CN102033001B - 事故现场自动气体采样过程及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种事故现场自动气体采样过程及其装置，该装置预先安装于化工生产装置附近，在发生化工装置发生泄露、燃烧、爆炸事故时自动启动，实时或延时收集现场气体样品并保存于密闭容器中。该装置包括：传感系统：利用传感器将周围压力、温度、敏感气体浓度信息转换为电信号；判断系统：智能判断是否发生了爆炸、燃烧或泄露事故；取样系统：在判定发生事故之后立即或延时启动气体样品采集系统。

Description

事故现场自动气体采样过程及其装置

技术领域

本发明涉及的是一种事故现场自动气体采样过程及装置，该装置预先安装于化工生产装置附近，在发生化工装置发生泄露、燃烧、爆炸事故时自动启动，实时或延时收集现场气体样品并保存于密闭容器中。

背景技术

大型化工生产装置在为人类的吃、穿、住、行带来便利的同时，因化学品泄露、燃烧、爆炸而对人类生命和健康的危害必须加以有效防范。目前，有发明揭示了火灾自动报警装置(CN200810013953.6)、可燃气体泄漏自动报警装置(CN92100169.x)等，这些装置可以感知泄漏、燃烧事故的发生，自动启动声、光报警系统，甚至可以与有关部门进行通讯联系，以便及时进行处置。然而，对于物料种类繁多、生产环节复杂的大型化工生产装置来说，比及时扑救更重要的是，调查事故原因，吸取教训，避免重蹈覆辙。但是，化学品事故常常伴随着燃烧和爆炸，调查人员进入现场时绝大多数化学品已燃烧殆尽，现场物证的提取、实验室分析、事故原因追溯等各阶段都产生重重困难。

若能及时采集并保存化学品事故现场的挥发性气体样品，对事故原因的分析调查将起到非常重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种事故现场自动气体采样过程及其装置，以弥补已有技术的不足。

本发明所述的事故现场自动气体采样过程包括：传感系统：利用传感器将周围压力、温度、敏感气体浓度等信息转换为电信号；判断系统：可以智能判断是否发生了爆炸、燃烧或泄露事故；及取样系统：在判定发生事故之后立即或延时启动气体样品采集系统。

采集后的气体样品保存于密闭容器中，在清理现场时由调查人员带回实验室，其分析结果用于判断事故发生原因。

本发明所述的事故现场自动气体采样装置的传感系统包括1个或多个传感器，每个传感器包括感知元件和转换器件，用于感知压力或压力变化、温度变化、敏感气体浓度，并将其转换为电压、电流、电阻等电信号，这些信号分别传送至判断系统。其中，冲击波传感器包括压差和压力传感器；温度传感器包括温度和温差传感器；敏感气体传感器包括H₂S，Cl₂，NH₃、CH₄及挥发性有机物等传感器。根据化工生产装置实际情况，可以设置敏感气体、温度、冲击波等传感器中的1种或多种，每种1个或多个。

本发明所述的事故现场自动气体采样装置的判断系统主要包括单片机及相关编写程序。单片机对于传感系统传入的电信号进行分析、处理，若达到报警阈值，则发出指令启动采样系统。报警阈值根据化工生产装置实际情况设定，例如：以测定压力高出大气压10KPa、测定温度高出气温10℃、测定可燃气体浓度达到最低爆炸极限(LEL)的10％时，分别作为爆炸、燃烧、泄露事故的报警阈值，或者可以实际情况及时修改报警阈值。

本发明所述的事故现场自动气体采样装置的取样系统包括多个气体容器，每个容器具有独立的容器开启及密闭装置。气体容器材质应采用耐压、耐蚀材料，例如不锈钢，其内壁应预先清洗，无污染或挥发性气体逸出。容器体积以100ml至500ml为宜，保证足够实验室分析之用。气体容器在采样后应保持密闭状态，直到事故调查人员将其取回。容器开启及密闭可通过电磁阀控制，电磁阀脉冲信号来自判断系统。

气体容器采样可采取负压和常压两种方式。

负压方式：即气体容器在平时保持负压状态，依靠电磁阀封闭瓶口，在事故发生时判断系统给出脉冲信号开启电磁阀，使现场气体进入容器，给定时间例如10秒后关闭电磁阀。

常压方式：即气体容器在平时处于常压状态，依靠电磁阀封闭瓶口(防止污染)，在事故发生时判断系统给出信号，启动与气体容器相连的抽气装置，使得现场气体进入容器，在给定时间后停止抽气装置，并封闭容器瓶口电磁阀。

可以设置采样后切断容器与判断系统之间的联系，以保证容器不再误开启。

多个气体容器采用并联方式与判断系统相连，即每个容器独立与判断系统相连。为了使得现场信息更全面，可以通过判断系统程序设计依次开启、封闭容器。每个容器开启时间以及两个容器开启时间间隔，可以根据实际情况设定。例如：每个容器的开启时间为10s-60s，容器之间时间间隔为1min-20min。

