Способ и устройство для дистанционного обнаружения места утечки газов при выполнении автоматического отбора пробы

 

Изобретения могут быть использованы при обслуживании аппаратов и газопроводов химических, нефтехимических, металлургических и других производств для выявления наличия различных газов в атмосфере на высоте. При реализации способа перемещают газочувствительное средство постоянного действия управляемым воздушно-транспортным путем на высоту к местам возможных утечек. Место утечки локализуют по изменению индикации, вызванному изменением концентрации окружающего газа. Отбор пробы производят автоматически при достижении концентрацией окружающего газа предварительно установленного порога срабатывания, соответствующего наличию утечки. Устройство размещено на аэростате и снабжено автоматической системой включения насоса и электронной схемой индикации концентрации окружающего газа. В электрическую схему индикации может быть включен потенциометр. Технический результат - оперативная диагностика газосодержащей аппаратуры для экономии энергоресурсов, снижения загрязнения окружающей среды и повышения безопасности труда обслуживающего персонала. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к обслуживанию аппаратов и газопроводов химических, нефтехимических, металлургических и других производств, которое предназначено для дистанционного обнаружения мест утечки газа в атмосферу на высоте.

Известны способ и устройство для определения концентрации газа вблизи поверхности земли с подветренной стороны на расстоянии не менее 4-х высот точечного источника загрязнения. Способ включает отбор пробы воздуха в пробоотборную емкость с последующим анализом пробы различными методами. Для реализации способа используют устройство, состоящее из зонда для отбора пробы, соединенного с газоанализатором постоянного действия [1. Руководство по использованию течеискателя TIF5500].

Недостатками данного технического решения является невозможность отбора пробы по имеющимся методикам ближе 4-х высот источника загрязнения и точного установления места утечки при выявлении повышенной концентрации газа в месте отбора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ и устройство обнаружения утечек газа на расположенных горизонтально приземных, подземных газоходах и аппаратах, включающие перемещение отборного зонда газоанализатора постоянного действия вдоль газохода. Используемое для этой цели устройство состоит из пробоотборной емкости, соединенной с насосом, и газочувствительного средства постоянного действия [2. Измерения в промышленности. Справочное издание в 3-х кн. Книга 3. Способы измерения и аппаратура. /Под ред. Профоса П. М. М.: Металлургия, 1990, с. 67].

Недостатками таких способа и устройства дистанционного мониторинга атмосферы и анализа атмосферного воздуха у поверхности земли является невозможность поднесения пробоотборного зонда к труднодоступным местам на высоте без вспомогательных средств, полученные данные дают лишь общую картину распределения концентраций газов вокруг источника загрязнения.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа и устройства для дистанционного обнаружения места утечки газов и автоматического отбора пробы перемещением газочувствительного средства постоянного действия управляемым воздушно-транспортным путем на высоту к местам возможных утечек и автоматического отбора пробы воздуха, позволяющих оперативно диагностировать газосодержащую аппаратуру, что дает возможность экономить энергоресурсы, снижать загрязнения окружающей среды, повышать безопасность труда для обслуживающего персонала.

Поставленная задача решается тем, что в способе и устройстве для дистанционного обнаружения места утечки газов и автоматического отбора пробы перемещением газочувствительного средства постоянного действия в окружающей атмосфере вблизи исследуемого объекта, доставку газочувствительного средства осуществляют управляемым воздушно-транспортным путем, место утечки локализуют по изменению индикации, вызванному изменением концентрации окружающего газа, автоматический отбор пробы возможен при достижении концентрацией окружающего газа предварительно установленного порога срабатывания, соответствующего наличию утечки. Устройство расположено на аэростате, дополнительно снабжено электронной схемой индикации концентрации окружающего газа с включенным в схему потенциометром и автоматической системой включения насоса.

Перемещение газочувствительного средства к месту отбора управляемым воздушно-транспортным путем позволяет обнаруживать утечку газов в труднодоступных местах на высоте. Использование изменения индикации, вызванного изменением концентрации окружающего газа способствует оперативному обнаружению мест утечки газа. Установление предварительного порога срабатывания индикации для различных газов делает устройство многофункциональным. Автоматический отбор пробы значительно ускоряет процесс диагностики газопроводов, аппаратов, дает возможность экономить энергоресурсы и сохранять окружающую среду своевременным устранением пропуска газов в атмосферу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - устройство для дистанционного обнаружения места утечки газов и автоматического отбора пробы; на фиг. 2 - структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - вариант принципиальной электрической схемы устройства.

