Принцип работы пневмо тормозной системы газ 3308: Система тормозов автомобилей ГАЗ-3309, 3308, ГАЗ-33081 Садко

Содержание

Устройство тормозной системы грузовиков ГАЗ-3307, ГАЗ-66

______________________________________________________________________________________________________

Автомобили ГАЗ-66, ГАЗ-3307 оборудован тремя тормозными системами: рабочей, действующей на все колеса автомобиля и запасной, функцию которой выполняет один из контуров рабочей тормозной системы, а также стояночной, действующей на тормозные механизмы задних колес.

Рабочая тормозная система автомобиля ГАЗ-3307, 66

На этих автомобилях установлен тормозной привод с системой сигнализации неисправностей, с раздельным торможением осей (рис. 1) и имеющий в каждом контуре гидровакуумный усилитель и вакуумный баллон с запорным клапаном.

Рис. 1. Схема привода тормозной системы ГАЗ-3307, 66

I—разрежение; II—воздух; III—тормозная жидкость; 1—впускная труба двигателя; 2—запорный клапан; 3—вакуумный баллон переднего контура; 4—сигнализаторы; 5—гидровакуумный усилитель переднего контура; 6—вакуумный баллон заднего контура; 7—тормозной механизм заднего колеса; 8—картер заднего моста; 9—регулятор давления; 10—гидровакуумный усилитель заднего конура ; 11—воздушный фильтр; 12—датчик сигнализатора аварийного падения уровня тормозной жидкости; 13—наполнительный бачок; 14—главный цилиндр; 15—тормозной механизм переднего колеса

Вакуумные баллоны обеспечивают независимое питание каждого контура. Контроль за величиной вакуума осуществляется вакуумными датчиками с сигнализаторами (на щитке приборов) красного цвета для каждого контура. Загорание одной из ламп сигнализаторов свидетельствует о недостаточной величине вакуума в соответствующем контуре.

В гидроприводе тормозных механизмов задних колес установлен регулятор давления тормозных сил. Его функции в случае выхода из строя любого из двух контуров выполняет оставшийся исправным контур (переднего или заднего моста).

При этом наблюдается увеличение хода педали на 90—115 мм. Торможение в этом случае может наступать при зазоре между педалью и полом кабины-15 мм.

Детали тормозного привода ГАЗ-3307, 66

Главный тормозной цилиндр ГАЗ-66, 3307 (рис. 2) создает давление в двух независимых гидравлических контурах тормозного привода поршнями 10 и 18. Первичная полость I обеспечивает работу контура задних тормозов, а вторичная полость II — передних.

На поршнях главного тормозного цилиндра установлены плавающие головки 14, выполняющие роль перепускного клапана.

В исходном (расторможенном) положении под действием возвратных пружин 16 устанавливается зазор между головкой и поршнем: рабочие полости переднего и заднего контуров при этом сообщаются с бачком 3.

Рис. 2. Главный цилиндр тормоза ГАЗ-3307, 66

I—первичная полость; II—вторичная полость; 1—защитный колпачок; 2—датчик сигнализатора аварийного падения уровня тормозной жидкости; 3—пополнительный бачок; 4—соединительная втулка; 5—трубка; 6—штуцер бачка; 7 и 20—корпуса; 8—защитный колпак; 9—толкатель; 10 и 18—поршни; 11—упорный болт; 12—уплотнительное кольцо головки; 13—манжета; 14—головка поршня; 15—упорный стержень; 16—возвратная пружина; 17—упор первичного поршня; 19—пружина головки поршня; 21—упор вторичного поршня; 22—пластина клапана; 23—клапан избыточного давления; 24—штуцер

При нажатии на педаль тормоза поршни перемещаются, головки 14 под действием пружин 19 прижимаются к торцу поршней, разобщая рабочие полости с бачком, и в приводе создается давление.

Выход из строя одного из контуров тормозной системы ГАЗ-66, 3307 сопровождается увеличением хода педали тормоза вследствие холостого перемещения поршня неисправного контура. В исправном контуре создается давление тормозной жидкости, необходимое для торможения.

Для замены износившихся деталей необходимо снять узел с автомобиля, разъединить корпуса 7 и 20 у вывернуть упорные болты 11 и вынуть поршни.

Перед сборкой все детали промыть чистой тормозной жидкостью. Не допускать попадания в узел посторонних частиц, грязи, масла.

Питание системы тормозов ГАЗ-3307, 66 осуществляется из бачка 3.

При снятом датчике 2 и новых накладках тормозных механизмов уровень жидкости в бачке должен быть на уровне метки «МАХ».

Понижение уровня жидкости в эксплуатации при исправной тормозной системе связано с износом накладок в тормозных механизмах, поэтому заливать жидкость в бачок не следует, так как после установки новых накладок уровень жидкости поднимается до нормального.

