CN201319137Y - 正压防爆房监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种正压防爆房监控装置，属于防止爆炸或火灾的监控安全装置。其特征是采用可编程逻辑控制器PLC作为核心器件，并配有扩展模块A/D、触摸屏和多种操作开关。数据采集包括可燃气体、有毒气体、火警、压力、流量等多种探测器。防爆电源配置包括变压器、开关电源、交流接触器和热继电器。多种探测器、报警器和防爆电源置于正压防爆房内适当地点。控制器PLC、扩展模块A/D、触摸屏和防爆电源都装在隔爆箱体内。增压风机置于正压防爆房30米以外。由PLC执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制，逻辑关系全面、合理、完善，比继电器的硬触点更可靠。数据采集齐全、准确。该监控装置能使现场录井人员工作在可搬迁、环境好、安全的录井工作房间。

Description

正压防爆房监控装置

(一)技术领域

本实用新型涉及到可移动的仪器房内正压防爆技术领域，属于防止爆炸或火灾的监控安全装置，具体而言是陆地及海上平台石油钻井施工中应用的一种正压防爆房监控装置。

(二)背景技术

在陆地及海上平台石油勘探钻井现场，空气中含有烃类易燃、易爆、有毒气体。综合录井仪及相关用电设备处于这种危险的工作环境，不但对录井人员的健康有害，而且会因用电设备产生火花引起爆炸或火灾，造成人员伤亡及重大经济损失。因此，研究和制造可移动搬迁的录井仪器防爆房已成为石油钻井录井专业领域的重大课题。如果录井人员、录井仪器及相关用电设备都在防爆房内，就既有良好的工作环境，又能防止发生爆炸、火灾重大事故。所谓正压防爆房，就是维持房内气压高于房外气压，此正压差就能防止房外爆炸性混合气体进入房内，从而达到防爆目的。维持此正压差，有“正压通风型”和“正压补偿型”两种类型。正压防爆房由房体结构和防爆监控装置两大部分组成。房体结构已有多种结构形式，其中也有专利产品。例如，“正压防爆房”(200810056366.5)、“正压防爆分析活动屋”(96225635.8)。然而，本实用新型的技术内容不是其房体结构，而是其防爆监控部分。经检索，有两篇弱相关专利对比文件：“用于泄漏补偿的正压防爆控制系统”(200720074539.7)、“油田专用增氧型正压防爆测试拖撬”(200420041870.5)。前一篇属于“正压补偿型”防爆房，只是用可编程控制器取代了传统产品中的时间继电器，只能实现简单的逻辑功能。而本实用新型是一种“正压通风型”防爆房监控装置，不但逻辑功能更加完善，而且制造成本和维护费用较低。后一篇只是重点描述其设备组成及工作原理，未说明其电控部分的技术特征。已有的专利对比文件描述的技术特征，都与本实用新型有显著的不同。

(三)发明内容

本实用新型的目的就在于自主创新，研制和提供一种与众不同的正压防爆房监控装置。基于PLC为控制核心，实现全面监控功能，在保证系统安全性、可靠性的前提下，突出系统的可操作性和人性化，达到国家防爆电气产品质量监督检验中心有关标准，满足录井工作要求。

上述目的是由下述技术方案实现的：

正压防爆房监控装置包括隔爆箱体、控制器、数据采集探测器、防爆电源、通用电源和增压风机六大部分。其特征是控制器采用可编程逻辑控制器PLC，并配有扩展模块A/D、触摸屏、报警器、应急开关、旁通开关和操作按钮。数据采集探测器包括可燃气体探测器、硫化氢气体探测器、火警探测器、压差探测器、进风流量传感器和安全栅。防爆电源配置包括变压器、开关电源、交流接触器和热继电器。增压风机选用防爆型风机。可编程逻辑控制器PLC、扩展模块A/D、触摸屏、安全栅、变压器、开关电源、交流接触器和热继电器都安装在隔爆箱体内。隔爆箱体置于正压防爆房内。各探测器、报警器和通用电源安置在正压防爆房内适当地点。增压风机安置在远离正压防爆房30米以外。扩展模块A/D、触摸屏、应急开关、旁通开关和操作按钮都与PLC连接。可燃气体探测器、硫化氢气体探测器都通过扩展模块与PLC连接。火警探测器通过安全栅和扩展模块A/D与PLC连接。PLC的输出端通过安全栅与报警器连接，通过热继电器和交流接触器分别与防增压风机、通用电源配电系统连接。变压器的输入端与井场电源连接，其输出端与开关电源、PLC和防爆灯连接。开关电源给扩展模块A/D、各探测器、报警器、交流接触器和继电器提供直流电源。