Предлагаемый способ реализуют с помощью устройства, включающего аэростат 1 (фиг. 1), наполненный легким инертным газом, пробоотборную емкость 2 с односторонним клапаном 3 на входе, подсоединенную к насосу 4, электронную плату 5, измерительный преобразователь 6, светоиндикатор 7 концентрации газа, источник питания 8, тросик 9, наматываемый на катушку с механическим счетчиком 10 высоты, сетку 11 для крепления аэростата к корпусу 12, выключатель 13 электропитания, светоиндикатор 14 напряжения питания, регулятор 15 момента включения насоса, например, потенциометр.

Структурная схема (фиг. 2) предлагаемого устройства включает: измерительный преобразователь 1, который значение окружающего газа преобразует в электрическую величину - напряжение, регулируемый источник 2 опорного напряжения для создания порога срабатывания световой сигнализации и включения насоса, схему сравнения 3 измеряемого и опорного напряжений, схему светосигнализации 4, схему 5 автоматического включения насоса.

Вариант принципиальной электрической схемы устройства (фиг. 3) включает: источник опорных напряжений на делителе R1...R4, схему сравнения на операционных усилителях DA1.1...DA1.2, работающих в режиме компараторов, двухцветный однокорпусной светодиод VD2 для индикации концентрации газа, транзистор VT1 для создания необходимого тока питания катушки L1 мембранного насоса, резисторы R5... R8 для установки необходимых токовых режимов элементов схемы, диод VD1 для отмены зеленого свечения светодиода при срабатывании второго компаратора, резистор R3 для регулировки момента включения насоса, выключатель электропитания SA1, сухой источник электропитания GB1, светодиод VD3 для индикации напряжения питания.

Примеры осуществления предлагаемого способа с помощью устройства.

Пример 1. Аэростат наполняется гелием. На электронную схему подается питание замыканием выключателя SA1, при этом загорается светодиод VD3. Устройство поднимается к исследуемому месту с подветренной стороны. Проверяющий с земли контролирует концентрацию окружающего устройство газа по наличию зеленого свечения светодиода VD2 (минимальная концентрация анализируемого газа) или красного свечения (концентрация, свидетельствующая о наличии утечки газа). Манипуляция тросиком 9, выбирается такое положение аэростата 1, при котором светодиод VD2 устойчиво горит красным цветом, при этом срабатывает насос 4, автоматически отбирается проба воздуха, через обратный клапан 3, накапливаясь в емкости 2. Показания счетчика 10 и время начала отбора фиксируются проверяющим. Из пробоотборной емкости 2 насосом 4 отбираемым воздухом заменяется начальный до полного вытеснения с фиксацией времени отбора пробы. При изменении свечения светодиода VD2 на зеленый насос автоматически выключается. Проверяющий опускает аэростат и отправляет пробу на анализ в лабораторию. Время отбора пробы рассчитывается в зависимости от мощности насоса.

Пример 2. Аэростат наполняется гелием, на электронную схему подается питание замыканием выключателя SA1, при этом загорается светодиод VD3, устройство поднимается к исследуемому месту с подветренной стороны. Манипуляции с аэростатом не приводят к красному свечению светодиода VD2, хотя зеленым светодиод светится, что может означать сильное разбавление концентрации утечки (например, из-за сильного ветра). Аэростат опускается, резистором R3 уменьшается порог срабатывания компаратора DA1.2 и далее аналогично примеру 1, проба автоматически отбирается при меньшей от начальной концентрации.

В соответствии с описанием и примерами, использование предлагаемых способа и устройства позволяет обнаруживать утечку газов в труднодоступных местах на высоте, сокращать время диагностики газопроводов и аппаратов, контролировать одним устройством утечки различных газов, экономить энергоресурсы (газ), сохранять окружающую среду, повышать безопасность труда. Сокращения выбросов в атмосферу составляют 2% в год.

Формула изобретения

1. Способ для дистанционного обнаружения мест утечки газов и автоматического отбора пробы, включающий перемещение газочувствительного средства постоянного действия вблизи исследуемого объекта, отличающийся тем, что доставку газочувствительного средства осуществляют управляемым воздушно-транспортным путем, место утечки газа локализуют по изменению индикации, вызванному изменением концентрации окружающего газа, отбор пробы осуществляют автоматически при достижении концентрацией окружающего газа предварительно установленного порога срабатывания, соответствующего наличию утечки.

2. Устройство для дистанционного обнаружения мест утечки газов и автоматического отбора пробы, включающее пробоотборную емкость, соединенную насосом с газочувствительным средством постоянного действия, отличающееся тем, что устройство расположено на аэростате, дополнительно снабжено электронной схемой индикации концентрации окружающего газа и автоматической системой включения насоса.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что пробоотборная емкость снабжена обратным клапаном, в электронную схему индикации включен потенциометр.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3