Загорание сигнализатора аварийного падения уровня тормозной жидкости свидетельствует о нарушении герметичности тормозной системы. Доливать жидкость в этом случае необходимо только после восстановления герметичности системы.

Для проверки исправности датчика аварийного падения уровня жидкости необходимо, при включенном зажигании, нажать сверху на центральную часть защитного колпачка 1. При этом должен загореться сигнализатор на щитке приборов.

Гидровакуумный усилитель тормоза ГАЗ-3307, 66

Гидровакуумный усилитель тормоза ГАЗ-3307, 66 (рис. 3) устанавливается в каждом контуре тормозной системы и дает возможность остановить автомобиль с меньшей затратой физической силы водителя.

Принцип действия гидровакуумного усилителя тормоза усилителя заключается в использовании разрежения во впускной трубе двигателя для создания дополнительного давления в системе гидравлического привода рабочей тормозной системы.

При выходе из строя или нарушении герметичности вакуумного трубопровода или гидровакуумного усилителя резко снижается эффективность торможения.

В следствии нарушения герметичности вакуумной системы во впускную трубу двигателя происходит постоянный подсос воздуха, который настолько обедняет смесь в седьмом и частично в четвертом цилиндрах, что воспламенение ее от искры не происходит.

Несгоревшая рабочая смесь смывает смазку с зеркала цилиндра и приводит к сухому трению поршня и поршневых колец о гильзу, а наличие дорожной пыли усугубляет сухое трение и приводит к аварийному, износу деталей в указанных цилиндрах.

Рис. 3. Гидровакуумный усилитель тормоза ГАЗ-3307, 66

1—диафрагма; 2—корпус; 3—тарелка диафрагмы; 4—толкатель поршня; 5—пружина; 6—вакуумный клапан; 7—атмосферный клапан; 8—крышка корпуса; 9—пружина атмосферного клапана; 10—корпус клапана управления; 11—пружина клапана; 12—поршень клапана управления; 13—перепускной клапан; 14—поршень; 15—клапан поршня; 16—манжета поршня; 17—толкатель клапана; 18—упорная шайба поршня; 19—цилиндр

Гидровакуумный усилитель тормозов состоит из камеры усилителя, гидравлического цилиндра и клапана управления. Корпус камеры соединяется с впускной трубой и атмосферой через клапан управления.

Запорный клапан тормозной системы ГАЗ-66, 3307 установлен в вакуумном баллоне каждого контура. При остановке двигателя он автоматически разъединяет впускную трубу с вакуумным баллоном. Это дает возможность за счет запаса вакуума в системе произвести четыре-пять эффективных торможений.

Регулятор давления тормозов корректирует давление тормозной жидкости в приводе задних тормозных механизмов в зависимости от изменения нагрузки на задние колеса для предотвращения заноса автомобиля при интенсивном торможении.

В процессе эксплуатации и при замене задних рессор необходимо регулировать усилие, действующее со стороны упругого элемента на поршень регулятора.

Стояночная тормозная система ГАЗ-3307, 66

Стояночная тормозная система предназначена для затормаживания автомобиля на стоянках и удерживания его на уклонах.

Отсутствие или слабое торможение при поднятой рукоятке рычага привода свидетельствует о необходимости регулировки тормозного механизма.

При включении стояночной тормозной системы на щитке приборов загорается сигнализатор.

______________________________________________________________________________________________________

Тормозная система ГАЗ-3309 (дизель): схема, устройство и особенности

02.

02.2019 Михаил Шумов Авто и мото

Тормозная система ГАЗ-3309 (дизель), схема которой приведена ниже, отличается простотой и надежностью. Она обеспечивает своевременное торможение грузовика, имеющего высокие показатели проходимости и весьма приличную грузоподъемность. Расстановка ведущих колес по формуле 4х2 рассчитана преимущественно на твердое покрытие, хотя и по бездорожью позволяет перемещаться вполне уверенно. Следовательно, тормоза должны хорошо работать в любых условиях.

Схема тормозной системы ГАЗ-3309 (дизель) с воздухоосушителем

Сама схема представлена на фото ниже.

Компрессорная установка.
Резервуар ГЦ.
Аварийный датчик.
Фильтр.
Тормозная конструкция заднего колеса.
Датчик.
Выключатель пневмосигнала.
Глушитель.
Сливной кран.
Тормозное устройство фронтальных колес.
Индикатор критического давления.
Резервуар воздушный.
Клапан обратного типа.
Защитный одинарный клапан.
Пневмоусилитель.
Модулятор.
Контрольный клапан.
Атмосферный баллон.
Сушитель воздуха.
Датчик поршня.
Тормозной кран с двумя секциями.