气体容器瓶口设计还应考虑与分析仪器，如气相色谱的进样口方便相连。

作为备选，本发明的事故现场自动气体采样装置可以包括信息存储装置，记录每个容器采样时的温度、压力及时间。

作为备选，本发明的事故现场自动气体采样装置还可以设置遥控装置，可以通过遥控器直接启动采样系统，以备在传感系统或判断系统失效时直接启动采样系统。

本发明的事故现场自动气体采样装置必须包括电源，以保证平时传感系统及事故发生时采样系统动作所需。电源可以采用电池或电池与市电相结合的方式，应加强平时检查、维修，保证电池正常工作。

本发明的事故现场自动气体采样装置的所有部件应设置在耐蚀、耐热、抗冲击的外壳箱内，该外壳箱基本封闭，除了在合适的位置开启合适大小的孔，安置传感器的敏感元件表面、气体采集口，必要时气泵吸气口。外壳可采用材质符合要求的一次性成型工程塑料或由一定厚度钢板焊接而成。

本发明的事故现场自动气体采样装置预先设置于化工生产装置上或其周围合适的位置上。

附图说明

图1是本发明的事故现场自动气体采样装置实施例1的结构示意图。

其中，1、2、3为传感器，11、12、13为气体容器，21、22、23为电磁阀，5为外壳，51、52、53为外壳上传感器开口，51’、52’、53’为外壳上气体入口，6为遥控装置，7为控制面板，8为声光报警装置，9为存储器，10为单片机。

具体实施方式

以下结合实施例具体说明本发明，然而本发明不仅限于实施例。

实施例1

在新建化工生产装置易发生泄漏、燃烧、爆炸事故的工段，在不影响正常生产的合适位置固定1个或多个事故现场自动气体采样装置。

如附图1所示，事故现场自动气体采样装置具有10mm厚钢板焊接而成长方形外壳5，外壳的合适位置开有合适大小的孔，作为传感器敏感元件曝露口及现场气体入口。外壳内设有温度传感器1、压力传感器2和甲烷气体传感器3，上述传感器的输出信号分别独立传送至单片机10，单片机设定程序可以将温度、压力等信息连续或间断存储于外置存储器9中。外壳内还设有不锈钢制、体积为500ml、预先抽至负压状态的气体容器11、12、13及分别与其相连的电磁阀21、22、23，电磁阀21、22、23分别独立接受单片机输出信号。设定温度传感器1输出信息显示1分钟内气温升高值超过10℃，压力传感器2输出信号显示压力超过大气压10kPa，甲烷气体浓度达到0.5％的体积浓度(10％LEL)，为报警阈值，当三个传感器信号中的1个或多个达到报警阈值时，单片机判定发生事故，启动声光报警装置8，同时立即开启与气体容器11相连的电磁阀21，在60秒后关闭电磁阀21，然后依次开启、关闭与气体容器12、13相连的电磁阀22、23。

遥控装置6接收遥控器发出的指令，可以直接分别启动电磁阀21、22、23，用于在传感器或单片机失效时直接采集现场气体样品。

自动气体采样装置内还设有蓄电池，平时与市电相连，保持充电状态，市电后仍可维持正常动作。

一旦发生化学品泄露、燃烧、爆炸事故，在清理事故现场，提取现场其他物证的同时取回上述自动气体采样装置中的气体容器，带回实验室进行分析，为事故原因调查分析提供帮助。

Claims (6)

1.一种事故现场自动气体采样装置，包括：传感系统：利用传感器将周围压力、温度、敏感气体浓度信息转换为电信号；判断系统：智能判断是否发生了爆炸、燃烧或泄露事故；取样系统：在判定发生事故之后立即或延时启动气体样品采集系统；

还包括用于容纳所述传感系统、判断系统和取样系统的外壳箱，该外壳箱上开设有传感器开口和气体入口，耐蚀、耐热、抗冲击；所述传感器设置于接近所述传感器开口的位置，与判断系统的单片机连接；

所述取样系统包括多个气体容器，置于接近气体入口的位置，采用并联的方式与判断系统相连；每个所述气体容器具有独立的开启及密闭装置；

所述判断系统依次开启、密闭所述容器；每个容器的开启时间为10s-60s；容器之间开启的时间间隔为1min-2min。

2.如权利要求1所述的事故现场自动气体采样装置，其中传感系统包括温度、压力、敏感气体传感器中的一种或多种，每种传感器1个或多个。

3.如权利要求1所述的事故现场自动气体采样装置，其中判断系统包括信息处理系统，判断传感器输入信号是否达到预先设定的报警阈值。

4.如权利要求1所述的事故现场自动气体采样装置，其中取样系统包括1个或多个预先抽空至负压状态的容器，每个容器的唯一入口分别由电磁阀控制。

5.如权利要求1所述的事故现场自动气体采样装置，其中取样系统包括1个或多个活塞式容器，活塞运动由步进电机控制，每个容器的唯一入口分别由电磁阀控制。

6.如权利要求4或5所述的事故现场自动气体采样装置，其中取样系统的电磁阀为常闭状态，开启电磁阀的脉冲信号由判断系统判定事故发生之后立即或延时依次给出。