RU1803586C

RU1803586C - Способ взрывозащиты электрооборудовани и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: RU1803586C
Application number: SU904892496A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Пархоменко; Леонид Бенционович Резник; Абрам Евсеевич Погорельский; Николай Александрович Черников; Михаил Валентинович Хорунжий; Александр Борисович Кац; Борис Львович Коринев; Виктор Иванович Серов
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1993-03-23

Abstract

Сущность изобретени заключаетс в том, что контролируют концентрацию взрывоопасных газов внутри оболочки электрогШ оборудовани сравнивают текущую концентрацию с двум пороговыми значени ми и снижают концентрацию взрывоопасных газов путем их изложени на поверхности тер- мокаталитического окислител . Если текущее значение концентрации меньше порога максимально допустимой концентрации , но больше порога минимальной допустимой концентрации, то производ т окисление горючего углеводородного компонента и разрешают включение электроустановки , При снижении концентрации горючего углеводородного компонента ниже минимального допустимого порогового значени прекращают окисление. Окисление концентрации горючего углеводородного компонента производ т на основе измерени приращений продуктов его окислени . Устройство содержит измерительный СО с

Description

00

о

со

(Л 00

о

орган газовой защиты 1, искробезопасный источник питани 2, блокировочный элемент 3, защитный аппарат 4, опросный блок 5, защитную оболочку облегченного типа 6, вспомогательную взрывонепроницаемую оболочку 7, функциональное электрооборудование 8, датчики концентрации углекислого газа 9 и влажности 10, окислитель углеводородного компонента 11, датчик температуры 12, низковольтный источник питани 13, источник питани окислител 14, коммутационный блок 15, устройство выдержки времени 16 и источник питани переменного тока 17. 2 с.п.ф-лы, 1 з.п.ф-лы, 3 ил.:

Изобретение относитс к электрооборудованию , предназначенному дл работы во взрывоопасных услови х, например взры- возащищенному электрооборудованию в угольной, химической, нефтеперерабатывающей и других, отрасл х промышленности.

Целью изобретени вл етс повышение безопасности и экономичности при обеспечении взрывозащищенности электрооборудовани .

На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства дл реализации способа взрывозащиты электрооборудовани ; на фиг.2 - блок-схема алгоритма работы способа взрывозащиты; на фиг.З - пример реализации схемы датчика влажности.

Устройство дл реализаций способа взрывозащиты электрооборудовани (см. фиг,1) содержит измерительный орган газовой защиты 1, искробезопасный источник питани 2, блокировочный элемент 3, защитный аппарат 4, опросный блок 5, защитную оболочку облегченного типа/ 6, вспомогательную взрывонепроницаемую оболочку 7, функциональное электрооборудование 8, датчики концентрации углекислого газа 9 и влажности 10, термокаталитиче- скйй окислитель углеводородного компонента 11, датчик температуры 12, низковольтный источник питани 13, источник питани окислител 14, коммутационный блок 15, блок выдержки времени 16 и.источник переменного тока 17,

В соответствии со способом измерительный орган газовой защиты 1 подключен к искробезопасному источнику питани 2 и через опросный-блок 5 к блокировочному элементуЗ, св занному с защитным аппаратом 4 функционального электрооборудовани 81 Датчики концентрации углекислого газа 9 и влажности 10, термокаталитический окислитель углеводородного компонента 11, датчик температуры 12 и низковольтный источник питани 13, расположены так же, как и функциональное электрооборудование 8, измерительный орган газовой защиты 1 и опросный блок 5, в защитной оболочке облегченного типа 6. Источник питани окислитель 14, коммутационный блок 15 и блок выдержки времени 16 размещены во вспомогательной взрывонепроницаемой оболочке 7 совместно с упом нутым защитным аппаратом 4 и блокировочным элементом 3. Выходы датчиков углекислого газа 9 и влажности 10, а также датчик температуры 12, установленный на рабочей поверхности термокаталитического окислител углеводородного компонента 11, подключены к входам опросного блока 5, выполненного, например, в виде микропроцессорного контроллера , дополнительный выход которого соединен с управл ющим входом коммута-

ционного блока 15. Источник питани окислител 14 св зан через коммутационный блок 15 с тёрмокаталитическим окислителем углеводородного компонента 11. Измерительный орган газовой защиты 1

дополнительно подключен к входу блока выдержки времени 16, выход которого соединен с управл ющим входом блокировочного элемента 3. Независимый искробезопасный источник питани 2 и источник питани

окислител 14 непосредственно, а низковольтный источник питани 13 и функцио- нальное электрооборудование 8 через защитный аппарат 4, подключены к источнику переменного тока 17.

