Проектирование и установка стационарных газоаналитических систем
Общие положения
Стационарная газоаналитическая система должна выдавать раннее предупреждение как о присутствии, так и о характерных местах скопления горючего газа для того, чтобы инициировать автоматически или в ручном режиме выполнение одного или нескольких действий:
a) безопасную эвакуацию персонала из помещений;
b) меры по тушению пожара и другие противоаварийные мероприятия;
c) устранение опасности;
d) остановку технологического процесса или предприятия;
e) повышение уровня вентиляции.
Последствия для безопасности персонала и экономические последствия от возможного ущерба, вызванного необнаруженной утечкой, должны быть главной проблемой, требующей решения. Это может привести к пересмотру требований к составу системы, вопросам резервирования, устойчивости системы электропитания, надежной работы системы при отказе отдельных элементов и т.д.
Следовательно, чрезвычайно важно, чтобы газоаналитическое оборудование устанавливали и использовали таким образом, чтобы только квалифицированный персонал имел доступ к функциям управления этим оборудованием.
Важным вопросом является выбор количества и мест расположения датчиков и точек отбора пробы. На практике при таком выборе необходимо учитывать множество факторов, включая требования норм и правил в области промышленной безопасности, условия окружающей среды и требования техники безопасности, и, следовательно, необходимо провести множество разнообразных экспертиз.
|
|
|
Основные рекомендации по установке стационарных систем
8.2.1 Общие положения
Если газоанализаторы и вспомогательное оборудование устанавливают во взрывоопасной зоне (т.е. в зоне, которой присвоена соответствующая категория согласно установленной классификации), то их уровень и вид взрывозащиты должны соответствовать категории зоны и они должны быть промаркированы соответствующим образом.
Обычно применяется четыре основных типа стационарных систем:
a) системы, состоящие из газоанализаторов для измерений в одной точке. Такие газоанализаторы являются автономным оборудованием, требуют только подвода электропитания от внешнего источника и снабжены аналоговыми выходными сигналами и/или "сухими" контактами реле для подсоединения к сигнализации и блоку управления с помощью электрического кабеля;
b) системы, состоящие из выносных датчиков с централизованным блоком управления;
c) системы пробоотбора с централизованным блоком датчиков, в которых газовая проба по линиям пробоотбора поступает в централизованный блок датчиков, связанный с блоком сигнализации и управления;
|
|
|
d) системы, использующие трассовые газоанализаторы.
Стационарные системы должны, как правило, устанавливаться так, чтобы осуществлять непрерывный мониторинг каждой части предприятия или других помещений, где могут случайно скопиться горючие газы. Они должны выдавать раннее предупреждение об утечке или скоплении газа в пределах своей зоны контроля, которая на практике ограничивается количеством и расположением датчиков или траекторией оптического пути трассовых газоанализаторов.
8.2.2 Газоанализаторы для измерений в одной точке и выносные датчики
Газоанализаторы для измерений в одной точке и выносные датчики должны быть подключены к своим блокам управления и сигнализации в соответствии с национальными требованиями к установке электрооборудования. Датчики и любые другие части системы, которые размещены в опасной зоне, должны быть взрывозащищенными. Вид и уровень взрывозащиты этого оборудования (в соответствии с серией стандартов IEC 60097) должен соответствовать категории зоны, в которой предполагается размещать оборудование. Здесь следует отметить, что это проще выполнить для выносных датчиков. В этом случае блоки управления, расположенные в безопасной зоне, должны соответствовать требованиям серии стандартов IEC 60079 для обеспечения совместимости с выносными датчиками в отношении электрического питания и выходов.
|
|
|
Примечание - При очень высоких или очень низких температурах окружающей среды возможна ситуация, когда датчик может подвергнуться воздействию температуры, выходящей за диапазон его условий эксплуатации, установленный производителем оборудования. В этих обстоятельствах оборудование не считается соответствующим своему виду и степени взрывозащиты, подтвержденному сертификатом о взрывозащищенности (Ех-сертификат).