Общее описание

При проектировке грузовика, который создавался практически с нуля, было принято решение разработать кардинально новую схему тормозной системы. Дизель ГАЗ-3309 оснастили конструкцией, которая не зависела от предшествующих модификаций. Составляющие элементы ТС условно делятся на три категории:

Рабочий (основной) узел.
Тормоз стояночный.
Запасной блок.

Все системы направлены на одно действие – снижение скорости либо полную остановку автомобиля, в зависимости от подаваемых водителем команд. Немаловажным является тот фактор, что для грузового транспорта тормоза должны быть максимально надежными, гарантирующими остановку транспортного средства в любой ситуации, во избежание аварии с тяжелыми последствиями.

Основная система называется так, потому что эксплуатируется постоянно при движении авто. Любая конструкция тормозов состоит из привода и механики. Первый узел отвечает за активацию системы в нужный период, а механика создает сопротивление движению.

Управление и назначение

Основным органом управления системы тормозов автомобилей ГАЗ-3309 является ножная педаль. Она устанавливается между аналогами сцепления и газа. Нужно отметить, что на предшественниках данный элемент имел очень тугой выжим. Обновленная конструкция лишена этого недостатка полностью, педаль идет мягко и плавно, что сравнимо с зарубежными аналогами.

В грузовике 3309 стояночный и запасной тормоза объединены в один комплект. Это позволило уменьшить количество комплектующих элементов с одновременным упрощением конструкции. Так называемый «ручник» служит для удержания транспортного средства на уклоне при трогании с места либо во время длительных стоянок. Опытные водители знают, что это важный элемент, так как груженую машину очень сложно поймать без отката, даже при небольшом уклоне. Ниже изображена стояночная тормозная система ГАЗ-3309 (дизель).

Схема приведена с пояснениями:

Фиксатор.
Рукоять рычажного типа.
Статичный диск.
Разжимной элемент.
Колодки тормозные.
Толкатель.
Барабанный механизм.
Пружина.
Палец.
Основной барабан.

Механика

Этот механизм состоит из разнообразных фрикционных деталей, монтируемых в прямой агрегации с колесом. Стояночный аналог в этом месте не агрегирует с главным узлом, имея отдельную конструкцию. Она монтируется на карданном валу с фиксацией при включении. В устройстве и схеме тормозной системы ГАЗ-3309 (дизель) предусмотрены барабанные элементы, поскольку считаются оптимальными для рассматриваемого типа грузовых машин. Кроме самого барабана в конструкцию входят неподвижные колодки ленточной конфигурации, придавливаемые к нему.

Корпусная часть тесно взаимодействует с колесом, вращаясь вместе с ним. Во внутренней части имеются тормозные колодки на пружинах. При нажатии педали они прижимаются к барабану, замедляя его обороты. Фиксируются на ступице автомобиля они при помощи болтового крепления, обеспечивающего максимальное усилие. Материалом изготовления для колодок служит фрикционный сплав, устойчивый к истиранию.

Приводная часть

Привод в схеме тормозной системы ГАЗ-3309 (дизель) нужен для управления механизмом с последующим совершением определенных манипуляций. На грузовик монтируются механический и гидравлический рабочие приводы, отвечающие за функционирование стояночного и основного узла. Гидропривод выбран не случайно, так как считается оптимальным вариантом для простого грузовика.

Кроме указанной модификации, существуют еще приводы пневматической и электрической конфигурации, которые имеют узкую специализацию, и на автомобилях рассматриваемой серии не эксплуатируются. Ниже, для наглядности, на рисунке изображен колесный тормозной механизм.

Пояснения:

Колодка тормоза.
Защита-колпак.
Резервуар цилиндра.
Поршень.
Манжета.
Поршень ведомый.
Пружина стяжная.
Скоба направляющая.
Щит тормозной.
Шайба.
Гайка.
Пальчиковый эксцентрик.
Втулки.
Пластины эксцентрика.
Метки.
Люк смотровой.

Особенности

Обзор устройства тормозов грузовиков ГАЗ-3307 и 09 продолжим изучением своеобразной системы сигнализации, оповещающей о неисправности тормозов. Кроме того, в конструкцию входит усилитель гидровакуумного типа с резервуаром и запорным клапаном. Раздельные гидравлические контуры смонтированы на каждой оси транспортного средства. Это дает возможность, при выходе из строя одного контура, обеспечить выполнение возложенных обязанностей, предупреждая возникновение аварийных ситуаций.

Баллонные резервуары отвечают за питание каждого отсека по отдельности, что сделано также в целях безопасности. По ходу контуров предусмотрен встроенный контроллер усилия тормозных сил, служащий для создания требуемого давления, если один из контуров сломается либо потребуется корректировка равного нажатия на каждое колесо. Проще говоря, приспособление не дает удвоить силу давления в рабочем контуре. При этом дистанция хода педали увеличивается, что требует от водителя максимального ее выжима.