Способ взрывозащиты осуществл ют следующим образом.

Воздействие на взрывоопасную среду внутри защитной оболочки облегченного типа с целью поддержани в ней концентрации горючего углеводородного компонента ниже установленного допустимого уровн производ т с помощью термокаталитического окислител , результат работы которого контролируют по приращени м концентраций продуктов окислени углеводородов: углекислого газа и влажности. Управление термокаталитическим окислителем выполн ют на основании анализа этих приращений таким образом, что окислитель

находитс во включенном состо нии до тех пор, пока концентраци горючего углеводородного компонента превышает установленный допустимый уровень.

В соответствии со способом, алгоритм функционировани которого изображен на фиг.2, устройство дл реализации способа взрыврзащиты силовой электроустановки работает следующим образом. Сетевое напр жение от источника питани переменного тока 17 поступает на вход искробезопасного источника питани 2, защитного аппарата 4 и источника питани окислител 14, размещенных во взрывонепроницаемой оболочке 7. В начале процесса включени силовой электроустановки защитный аппарат 4 находитс в отключенном состо нии, а коммутационный блок 15 во включенном состо нии. Следовательно в защитную оболочку облегченного типа 6 в первый момент времени подаетс только питание измерительного органа газовой защиты 1 непосредственно от искробезопасного источника питани 2 и напр жение питани тёрмока- талитического окислител углеводородного компонента 11 от источника 14 через коммутационный блок 15..

Измерительный орган газовой защиты 1 производит предварительный контроль взрывоопасной среды внутри оболочки облегченного типа бив случае превышени концентрацией горючего углеводородного компонента установленного порогового значени запрещает через блок выдержки времени 16 и блокировочный элемент 3 включение защитного аппарата 4, предотвраща тем самым подачу сетевого напр жени переменного тока от источника питани 17 в оболочку 6. Блок выдержки времени 16 в канале управлени защитным аппаратом 4 обеспечивает возможность управлени этим аппаратом только после выхода измерительного органа газовой защиты 1 в режим достоверного измерени концентрации горючего углеводородного компонента. Срабатывание газовой защиты при первоначальном включении силовой электроустановки, как правило, происходит по причине повреждени уплотнени оболочки, поэтому в этом режиме предусматриваетс сигнализаци Неисправность уплотнени .

Термокаталитический окислитель углеводородного компонента 11, взрывозащи- щенность которого обеспечиваетс собственными средствами защиты, например , взрывонепроницаемой оболочкой со щелевыми зазорами, включаетс в работу одновременно с измерительным органом газовой защиты 1 и осуществл ют разложение горючего углеводородного компонента, например метана, в соответствии с уравнением

СН4 + 202 С02 + 2Н20

Если в результате работы термокаталитического окислител углеводородного компонента 11 или по причине отсутстви метана концентраци горючего углеводо- 5 родного компонента окажетс ниже величины установленного порога срабатывани измерительного органа газовой защиты 1, то производитс включение защитного аппарата 4 и функциональное электрообору- 0 дование 8 силовой электроустановки может быть включено в работу. При этом к источнику переменного тока 13, который обеспечивает работу целей управлени функционального электрооборудовани 8 и элементов, выпол5 н ющих измерение концентрации горючего углеводородного компонента: Датчиков углекислого-газа 9 и влажности 10, а также опросного блока 5, выполненного в виде микропроцессорного контроллера.

0 В дальнейшем функции управлени взрывоопасной средой внутри оболочки облегченного типа 6 осуществл ютс опросным блоком 5, в пам ти программ которого заложен алгоритм способа взрывозащиты, а

5 также следующие константы:

Ci - большее из пороговых значений приращени концентрации углекислого газа СОа;

Са меньшее из пороговых значений

0 приращени концентрации углекислого газа СОа;

Hi - большее из пороговых значений приращени влажности;

На - меньшее из пороговых значений

5 приращени влажности;

т- - интервал времени нагрева термокаталитического окислител углеводородного компонента;

та интервал времени активной рабо0 ты термокаталитического окислител углеводородного компонента;

Тр- интервал времени отключенного состо ни термокаталитического окислител углеводородного компонента;

5 Тмин0 - минимально допустима температура рабочей поверхности термокатали- тического окислител углеводородного компонента.