8.2.3 Системы пробоотбора с централизованным блоком датчиков
Такие системы используют, когда параметры технологического процесса изменяются сравнительно медленно и можно допустить большее время срабатывания системы.
Основные преимущества таких систем:
- Они позволяют разместить все электрические части оборудования вне взрывоопасной зоны, размещая внутри зоны только линии доставки пробы, фильтры и т.п., и требуют только применения огнепреградителя при выходе во взрывобезопасную зону.
|
|
|
- Они могут применяться в случае, когда точки, в которых необходимо произвести замер, относительно недоступны или находятся под влиянием экстремальных условий окружающей среды.
- При функционировании центрального блока датчиков могут использоваться крайне чувствительные или сложные методы обнаружения, в том числе требующие применения внешних газов (пламенно-ионизационный датчик (ПИД), анализатор температуры пламени (воспламенения) (АТП) (см. 5.6, 5.7).
- При эксплуатации центрального блока датчиков можно применять функцию автоматической градуировки, а также автоматизированное техническое обслуживание.
- Один блок датчиков может использоваться для последовательного отбора проб от большого количества точек измерений и состоять из датчиков, обладающих чувствительностью к различным газам.
Когда система включает один газоанализатор, на который последовательно подается проба от нескольких точек отбора, интервал времени между измерениями из двух любых точек должен быть таким, чтобы в течение этого интервала не произошло накопления горючих газов до потенциально опасных концентраций. Длина пробоотборной линии и расход пробы также должны быть такими, чтобы за время доставки пробы от точки отбора к датчику не произошло накопления горючих газов до потенциально опасных концентраций. По этой причине трубки для отбора пробы должны быть как можно более короткими.
Для пробоотборных линий длиной несколько десятков метров может потребоваться более усовершенствованная система. В такой системе отбор пробы от последующей или двух последующих линий, предназначенных для подачи на датчик пробы по окончании анализа на текущей линии, осуществляется вторым побудителем расхода, обычно обеспечивающим большую производительность.
8.2.4 Системы, использующие трассовые газоанализаторы
Подобные системы обычно используют инфракрасный метод, при котором источник и приемник излучения установлены на противоположных концах "линии визирования" - оптического пути, пересекающего зону. Можно на одном конце зоны установить световозвращатель, при этом излучатель и приемник будут расположены рядом друг с другом на другом конце зоны, возможны и другие конфигурации.
При установке необходимо, чтобы никакие препятствия не пересекали оптический путь газоанализаторов. Необходимым условием также является отсутствие вибрации в точках размещения блоков трассовых газоанализаторов. Для этого применяются устойчивые платформы и монтажная арматура. Время срабатывания трассовых газоанализаторов невелико и в определенной степени не зависит от направления воздушных потоков. Таким образом, три или более таких газоанализаторов, расположенных по периметру контролируемой зоны, должны регистрировать утечку в любой точке внутри периметра, если происходит некоторое движение воздуха. Блоки газоанализаторов должны располагаться таким образом, чтобы не создавать помехи друг другу, особенно при работе в условиях тумана или дождя.
Расположение точек контроля
8.3.1 Общие положения
Принципиальным техническим требованием является условие, чтобы датчики, трассовые газоанализаторы и точки отбора пробы размещались таким образом, чтобы скопление газа обнаруживалось до того момента, когда это скопление будет представлять опасность. Неправильная установка газоанализаторов и точек отбора пробы может полностью обесценить эффективность и целостность системы контроля.
Другие требования к расположению точек контроля:
Датчики и точки отбора пробы необходимо размещать в местах, выбранных после консультации со специалистами, знающими особенности распространения газов, технологический процесс производства и установленное оборудование, в сотрудничестве со специалистами по промышленной безопасности.
