Автор: В.В. Дружининский, Т.Н. Осичкин (ООО «НТП Трубопровод»).
Опубликовано в журнале Химическая техника №2/2016
Предприятия, на которых присутствуют горючие и токсичные газы, должны быть оснащены системами непрерывного обнаружения газов для обеспечения промышленной и экологической безопасности. Такие системы создаются в основном на основе однокомпонентных стационарных приборов. Постоянный мониторинг является неотъемлемой частью функционирования предприятия.
Эффективная работа предприятий требует высокой производительности на основе применения более надежного оборудования и современных систем, в том числе систем обнаружения горючих и токсичных газов.
Достигаемая экономическая выгода делает применение таких систем обязательным.
Современные требования к высоким стандартам безопасности, производительности, низкой добавленной стоимости продукции, простоте эксплуатации и обслуживанию создают предпосылки к замене систем обнаружения газа с однокомпонентными приборами универсальными системами обнаружения газов. При создании таких систем необходимо использовать принцип «универсального подхода» к разработке, предусматривающий следующее:
- оценку существующих систем и сравнение с ними разрабатываемой системы;
- оценку безопасности и достигаемой долгосрочной экономии при внедрении;
- возможную модернизацию системы.
Особенности системы. Если в классической системе обнаружения газа детектор применяется в паре с одним датчиком, то универсальная система предусматривает размещение нескольких датчиков с одним детектором для обнаружения различных газов в одном месте. Система позволяет заменить несколько однокомпонентных приборов обнаружения газов, поддерживая работу с различными технологиями обнаружения горючих и токсичных газов.
Возможности системы. Универсальная система может быть укомплектована следующими основными типами датчиков для обнаружения газов:
- точечными инфракрасными (рис. 1);
- инфракрасными с открытым оптическим трактом (рис. 2);
- каталитическими (рис. 3);
- электрохимическими (рис. 4);
- полупроводниковыми (рис. 5);
- теплопроводности (рис. 6).
Протокол связи. Традиционные системы обнаружения используют аналоговые сигналы для связи датчиков с детекторами.
Применение цифровых протоколов связи в универсальной системе позволяет использовать новейшие взаимозаменяемые датчики, увеличить надежность и помехозащищенность сигнала. Универсальность системы обеспечивает «мультипротокольное» применение: могут быть использованы различные коммуникационные протоколы связи в зависимости от потребностей потребителя, смена протоколов осуществляется при помощи смены плат.
Распространенными протоколами связи для применения являются:
- Modbus – открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре ведущий-ведомый (master-slave).
Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами;
- HART-протокол – цифровой промышленный протокол передачи данных. Модулированный цифровой сигнал, позволяющий получить информацию о состоянии датчика или осуществить его настройку, накладывается на токовую несущую аналоговой токовой петли уровня 4…20 мА;
- стандарт ISA100.11a – многофункциональный стандарт для промышленных сетей, включающих датчики и приводы. Позволяет обеспечить надежную и безопасную работу в широкой области применений, начиная от мониторинга и заканчивая управлением в замкнутом контуре.
Калибровка. Точная калибровка универсальной системы обнаружения газов имеет решающее значения для обнаружения газов. Для калибровки датчиков на месте установки применяется микропроцессорный передатчик, моделирующий калибровку датчиков в лабораторных условиях: определяет тип датчика, автоматически задает значения калибровки.
Расходы на эксплуатацию. Применение универсальной системы с детекторами, имеющими по три различных датчика, позволяет (в сравнении с системой обнаружения на основе однокомпонентных приборов) уменьшить число устанавливаемых детекторов с дорогостоящими контроллерами в три раза, сократить число прокладываемых проводов и распределительных коробок. Спецификация универсальной системы имеет меньше устройств, что упрощает работу обслуживающего персонала и службы снабжения.
Таким образом, возможности универсальных систем обнаружения газов позволяют работать с широким набором сред, обеспечивать высокие стандарты промышленной безопасности при низких эксплуатационных расходах.