Тормозной цилиндр

В полный обзор устройства тормозов грузовика ГАЗ-3307 и 09 следует включить изучение особенностей главного тормозного цилиндра. Он активируется от нажатия педали, создавая за счет небольших поршней требуемое давление в контуре. Этот элемент располовинен для каждого контура. Поршни с плавающими головками являются модификацией перепускного клапана. Во время свободного состояния педали ТЦ связывается с расширительным резервуаром.

При нажатии на педаль поршни начинают движение, садятся на место и плотно перекрываются. Соответственно, прекращается взаимодействие ТЦ и бачка. При нормальной ежедневной работе грузовика уровень тормозной смеси приближен к максимальному показателю, особенно на новых колодках и снятом индикаторе. Ниже приведено изображение тормозного крана, без которого не обойтись при переоборудовании тормозной системы ГАЗ-3309.

Значения:

Рычажный корпус.
Парный рычаг.
Фиксирующий болт.
Кулачок.
Рабочая тяга.
Направляющий элемент.
Шток для прицепной секции.
Диафрагма.
Клапанное седло.
Клапан впуска.
Выпускной клапан.
Выключатель «стопа».
Выключатель сигнала.
Диафрагма.
Шток.
Корпус.

Усилитель

Этот элемент нужен для того, чтобы создавать добавочное давление в контурах узла. Это дает возможность улучшить качество торможения машины, при этом не требуется максимального усилия для нажатия педали. Принцип действия гидравлического вакуумного усилителя основан на создании дополнительного давления во впускной части силового агрегата, что обуславливает аналогичное действие и в ТЦ.

При поломке механизма качество торможения резко ухудшается, поскольку во впускную трубу двигателя подается постоянный поток воздуха. Это способствует обеднению топливной смеси в части цилиндров. По этой причине автомобиль может заглохнуть. При этом завести его получится только после ремонта тормозной системы ГАЗ-3309 (дизель). Схема устроена таким образом, что при указанной неисправности несгоревшая смесь удаляет смазку и царапает зеркало цилиндра.

Принцип работы

После нажатия педали усилитель гидровакуумного действия улавливает данный маневр, многократно повышая усилие, переправляя его на главный ТЦ транспортного средства. На рабочих контурах поршневые элементы увеличивают давление жидкости в соответствии с силой нажатия педали. Сила давления при этом резко повышается, рабочие цилиндры колес смещают колодки в барабанах ТС.

Если педаль продолжает движение, усилие возрастает и далее, после чего механизмы полностью приводятся в рабочее состояние. Колодки, входя в сцепление с барабанными элементами, замедляют вращение колес с максимальным усилием там, где колесо входит в контакт с дорогой. Тормозная сила противодействует вращательному аналогу, в результате чего машина замедляется.

Для возобновления движения водитель снимает ногу с педали, после чего возвратный пружинный механизм возвращает ее в свободную позицию. Следом за этим элементом освобождаются поршни ТЦ. Колодки отходят от поверхности под усилием специальных пружин. Избыток смазки выдавливается через открытые головки, подается в расширительный бак. При этом показатель давления снижается до минимума.

Как прокачать тормоза на ГАЗ-3309?

Прокачка системы осуществляется следующим образом:

Хорошо очищают перепускные клапана на цилиндрах колес.
Отвинчивают крышку налива резервуара ГЦ (главный цилиндров).
Заполняют бачок тормозной жидкостью. Заливать необходимо состав, предусмотренный инструкцией по эксплуатации.
Давление в воздушных баллонах должно соответствовать показателю 0,6-0,8 Мпа.
Прокачивают контур гидропривода передних колес.
Снимают колпак перепускного клапана правого фронтального тормоза, надевают резиновый шланг, опускают его свободный край в тормозную жидкость, предварительно налитую в стеклянную емкость.
Отвинчивают перепускной клапан на пол-оборота, выжимают несколько раз педаль тормоза. Гидропривод прокачивают до момента прекращения появления пузырьков в сосуде, куда опущен резиновый шланг.
Закручивают перепускной клапан при нажатой педали.
Прокачивают ТЦ левого переднего колеса аналогичным способом.
Проделывают операцию с элементами заднего привода таким же методом.
Прокачку выполняют в указанной выше последовательности.
В бачок ГЦ доливают тормозную жидкость. Уровень должен быть на 1-2 сантиметра ниже максимального указателя на горловине бачка.

Выполняя указанную операцию, необходимо доливать рабочую жидкость, не допуская осушения дна резервуара.

Обслуживание

Профилактические меры по обслуживанию тормозной системы заключаются в периодическом осмотре соединений и уплотнений на предмет прокачки, надежности крепления, общего состояния узла. Чтобы избежать частого ремонта тормозов ГАЗ-3309, следует регулярно менять картридж воздухоосушителя. Кроме того, в зимнее время нужно следить за сливом конденсата, предотвращая его замерзание. Также необходимо обращать внимание на плотность прилегания чехла крана к корпусу и его состояние. Герметичность механизма проверяют при помощи мыльного состава.