При принятии решения о размещении датчиков и точек отбора пробы необходимо принимать во внимание следующее:
a) места расположения предполагаемых источников утечки и условий распространения (см. раздел 7);
b) где могут находиться источники утечки - внутри или снаружи сооружений, зданий и др.;
c) что может произойти в таких местах прохода, как двери, окна, траншеи, котлованы и др.;
d) местные климатические условия;
e) здоровье и безопасность технического персонала;
f) возможность доступа для технического обслуживания, включая градуировку, поверку и защиту системы от возможного повреждения при нормальном режиме работы технологического оборудования.
Решения, принятые по вопросу о размещении датчиков и точек отбора пробы, следует документировать (см. 8.12).
Примечание - Для определения мест размещения и количества датчиков может потребоваться анализ распространения газа.
8.3.2 Общие рекомендации к выбору мест расположения точек контроля
Если необходимо обнаружить утечку газа только на конкретном участке, то датчики или точки отбора пробы могут быть размещены по периметру этого участка. В этом же случае возможно использование трассовых газоанализаторов. Однако такое размещение точек контроля может не обеспечить своевременного предупреждения об утечке. Нельзя ограничиваться таким размещением датчиков, если утечка представляет значительную опасность для персонала или собственности внутри самого периметра.
Датчики или точки отбора пробы следует размещать вблизи любого потенциального источника крупной утечки газа, но, чтобы избежать ложных срабатываний сигнализации, точки контроля нельзя размещать в непосредственной близости к технологическому оборудованию, в котором могут происходить незначительные утечки в нормальном режиме работы. Как правило, на открытом месте незначительные утечки рассеиваются, не образуя взрывоопасной смеси.
Датчики или точки отбора пробы также следует размещать во всех возможных местах, в которых могут скапливаться газы в опасных концентрациях. Эти места необязательно должны располагаться вблизи потенциальных источников утечки, но могут, например, быть участками с ограниченным движением воздуха. Газы более тяжелые, чем воздух, имеют свойство перетекать как жидкость и скапливаться в подвалах, колодцах, траншеях, ямах и котлованах, если таковые имеются. Подобным же образом газы более легкие, чем воздух, могут скапливаться в полостях под крышей.
Газ, распространяющийся из места утечки на открытом воздухе при воздействии ветра или в закрытом помещении, ведет себя по-разному. Поведение газов, распространяющихся из места утечки, сложное и зависит от многих параметров. Однако на практике недостаточно одного только понимания того, как влияют эти параметры, чтобы предсказать размеры взрывоопасной зоны и (или) скорость накопления взрывоопасной смеси. Такой прогноз может быть улучшен за счет:
1) применения общепринятых эмпирических правил, разработанных специалистами на основе их прошлого опыта;
2) проведения экспериментов на месте, для того чтобы смоделировать и точно описать поведение газов. Для этого применяют источники дыма для определения направления воздушных потоков, анемометры для определения их скорости и другие технические средства;
3) численного моделирования распространения газа.
Как правило, датчики следует размещать: выше уровня, на котором находятся вентиляционные отверстия; ближе к потолку для обнаружения газов более легких, чем воздух; ниже вентиляционных отверстий и ближе к полу для обнаружения газов более тяжелых, чем воздух.
Когда необходимо обнаружить возможное проникновение газа или пара в здание или помещение от внешнего по отношению к ним источника, датчики следует размещать вблизи вентиляционных отверстий. К тому же эти датчики могут понадобиться для определения утечек, происшедших внутри здания или в помещении.
Если потолки или полы разделены оборудованием или иными заграждениями на отсеки, следует установить датчики в каждом таком отсеке.
8.3.3 Условия окружающей среды
8.3.3.1 Общие положения
Стационарные газоанализаторы, системы и особенно выносные датчики могут подвергаться воздействию окружающей среды в течение очень длительного времени. Необходимо тщательно выбирать тип газоанализаторов и места их расположения с учетом воздействия факторов окружающей среды, при которых газоанализаторы должны работать в нормальном и аварийном режимах.