上述正压防爆房监控装置的压差探测器，由压差开关和压力表组成，通过安全栅与PLC连接。其正常测量范围20～300Pa。

上述正压防爆房监控装置的进风流量传感器，由皮托管、流速表和流速开关组成，通过安全栅与PLC连接。其压力测量范围20～300Pa。

上述正压防爆房监控装置的火警探测器，包括温度探测器和烟雾探测器。两种探测器都为本安型。

按照上述技术方案制造成的正压防爆房监控装置，其控制核心采用可编程逻辑控制器PLC。由PLC执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制，使逻辑关系更加全面、合理、完善。由于PLC是一种无触点控制器件，能够灵活方便地进行系统配置，通过改变程序就可以改变控制内容，其软触点的可靠性远高于继电器的机械硬触点。用PLC进行系统开发、设计编程较容易，调试周期短，维护更加方便。本系统结构组成合理，数据采集齐全、准确，功能完善，安全可靠。其触摸屏操作和显示更具有人性化。具有报警历史记录(黑匣子)查取功能。达到了国家标准，满足了录井工作要求。

(四)附图说明

附图1是本实用新型的监控装置组成示意图。

附图2是本实用新的监控装置组成原理图。

附图3是本实用新型的可编程逻辑控制器PLC接线图。

附图4是本实用新型的供电电路图。

(五)具体实施方式

结合附图说明一个实施例：

附图1中，1是隔爆箱体，2是可燃气体探测器，3是硫化氢气体探测器，4是温度探测器，5是烟雾探测器，6是报警器，7是压差开关，8是压力表，9是流速开关，10是流速表，11是皮拖管，12是应急开关，13是防爆灯，14是通用电源，15是增压风机。

由图1、2所示，正压防爆房监控装置，包括隔爆箱体1、控制器、数据采集探测器、防爆电源、通用电源14和增压风机15六大部分。其特征是控制器采用可编程逻辑控制器PLC，并配有扩展模块A/D、触摸屏、报警器6、应急开关12、旁通开关和操作按钮。数据采集探测器包括可燃气体探测器2、硫化氢气体探测器3、火警探测器4和5、压差探测器、进风流量传感器和安全栅。由图2、4所示，防爆电源配置包括变压器TR、开关电源PS、交流接触器KM1、KM2和热继电器FR1、FR2。增压风机15(TM)选用防爆型风机。由图2所示，可编程逻辑控制器PLC、扩展模块A/D、触摸屏、安全栅、变压器TR、开关电源PS、交流接触器KM1、KM2和热继电器FR1、FR2都安装在隔爆箱体1内。隔爆箱体1置于正压防爆房内。由图1、2所示，各探测器2、3、4、5、报警器6和通用电源14都安置在正压防爆房内适当地点。增压风机15安置在远离正压防爆房30米以外。由图2所示，扩展模块A/D、触摸屏、应急开关12、旁通开关和操作按钮都与PLC连接。可燃气体探测器2、硫化氢气体探测器3都通过扩展模块A/D与PLC连接。火警探测器4和5通过安全栅和扩展模块A/D与PLC连接。PLC的输出端通过安全栅与报警器6连接，还通过交流接触器KM1、KM2和热继电器FR1、FR2分别与增压风机15、通用电源配电系统连接。变压器TR的输入端与井场电源连接，其输出端与开关电源PS、PLC和防爆灯13连接。由图3、4所示，开关电源PS给扩展模块A/D、各探测器2、3、4、5、报警器6、交流接触器KM1、KM2和热继电器FR1、FR2提供24V直流电源。

由图1、2所示，压差探测器由压差开关7和压力表8组成，通过安全栅与PLC连接。其正常测量范围20～300Pa。

由图1、2所示，进风流量传感器由皮托管11、流表10和流速开关9组成，通过安全栅与PLC连接。其压力测量范围20～300Pa。

由图1所示，火警探测器包括温度探测器4和烟雾探测器5。两种探测器都为本安型。

图2中的可编程逻辑控制器PLC选用三菱FX2N-32MR，扩展模块A/D选用三菱FX2N-4AD，触摸屏选用三菱F940GOT。

图1中的可燃气体探测器2，选用型号为JB-QT-T0N90ATC。其测量范围0～100％LEL，输出信号4～20mA。

图1中的硫化氢气体探测器3，其测量范围0～100PPm，输出信号4～20mA。

图1中的报警器6，选用型号BBJ-59，本安型，可通过声音选择开关选择不同的报警声音。

该监控装置的工作原理：

由图1、2、4所示，井场电源接入隔爆箱体1内部的变压器TR，变压器TR输出220V。这220V既给开关电源PS，又给PLC和防爆灯13供电。开关电源PS输出直流24V，给触摸屏A/D、各探测器2、3、4、5、报警器6、交流接触器KM1、KM2和继电器FR1、FR2等供电。以上是正压防爆房内的防爆电源配置系统，又称一级防爆电源，专为监控装置自身供电。其通用电源14又称二级工作电源，专为录井仪器供电。