Автор: Евгений

Источник: fb.ru

1)Тормозная система автомобилей газ-3307, газ-66

Автомобиль ГАЗ-3307, ГАЗ-66 оборудован тремя тормозными системами: рабочей, действующей на все колеса автомобиля и запасной, функцию которой выполняет один из контуров рабочей тормозной системы, а также стояночной, действующей на тормозные механизмы задних колес. Рабочая тормозная система автомобиля ГАЗ-3307, ГАЗ-66 На автомобиле ГАЗ-3307, ГАЗ-66 установлен тормозной привод с системой сигнализации неисправностей, с раздельным торможением осей (рис. 1) и имеющий в каждом контуре гидровакуумный усилитель и вакуумный баллон с запорным клапаном. Рис. 1. Схема привода тормозной системы ГАЗ-3307, ГАЗ-66 I—разрежение; II—воздух; III—тормозная жидкость; 1—впускная труба двигателя; 2—запорный клапан; 3—вакуумный баллон переднего контура; 4—сигнализаторы; 5—гидровакуумный усилитель переднего контура; 6—вакуумный баллон заднего контура; 7—тормозной механизм заднего колеса; 8—картер заднего моста; 9—регулятор давления; 10—гидровакуумный усилитель заднего конура ; 11—воздушный фильтр; 12—датчик сигнализатора аварийного падения уровня тормозной жидкости; 13—наполнительный бачок; 14—главный цилиндр; 15—тормозной механизм переднего колеса Вакуумные баллоны обеспечивают независимое питание каждого контура. Контроль за величиной вакуума осуществляется вакуумными датчиками с сигнализаторами (на щитке приборов) красного цвета для каждого контура. Загорание одной из ламп сигнализаторов свидетельствует о недостаточной величине вакуума в соответствующем контуре. В гидроприводе тормозных механизмов задних колес ГАЗ-3307, ГАЗ-66 установлен регулятор давления тормозных сил.

Его функции в случае выхода из строя любого из двух контуров выполняет оставшийся исправным контур (переднего или заднего моста). При этом наблюдается увеличение хода педали на 90—115 мм. Торможение в этом случае может наступать при зазоре между педалью и полом кабины-15 мм. Детали тормозного привода ГАЗ-3307, ГАЗ-66 Главный тормозной цилиндр ГАЗ-3307, ГАЗ-66 (рис. 2) создает давление в двух независимых гидравлических контурах тормозного привода поршнями 10 и 18. Первичная полость I обеспечивает работу контура задних тормозов, а вторичная полость II — передних. На поршнях главного тормозного цилиндра ГАЗ-3307, ГАЗ-66 установлены плавающие головки 14, выполняющие роль перепускного клапана. В исходном (расторможенном) положении под действием возвратных пружин 16 устанавливается зазор между головкой и поршнем: рабочие полости переднего и заднего контуров при этом сообщаются с бачком 3. Рис. 2. Главный цилиндр тормоза ГАЗ-3307, ГАЗ-66 I—первичная полость; II—вторичная полость; 1—защитный колпачок; 2—датчик сигнализатора аварийного падения уровня тормозной жидкости; 3—пополнительный бачок; 4—соединительная втулка; 5—трубка; 6—штуцер бачка; 7 и 20—корпуса; 8—защитный колпак; 9—толкатель; 10 и 18—поршни; 11—упорный болт; 12—уплотнительное кольцо головки; 13—манжета; 14—головка поршня; 15—упорный стержень; 16—возвратная пружина; 17—упор первичного поршня; 19—пружина головки поршня; 21—упор вторичного поршня; 22—пластина клапана; 23—клапан избыточного давления; 24—штуцер При нажатии на педаль тормоза поршни перемещаются, головки 14 под действием пружин 19 прижимаются к торцу поршней, разобщая рабочие полости с бачком, и в приводе создается давление.

Уплотнение обеспечивается за счет резиновых колец 12, установленных в головках поршней. Клапаны 23 поддерживают в системе избыточное давление тормозной жидкости 40—80 кПа (0,4—0,8 кгс/см2). Выход из строя одного из контуров тормозной системы ГАЗ-3307, ГАЗ-66 сопровождается увеличением хода педали тормоза вследствие холостого перемещения поршня неисправного контура. В исправном контуре создается давление тормозной жидкости, необходимое для торможения. Для замены износившихся деталей необходимо снять узел с автомобиля, разъединить корпуса 7 и 20 у вывернуть упорные болты 11 и вынуть поршни. Перед сборкой все детали промыть чистой тормозной жидкостью. Не допускать попадания в узел посторонних частиц, грязи, масла.