8.3.3.2 Неблагоприятные погодные условия
Датчики и трассовые газоанализаторы, размещенные на открытых площадках и на открытых сооружениях, могут подвергаться суровым климатическим воздействиям, о чем всегда необходимо помнить. Например, сильный ветер может вызвать дрейф нулевых показаний. Сильный ветер может даже вызвать кратковременную потерю чувствительности во время проведения градуировки вследствие разбавления поверочной газовой смеси, подаваемой на датчик, окружающим воздухом, если применяют обычное оборудование для градуировки, поставляемое изготовителем. Для применения датчика в условиях сильных ветров необходимо проконсультироваться с изготовителем газоанализатора.
С особой тщательностью нужно подходить к размещению датчиков и трассовых газоанализаторов в местах, подвергающихся воздействию окружающей среды, чтобы обеспечить их защиту от этих воздействий. Водяной пар, проливной дождь, снег, лед, пыль и т.д. также могут неблагоприятно влиять на работу датчиков. Некоторые материалы, во всем остальном пригодные для линий отбора пробы или в качестве защиты от метеорологических воздействий, могут оказаться нестойкими к солнечному свету или другим параметрам окружающей среды.
Трассовые газоанализаторы также могут подвергаться вышеперечисленным факторам, из-за чего возникает вероятность расфокусировки вследствие скоплений капель воды на оптических окнах газоанализатора. Однако присутствие в оптическом пути пыли, тумана, слабого дождя оказывает минимальное влияние на газоанализаторы, соответствующее требованиям IEC 60079-29-4.
Датчики, размещенные в зданиях или сооружениях, как правило, не подвержены воздействию неблагоприятных погодных условий.
При работе в шахте следует принимать во внимание влияние изменений атмосферного давления на выбросы газа.
8.3.3.3 Предельные значения температуры окружающей среды
Все датчики, точки отбора пробы и газоанализаторы следует устанавливать в местах, которые обеспечивают соответствие температуры эксплуатации значениям, установленным изготовителем.
При эксплуатации за границами диапазона значений рабочей температуры, установленного изготовителем, датчик может выдавать ошибочные показания, при таких условиях также может снижаться его срок службы. К тому же, как при предельно высоких, так и при предельно низких значениях температуры оборудование больше не будет соответствовать сертификату для применения во взрывоопасных зонах.
Например, электролит во многих электрохимических датчиках, работающих при температуре значительно ниже -10 °С, может замерзнуть. При использовании переносного газоанализатора данное ограничение можно обойти, если хранить его в теплом помещении.
Как правило, не рекомендуется размещать датчики непосредственно над источниками тепла такими, как печи или котлы, и необходимо выбрать подходящее место вдали от источника тепла на такой же высоте.
Газоанализаторы и выносные датчики, эксплуатируемые в тропических и субтропических условиях и предназначенные для наружной установки, должны быть защищены от прямых солнечных лучей, воздействие которых может нагреть их до температуры, превышающей 65 °С, даже если окружающая температура около 40 °С. Обычно максимальная температура при сертификации для взрывоопасной зоны составляет 40 °С, а максимальная температура для эксплуатации в соответствии с IEC 60079-29-1 или IEC 60079-29-4 составляет 55 °С, если иное не указано в сертификате о взрывозащищенности оборудования.
Если в точках контроля температура превышает значения, указанные в документации на газоанализаторы, рекомендуется использовать системы с принудительным способом отбора пробы.
8.3.3.4 Вибрация
Если предполагается воздействие на газоанализаторы вибрации, особенно для газоанализаторов, установленных на механизмах, следует убедиться, что газоанализатор способен выдерживать вибрацию или имеется надлежащая виброизоляция. Трассовые газоанализаторы в подобных случаях должны иметь виброустойчивую установку.
В точках контроля, где возможно возникновение особенно сильной вибрации или тряски, рекомендуется использовать системы с принудительным способом отбора пробы.