Сразу после по влени напр жени на

0 выходе низковольтного источника питани 13, опросным блоком 5 производитс измерение и запоминание сигналов, поступающих от датчиков концентрации углекислого газа 9 и влажности 10. Значени этих сигна5 лов Со и Но принимаютс за номинальные величины соответствующих параметров. Затем после отсчета интервала времени нагрева Т н термокаталитического окислител углеводородного компонента 11 провер етс наличие сигнала на выходе датчика температуры 12, подтверждающего, что температура рабочей поверхности окислител превысила минимально допустимую величину Тмин°. Если сигнал, свидетельствующий об исправности тёрмокаталитического окислител углеводородного компонента 11 не поступил на вход опросного блока 5, то последний через блокировочный элемент 3 отключает защитный аппарат 4 и выдает сигнал о неисправности окислител .

При наличии сигнала исправности окислител опросный блок 5 отсчитывает интервал времени активной работы таи снова измер ет и запоминает текущее значение концентрации углекислого газа С, вычисл ет Д С С - С0 и-сравнивает эту величину с наибольшим из установленных пороговых значений d. Если A , включение силовой электроустановки запрещаетс и выдаетс сигнал о загазованности оболочки. В случае ДС Ci производитс сравнение АС с меньшим из пороговых значений Са, при превышении которого разрешаетс включение силовой электроустановки и повтор етс цикл измерений, начина с измерени и запоминани начального значени концентрации С02.

Если приращение концентрации АС Са термокаталитический окислитель углеводородного компонента может быть отключен и, после выдачи разрешени на включение силовой электроустановки, опросный блок 5 отсчитывает установленный интервал времени отключенного состо ни термокаталитического окислител углеводородного компонента т 0, а затем снова повтор ет цикл измерений, начина с измерени и запоминани начального значени концентрации СОа.

Дл силовых электроустановок, где требуетс повышенна достоверность контрол концентрации взрывоопасной среды, дополнительно может быть введено измерение приращени влажности, которым также сопровождаетс процесс окислени горючих углеводородов. В этом случае после того , как будет зафиксирован результат сравнени АС Са, термокаталитический окислитель не отключаетс , а производитс измерение и запоминание величины влажности среды Н, вычисл етс ее приращение . А Н Н - Но, которое сравниваетс с наибольшим из установленных пороговых значений приращени влажности Hi. Если - включение силовой электроустановки запрещаетс . В случае производитс его сравнение с меньшим пороговым значением На, при превышении

которого разрешаетс включение силовой электроустановки и повтор етс цикл измерений , начина с измерени и запоминани начальных значений концентрации СОа и

влажности. При А отключаетс термокаталитический окислитель углеводородного компонента и, после выдачи разрешени на включение силовой электроустановки, опросный блок 5 отсчитывает установленный интервал времени отключенного состо ни термокаталитического, окислител углеводородного компонента та, а затем снова повтор ют цикл измерений, начина с измерени и запоминани начальных значений концентрации углекислого газа и влажности.

В процессе работы устройство дл реализации за вл емого способа взрывозащи- ты функционирует практически также, как и

при первоначальном включении силовой части электрооборудовани . Отличие заключаетс только в том, что вместо запрета включени опросный блок 5 при поступлении на его входы соответствующих сигналов

выполн ет отключение силовой части электрооборудовани .

Датчик влажности 10, пример схемной реализации которого представлен на фиг.З, включает в себ генератор синусоидального

напр жени 18, делитель напр жени 19 с первичным преобразователем влажность- сопротивление 20, активный выпр митель 21 и фильтр нижних частот 22.

Датчик влажности работает следующим

образом. Сопротивление первичного преобразовател 20 измен етс обратно пропорционально влажности контролируемой среды. Поэтому с ростом влажности умень- шаетс величина напр жени , поступающего с выхода делител напр жени 19 на вход активного выпр мител 21. Выпр мленное напр жение сглаживаетс фильтром нижних частот 22 и поступает на выход датчика влажности. Величина выходного напр жени датчика обратно пропорциональна влажности контролируемой среды.