Проверить наличие зазора 0,4—1 мм между торцом поршня и уплотнительным кольцом 12, отжав головку 14 руками до упора. При сборке узла упорные болты 11 должны войти в пазы поршней. Питание системы тормозов ГАЗ-3307, ГАЗ-66 осуществляется из бачка 3. При снятом датчике 2 и новых накладках тормозных механизмов уровень жидкости в бачке должен быть на уровне метки «МАХ». Понижение уровня жидкости в эксплуатации при исправной тормозной системе ГАЗ-3307, ГАЗ-66 связано с износом накладок в тормозных механизмах, поэтому заливать жидкость в бачок не следует, так как после установки новых накладок уровень жидкости поднимается до нормального. Загорание сигнализатора аварийного падения уровня тормозной жидкости свидетельствует о нарушении герметичности тормозной системы. Доливать жидкость в этом случае необходимо только после восстановления герметичности системы. Для проверки исправности датчика аварийного падения уровня жидкости необходимо, при включенном зажигании, нажать сверху на центральную часть защитного колпачка 1. При этом должен загореться сигнализатор на щитке приборов. Гидровакуумный усилитель тормоза ГАЗ-3307, ГАЗ-66

Гидровакуумный усилитель тормоза ГАЗ-3307, ГАЗ-66 (рис. 3) устанавливается в каждом контуре тормозной системы и дает возможность остановить автомобиль с меньшей затратой физической силы водителя. Принцип действия гидровакуумного усилителя тормоза ГАЗ-3307, ГАЗ-66 усилителя заключается в использовании разрежения во впускной трубе двигателя для создания дополнительного давления в системе гидравлического привода рабочей тормозной системы. При выходе из строя или нарушении герметичности вакуумного трубопровода или гидровакуумного усилителя резко снижается эффективность торможения. В следствии нарушения герметичности вакуумной системы во впускную трубу двигателя происходит постоянный подсос воздуха, который настолько обедняет смесь в седьмом и частично в четвертом цилиндрах, что воспламенение ее от искры не происходит. Несгоревшая рабочая смесь смывает смазку с зеркала цилиндра и приводит к сухому трению поршня и поршневых колец о гильзу, а наличие дорожной пыли усугубляет сухое трение и приводит к аварийному, износу деталей в указанных цилиндрах. Рис. 3. Гидровакуумный усилитель тормоза ГАЗ-3307, ГАЗ-66 1—диафрагма; 2—корпус; 3—тарелка диафрагмы; 4—толкатель поршня; 5—пружина; 6—вакуумный клапан; 7—атмосферный клапан; 8—крышка корпуса; 9—пружина атмосферного клапана; 10—корпус клапана управления; 11—пружина клапана; 12—поршень клапана управления; 13—перепускной клапан; 14—поршень; 15—клапан поршня; 16—манжета поршня; 17—толкатель клапана; 18—упорная шайба поршня; 19—цилиндр Гидровакуумный усилитель тормозов ГАЗ-3307, ГАЗ-66 состоит из камеры усилителя, гидравлического цилиндра и клапана управления. Корпус камеры соединяется с впускной трубой и атмосферой через клапан управления. Запорный клапан тормозной системы ГАЗ-3307, ГАЗ-66 установлен в вакуумном баллоне каждого контура. При остановке двигателя он автоматически разъединяет впускную трубу с вакуумным баллоном. Это дает возможность за счет запаса вакуума в системе произвести четыре-пять эффективных торможений. Регулятор давления тормозов ГАЗ-3307, ГАЗ-66 корректирует давление тормозной жидкости в приводе задних тормозных механизмов в зависимости от изменения нагрузки на задние колеса для предотвращения заноса автомобиля при интенсивном торможении.

В процессе эксплуатации и при замене задних рессор необходимо регулировать усилие, действующее со стороны упругого элемента на поршень регулятора. Стояночная тормозная система ГАЗ-3307, ГАЗ-66 Стояночная тормозная система ГАЗ-3307, ГАЗ-66 предназначена для затормаживания автомобиля на стоянках и удерживания его на уклонах.

Отсутствие или слабое торможение при поднятой рукоятке рычага привода свидетельствует о необходимости регулировки тормозного механизма. При включении стояночной тормозной системы на щитке приборов загорается сигнализатор.

Электропневматические тормоза | Железнодорожный технический сайт

Введение

Электропневматический тормоз (EP) был представлен в первые годы 20 века в попытке преодолеть отставание в работе тормоз на чистом воздухе.Первоначально разработан для метро или метро, Электропневматические тормозные системы теперь распространены на пассажирских магистралях. железные дороги и на некоторых специализированных грузовых операциях. Его главное преимущество над воздушным тормозом — это его скорость управления и быстрая реакция на автомобиле раз, давая машинисту мгновенный контроль над всем поездом.Его скорость работы делает его идеальным для работы в автоматическом режиме поезда (ATO). EP-торможение — это не то же самое, что ECP-торможение. Тормоза ECP были введен недавно в попытке преодолеть недостатки воздуха тормозная система на длинных грузовых поездах.Мы обсудим тормоза ECP позже в этом разделе. статья.