8.3.3.5 Использование датчиков в коррозионно-активных средах
Необходимо защитить датчики от повреждения вследствие воздействия коррозионно-активных сред (например, паров аммиака, кислотных туманов, 
и т.п.). Следует принять особые меры предосторожности, чтобы защитить провода (и составные части из меди или латуни), если возможно присутствие аммиака, поскольку он может вызвать сильную коррозию и электрические неисправности.
Также возможно применение систем с принудительным способом отбора пробы с фильтрацией коррозионно-активных компонентов в точках контроля.
8.3.3.6 Электрохимическая коррозия
Необходимо предпринять меры для защиты датчиков от электрохимической коррозии, вызванной контактом корпуса датчика с другими материалами.
8.3.3.7 Механическая защита
Выносные датчики, установленные в местах, где существует опасность механических повреждений (в ходе обычных работ на предприятии или в результате использования подвижного оборудования, например, вилочного погрузчика), необходимо защитить таким образом, чтобы не препятствовать свободному движению воздуха вокруг них. В случае необходимости следует получить рекомендации от изготовителя.
8.3.3.8 Устойчивость к электромагнитным воздействиям
Надлежащие меры предосторожности (например, использование экранированного кабеля) следует применять во время прокладки системы кабелей, в том числе кабелей управления вентиляцией, чтобы гарантировать, что вся система надлежащим образом защищена от электромагнитных воздействий.
Примечание - Необходимо также принять во внимание соответствующие национальные нормы относительно электромагнитной совместимости.
8.3.3.9 Поливка из шланга
Практика "поливки из шланга" на предприятии может привести к значительным повреждениям выносных датчиков и загрязнению пробоотборных линий. Следовательно, применение этого метода очистки следует по возможности избегать. Если такой возможности нет, то необходимо защитить датчики от воздействия водяных струй таким образом, чтобы не создать препятствия потокам воздуха, обтекающим датчик. Это может оказаться сложной проблемой.
8.2.2.10* Взвешенные частицы и другие загрязняющие вещества
________________
* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Датчики не должны подвергаться воздействию переносимых воздухом загрязняющих веществ, которые могут неблагоприятно повлиять на их работу.
Например, вещества, содержащие силиконы или другие известные каталитические яды, не следует использовать там, где установлены термокаталитические или полупроводниковые датчики.
Частицы пыли, влажные, маслянистые аэрозоли, туман или капли конденсата могут препятствовать прохождению пробы через газопроницаемые мембраны датчиков, пробоотборные линии и фильтры, вызывая потерю чувствительности или сбои в работе. Серьезные осложнения создает присутствие твердых частиц во влажной пробе, образующих пасту. Такие загрязнения требуют регулярной очистки или иного технического обслуживания. Может понадобиться специальная фильтрация.
Имеется множество примеров того, как небрежное распыление или умышленное нанесение краски послужило причиной неисправности датчиков. Для предотвращения подобных случаев технический персонал должен пройти соответствующее обучение.
Необходимо предотвращать конденсацию влаги на газопроницаемой мембране датчика и в пробоотборных линиях. В условиях повышенной влажности пробы может потребоваться подогрев отдельных узлов, применение фильтров поглотителей или коалесцентных фильтров-влагоотделителей и т.д.
Особую проблему представляет случай, когда определяемый компонент может конденсироваться (или попадать иным способом) на поверхности газопроницаемой мембраны датчиков, в пробоотборную линию, на фильтрах или оптических окнах приемопередатчиков и приемников трассовых газоанализаторов. Этот вид загрязнения будет приводить к неточным или ошибочным показаниям газоанализатора до тех пор, пока последние следы загрязнения не будут удалены. Это может оказаться чрезвычайно опасным. Если возможен подобный тип загрязнения, то единственным способом предотвратить его будет подогрев составных частей газоаналитического оборудования, которые находятся в контакте с пробой.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 671; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!