модификациях), осуществляет прием аварийного сигнала, оповещение об аварийной ситуации и выдачу командного сигнала на исполнительные механизмы;

система АЗИС, предназначенная для непрерывного контроля воздушной среды производственных помещений и предотвращения аварий, связанных с загазованностью взрывоопасными веществами, использует в качестве датчиков СВК-ЗМ1, а исполнительными механизмами являются электрозадвижки и пневмоотсекатели. Выпускается Дзержинским филиалом ОКБА. Этим же целям служат системы «ГА3-2», «Пропан-1» и АМТ-З.

Сигнализатор взрывоопасных концентраций СВК представляет собой автоматический стационарный прибор, предназначенный для непрерывного определения и сигнализации наличия в воздухе закрытых помещений довзрывоопасных концентраций горючих газов, паров и их смесей.

Сигнализатор включает в себя блок датчика и блок электропитания. Блок датчика (рис. 2.28) состоит из датчика, ротаметра, побудителя расхода воздуха эжекторного типа, воздушного фильтра, редуктора давления. Датчик представляет собой литой корпус, состоит из крана-переключателя, взрывозащитных устройств, измерительного и сравнительного элементов, имеет взрывонепроницаемое исполнение В3Г—В4А. Блок датчика устанавливают в помещении, где необходимо контролировать наличие в воздухе довзрывоопасных концентраций.

Блок электропитания смонтирован на шасси коробчатого типа с передней панелью, на которой расположены выключатель сети, кнопка «Пуск», лампа 220 В, сопротивление «Установка нуля» и «Калибровка», микроамперметр. Блок электропитания устанавливают в невзрывоопасных помещениях. Принцип действия сигнализатора основан на определении теплового эффекта сгорания горючих газов и паров ров, а также их смесей на каталитически активной g-окиси алюминия.

Рис 2.28. Газовая схема блока датчика:

1 - фильтр; 2 - редуктор давления; 3 - датчик; 4 — ротаметр; 5 - побудитель расхода воздуха эжекторного типа; 6 - взрывозащитное устройство; 7 - вентиль ротаметра; 8 - кран-переключатель; 9 - измерительный элемент; 10 - сравнительный элемент.

Электрическая схема блока датчика представляет собой измерительный четырехплечный мост. Измерительный элемент (рис. 2.29)—это цилиндр из окиси алюминия, на который уложена платиновая нить. Для получения каталитической активности окись алюминия пропитана раствором хлористого палладия. Сравнительный элемент выполнен так же, как и измерительный, но химически не обработан палладием. Измерительный элемент закрыт металлической сеткой, а сравнительный элемент защищен от контакта с анализируемым газом. Мост питается от стабилизированного источника постоянного тока.

При установке крана-переключателя в положение «Анализ» в датчик поступает воздух, содержащий горючие компоненты, которые окисляются на каталитически активном измерительном элементе, вследствие чего сопротивление платиновой спирали увеличивается и на вершинах измерительной диагонали моста возникает разность потенциалов, величина которой пропорциональна концентрации горючего компонента. Напряжение постоянного тока, пропорциональное контролируемой концентрации горючих газов и паров, преобразуется в переменное напряжение и усиливается. Усиленный сигнал поступает на стрелочный индикатор И.

Рис. 2.29. Измерительный элемент:

1 - цилиндрик из окиси алюминия; 2 - платиновая нить; 3 - контактные выводы

Автоматический газоанализатор-сигнализатор СТХ представляет собой стационарный, непрерывно действующий прибор, предназначенный для контроля довзрывоопасных концентраций горючих газов, паров и их смесей в воздухе производственных помещений и выдачи сигнализации в диапазоне концентраций 5-50% С_нпв . Сигнализатор СТХ имеет две модификации.

- сигнализатор, состоящий из датчика с конвекционной подачей контролируемой среды и блока питания. Датчик представляет собой разъем, на контакты которого с помощью пайки установлены пружинные гнезда и регистраторы. Чувствительные элементы в пружинных гнездах защищены металлокерамическим колпачком, который навинчивается на разъем. Анализируемую среду доставляют к чувствительному элементу конвекционными потоками воздушной среды производственных помещений;

- сигнализатор, состоящий из датчика с принудительной подачей анализируемой смеси и блока питания. Датчик в сигнализаторах этого типа состоит из двух пластмассовых оснований, в которых выполнены каналы газового тракта. На основании установлены воздушный эжектор, пневмотумблер. редуктор, ротаметр и блок чувствительных элементов.

Рис. 2.30. Газовая схема датчика СТХ с принудительной подачей анализируемой смеси

1 - редуктор; 2 - эжектор; 3 - ротаметр; 4- колпачок; 5 - блок чувствительных элементов; 6 - заборная воронка; 7 - фильтр; 8 - втулка; 9 - пневмотумблер

Согласно пневматической схеме (рис. 2.30) сжатый воздух подают на редуктор, где давление снижают до определенного значения, и воздушный эжектор. С помощью воздушного эжектора на входе датчика создают разрежение, и анализируемая среда проходит через него. При установке пневмотумблера в положение «Установка нуля» воздух с редуктора поступает на пневмотумблер, блок чувствительных элементов, ротаметр и на выход, при этом за счет увеличения давления в газовом тракте, несколько превышающем атмосферное, анализируемая среда в него не поступает.

Блок питания для обеих модификаций однотипен и состоит из шасси, которое вставляется в стальной корпус. На передней панели расположены сигнальные лампы «Концентрация», «Неисправность — 220 В», «Тумблер 220 В» и углубление, где находятся элементы электронной схемы.