Фон

Четный самые современные, чисто пневматические тормозные системы полагаются на трансмиссию воздушный сигнал по тормозной магистрали.Это инициируется спереди поезд и должен быть отправлен на все транспортные средства в поезде. Там всегда будет промежуток времени (называемый скоростью распространения) между реакция ведущей машины и реакция задней.Этот промежуток времени значительно ограничивает работу. Это вызывает торможение транспортных средств должно происходить в разное время в поезде, чтобы пока одни машины притормаживают, другие продолжают толкать, без тормозов, сзади.При отпускании передняя часть поезда тянуть заднюю часть, которая все еще тормозит, и вызывает нагрузку на стяжки. Еще один недостаток — отсутствие градуированного выпуска на более старых системы, неуловимая цель в течение многих лет.

внедрение электрической тяги и многоблочного управления было шпора, которая в конечном итоге произвела электрически управляемые воздушные тормоза. В рост скоростных перевозок в городах с их большим объемом и частые остановки и пуски, что означало быстрое реагирование на команды торможения и точная остановка на станциях была важным элементом больше эффективности.Тормоза EP впервые появились в США. Их примеряли в метро Нью-Йорка в 1909 году, а затем в лондонском метро в 1916 году.

Принципы тормозов E-P

Там Сегодня используется много типов тормозных систем e-p, и большинство из них разработан как «надстройка» к оригинальной пневматической тормозной системе и, как В результате в их конструкцию были включены некоторые общие принципы, а именно:

Тормоз ep работает как рабочий тормоз, в то время как пневматический тормоз остается для аварийного использования.
Тормоз ep не нарушает отказоустойчивые или «жизненно важные» характеристики пневматический тормоз
пневматический тормоз обычно остается в положении «Отпуск», даже если Тормоз e-p находится в разделе «Применение», и используются те же тормозные цилиндры.
Тормоза E-P неизменно используются в составных пассажирских поездах.
В тормозах E-P используется несколько проводов для управления электрически управляемыми тормозными клапанами на каждом вагоне.
Провода поезда подключаются к тормозному «клапану» или контроллеру в кабине машиниста.

Простая тормозная система E-P

Рис. 1: Схема пневматической компоновки простой тормозной системы e-p. Т он стандартное пневматическое тормозное оборудование сохраняется в качестве системы безопасности для резервные цели.Труба основного резервуара предусмотрена по длине поезд, чтобы во всех вагонах был постоянный приток воздуха. А соединительная трубка предусмотрена между основным резервуаром и тормозом баллоны на каждую машину.«Прикладной клапан» в этой соединительной трубе откроется, когда потребуется, чтобы воздух из основного резервуара попал в тормоз цилиндры. Поскольку тормозная магистраль полностью заряжена во время е-р. приложения, тройной клапан находится в положении отпускания, поэтому тормоз цилиндр подключен к выхлопу. Для работы e-p «холдинг» клапан «добавляется к тройному выпускному клапану. Когда приложение e-p удерживающий клапан закрывается и предотвращает попадание воздуха в тормозной цилиндр. сбегая через выхлоп. Схема: Автор.