В разработанном и испытанном ВНИИ- ВЭ датчике влажности среды внутри защитных оболочек облегченного типа применен

электрический гигрометрический первичный преобразователь влажность-сопротивление нового поколени . Он представл ет собой керамическую пластину с нанесенной на нее пленкой органического полупроводника, на

поверхности которого выполнены два серебр ных электрода, разделенных между собой тонкой зигзагообразной линией. На частоте напр жени питани 1000 Гц первичный преобразователь обладает линейной зависимостью влажность-сопротивление , если амплитуда напр жени не превышает 0,5 В. При изменении влажности в пределах 80-98% сопротивление преобразовател измен етс от 18 до 6 кОм. Он , сохран ет работоспособность при температуре окружающей среды до 100°С, не боитс конденсации влаги.В качестве датчика углекислого газа СОа в процессе испытаний предлагаемого способа взрывозащиты использовалс оптико-акустический газоанализатор, В дальнейшем предполагаетс применить разрабатываемые в насто щее врем газосигнализаторы термокондуктометрическо- го типа, отличающиес относительной простотой инструментальных средств.

Использование предлагаемого способа взрывозащиты в разработках сложных видов взрывозащищенного электрооборудовани , например, тиристорных преобразователей дл регулируемых электроприводов, позволит применить в их конструкции унифицированные узлы и блоки аналогичных видов электрооборудовани общепромышленного исполнени , обеспечит снижени мате- риалоемкости изделий на 25-30% и трудоемкости их изготовлени на З0...40%. С точки зрени эксплуатации достоинством способа вл етс возможность применени легких и удобных в обслуживании пр моугольных защитных корпусов электробору- довани , отсутствие в них посто нно включенных нагревательных элементов.

Claims

Формула изобретени 1. Способ взрывозащиты электрооборудовани , основанный на контроле концентрации взрывоопасных газов внутри оболочки электрооборудовани , сравнении текущей концентрации с двум пороговыми значени ми и снижении концентрации взрывоопасных газов путем их разложени на поверхности термокаталитического окислител , отличающийс тем, что, с целью повышени безопасности и экономичности, в случае превышени текущими значени ми концентрации максимального порога силовую электроустановку отключают или запрещают ее включение, если текущее значение концентрации меньше порога максимально допустимой концентрации, но больше порога минимально допустимой концентрации, то производ т окисление горючего углеводородного компонента и разрешают вклю-, чение электроустановки, при снижении концентрации горючего углеводородного

компонента ниже минимального допустимого порогового значени - прекращают окисление.
2. Способ по п. отличающийс 5 тем, что определение концентрации горючего углеводородного компонента производ т на основе измерени приращений продуктов его окислени .
3. Устройство взрывозащиты злектро0 оборудовани , содержащее измерительный орган газовой защиты, соединенный с независимым искробезопасным источником питани и с первым входом опросного блока, блокировочный элемент, выход которого со5 единен с первым входом защитного аппарата , а первый вход - .с выходом опросного блока, источник переменного тока, причем окислитель углеводородного компонента, измерительный орган газовой защиты и оп0 росный блок размещены в защитной оболочке вместе с функциональным оборудованием, отличающеес тем, что, с целью повышени безопасности, в него введены датчики концентрации углекислого газа и

5 влажности, термокаталитический окислитель углеводородного компонента с датчиком температуры его рабочей поверхности и низковольтный источник питани , размещенные в защитной оболочке, а также источ0 ник питани окислител , коммутационный блок и блок выдержки времени, размещенные во вспомогательной взрывонепроница- емой оболочке, в которой также размещены блокировочный элемент, защитный аппарат

5 и искробезопасный аппарат питани , при этом выходы датчиков концентрации углекислого газа, влажности и температуры рабочей поверхности окислител подключены к второму, третьему и четвертому входам

0 опросного блока, п тый вход которого соединен с выходом низковольтного источника питани , который подключен к функциональному электрооборудованию и датчикам. концентрации углекиалого газа и влажно5 сти, выход измерительного органа газовой защиты через блок выдержки времени соединен с входом блокировочного элемента, источник переменного тока подключен к за- щитному аппарату, независимому искробе0 зопасному источнику питани и источнику питани окислител ,.выход которого подключен к первому входу коммутационного блока, второй вход которого соединен с вторым выходом опросного блока, выход ком5 мутационного блока подключен к входу термокаталитического окислител углеводородного компонента.

фаг.З