由图1、2、4所示，先启动一级防爆电源，该监控装置开始工作。然后启动增压风机15，纯净空气源源不断地进入正压防爆房内，将房内可燃气体或有毒气体逐步排挤出去。此时由皮托管11、流速表10和流速开关9检测风道的气体流速，当气体流速达到要求时，进入换气过程(换气过程指示灯亮，低压指示灯灭)。与此同时，由压力表8和压差开关7检测防爆房内、外压力差值，当房内正压差达到要求的数据时，换气过程结束(换气过程指示灯灭，换气过程结束指示灯亮)。此时即可启动通用电源14的按钮，由PLC发出信号去控制热交流接触器KM1、KM2和热继电器FR1、FR2，使通用电源14进入正常工作状态，开始在正压防爆房内进行录井作业。通用电源14开启后(通用电源指示灯亮，换气结束指示灯灭)，该装置进行各种数采集检测。当有火警信号或可燃气体浓度超过50％LEL时，会自动关闭通用电源14和增压风机15。当流速低或可燃气体浓度超过20％LEL时，报警器6会发出报警声音，但不关闭通用电源14和增压风机15。当房内正压力差低于要求数据时，会自动延时原设定的时间，然后关闭通用电源14和增压风机15。出现紧急情况时，按下应急开关12，即可切断通用电源14和增压风机15。通用电源14未启动状态下，防爆灯13亮。旁通开关的作用是，不受增压风机15开启及压力换气的影响，而可接通通用电源14。仅在特殊情况下使用旁通开关。

Claims (5)

1.一种正压防爆房监控装置，包括隔爆箱体(1)、控制器、数据采集探测器、防爆电源、通用电源(14)和增压风机(15)六大部分，其特征是控制器采用可编程逻辑控制器PLC，并配有扩展模块A/D、触摸屏、报警器(6)、应急开关(12)、旁通开关和操作按钮，数据采集探测器包括可燃气体探测器(2)、硫化氢气体探测器(3)、火警探测器(4)(5)、压差探测器、进风流量传感器和安全栅，防爆电源配置包括变压器(TR)、开关电源(PS)、交流接触器(KM1、KM2)和热继电器(FR1、FR2)，增压风机(15)选用防爆型风机；可编程逻辑控制器PLC、扩展模块A/D、触摸屏、安全栅、变压器(TR)、开关电源(PS)、交流接触器(KM1、KM2)和热继电器(FR1、FR2)都安装在隔爆箱体(1)内，隔爆箱体(1)置于正压防爆房内，各探测器(2、3、4、5)、报警器(6)和通用电源(14)都安置在正压防爆房内适当地点，增压风机(15)安置在远离正压防爆房30米以外；扩展模块A/D、触摸屏、应急开关(12)、旁通开关和操作按钮都与PLC连接，可燃气体探测器(2)、硫化氢气体探测器(3)都通过扩展模块A/D与PLC连接，火警测器(4)(5)通过安全栅和扩展模块A/D与PLC连接，PLC的输出端通过安全栅与报警器(6)连接，还通过交流接触器(KM1、KM2)和热继电器(FR1、FR2)分别与防爆灯(13)、增压风机(15)和通用电源配电系统连接，变压器(TR)的输入端与井场电源连接，其输出端与开关电源(PS)、PLC和防爆灯(13)连接，开关电源(PS)给扩展模块A/D、各探测器(2、3、4、5)、报警器(6)、交流接触器(KM1、KM2)和热继电器(FR1、FR2)提供24V直流电源。

2.根据权利要求1所述的正压防爆房监控装置，其特征是压差探测器由压差开关(7)和压力表(8)组成，通过安全栅与PLC连接，其正常测量范围20～300Pa。

3.根据权利要求1所述的正压防爆房监控装置，其特征是进风流量传感器由皮托管(11)、流速表(10)和流速开关(9)组成，通过安全栅与PLC连接，其压力测量范围20～300Pa。

4.根据权利要求1所述的正压防爆房监控装置，其特征是火警探测器包括温度探测器(4)和烟雾探测器(5)，两种探测器都为本安型。

5.根据权利要求1所述的正压防爆房监控装置，其特征是可编程逻辑控制器PLC选用三菱FX2N-32MR，扩展模块A/D选用三菱FX2N-4AD，触摸屏选用三菱F940GOT。

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