EP Control
Электропневматический Тормоза управляются ручкой тормозного клапана водителя. это обычно та же ручка используется для управления пневматическим тормозом. Электрические предусмотрены контакты, так что выбор позиции будет активировать обучите провода, необходимые для управления клапанами e-p на каждом вагоне (Рисунок 2).Текущий для работы управление тормозом питается от аккумулятора через выключатель управления, который замыкается в оперативной кабине.
Рисунок 2: Схема управления тормозом EP.В исходном положении все контакты разомкнуты, а клапаны e-p на каждой машине обесточены. В положение «Приложение», удерживающие и прикладные провода под напряжением, и оба клапана будут запитаны на каждой машине, чтобы вызвать тормоза применить. Обратите внимание, что контакт для удерживающего провода расположен закрываться первым, чтобы воздух не выходил, когда клапан подачи открыт. В положении «Удержание» под напряжением находится только удерживающий провод. Фактически, водитель может добавлять или убирать воздух по желанию и может получить бесконечное разнообразие скоростей торможения в соответствии с требованиями каждого стоп.Схема: Автор.
Давление в тормозном цилиндре
Оно необходимо, чтобы во время торможения колеса поезда не занос. Проскальзывание снижает тормозную способность и повреждает колеса и рельсы.На колесах, участвующих в заносе, часто образуются «лыски», небольшие плоское пятно на шине, которое обычно можно удалить только перепрофилированием колесо в мастерской. Чтобы снизить риск заноса, тормозной цилиндр давление должно быть ограничено.В тормозной системе с чистым воздухом естественный ограничение налагается максимально допустимым давлением в тормозной магистрали и соотношение объема между дополнительным резервуаром и тормозом цилиндр. В поезде, оборудованном EP, основной резервуар не может ограничено, поэтому можно было бы продолжать нагнетать воздух в тормоз цилиндр, пока он не лопнет. Конечно, этого не произойдет, потому что тормозной цилиндр снабжен предохранительным клапаном (на схеме не показан) установить на максимальное давление, обычно получаемое при полном торможении.
E-P Варианты
Есть был ряд разработок тормозной системы e-p по сравнению с лет, в том числе обычное дополнение — тормоз «Самопритирка». Там также были «контроллерами замедления» и, в последнее время, переменными управление нагрузкой и однопроводное или P-проводное управление.
Тормоза с автоматической притиркой
A «самопритирочный» тормоз — это действительно контроллер тормозов (тормозной стенд или тормоз клапана, называйте как хотите) в кабине водителя, где положение ручки тормоза между «Отпусканием» и «Нажатием» соответствует скорость торможения, достигаемая оборудованием — по крайней мере, теоретически.Это в принципе аналогичен регулирующим клапанам с автоматическим притиркой, установленным на некоторых тепловозы с воздушным тормозом. Был принят ряд различных систем, в том числе тот, который использует чувствительный к давлению клапан обнаружения тормоза давление в цилиндре и сравнивая его с положением тормоза справиться.Когда давление соответствует положению тормоза ручкой, электрическое соединение приложения открыто, чтобы давление в тормозном цилиндре на этом уровне.
Другой версия была разработана с использованием трубки, заполненной ртутью внутри тормоза контроллер.Ртуть использовалась для проведения контрольного тока в прикладные и удерживающие провода. Форма трубки была овальной и был выровнен «вперед и назад», чтобы ртуть могла течь вперед если поезд начал тормозить.Когда потребовалось «Заявление», движение рукоятки тормоза в сторону полного нажатия привело к наклону ртути трубку назад и вызвал срабатывание удерживающего клапана и клапана подачи под напряжением.Когда сработали тормоза поезда, ртуть обнаружила поезд замедлился, и он побежал вперед в метро. Это было эффект отключения приложения, так что скорость торможения соответствует углу трубы, установленному движением водителя его тормозная ручка.
Контроллер замедления
Контроллер ртутного тормоза был адаптацией устройства, представленного в Лондонский метрополитен в середине 1930-х годов называли «замедлителем схватывания ртути» или «регулятор замедления».
Ртутный замедлитель — это динамический переключатель, установленный в э.п. тормозить Схема применения, состоящая из стеклянной трубки, заполненной ртутью. это установлен параллельно движению поезда так, чтобы ртутная жидкость реагирует на торможение поезда.Трубка изогнута так, чтобы электрический контакт в основании всегда покрыт ртутью, но второй контакт, расположенный выше задней части трубки, становится открытым, когда при торможении ртуть бежит вперед.Имеет эффект измерение скорости замедления. Он отключает приложение при заданной настройке уровень, сколько бы еще водитель ни пытался затормозить цилиндры.Его основная цель заключалась в том, чтобы уменьшить сплющивание колес. Это также действовал как грубая форма компенсации нагрузки.
В в версии для лондонского метро были предусмотрены два замедлителя схватывания, и они были неподвижны, закреплены в движущейся машине. Они привыкли регулировать скорость торможения в конце рабочего диапазона, в первую очередь, чтобы уменьшить занос и нежелательные «квартиры» на колесах. Один замедлитель ограничивал применение, в то время как второй использовался для уменьшения давление в тормозном цилиндре, выпуская немного воздуха специальным «ударом» вниз «клапан.
Задержка контроллеры позже использовались для управления скоростью торможения в мире первая железная дорога АТО, линия Виктория. Всего было использовано четыре, каждый установлен под другим углом и выбран по мере необходимости, чтобы получить требуемый скорость торможения.Они также использовались British Rail в качестве притирочных станков. контроллеры тормозов на стапелях электропоездов 60-70-х годов постройки.
Регулировка переменной нагрузки
Хотя Контроллер замедления — это форма управления нагрузкой, потому что скорость торможения контролируется, для более тяжелого поезда потребуется больше тормозов давление в баллоне, поэтому замедлитель не достигнет своей настройки, пока правильный темп достигнут — это довольно грубо. Он только контролирует все поезд, а не отдельные вагоны. Это означает, что легкогруженные автомобили в как правило, тяжелые поезда все еще подвержены риску заноса или оползания колес, так как называется.Решение — в управлении переменной нагрузкой. Вес машины составляет контролируется, обычно с помощью рычага, установленного между кабиной и тележкой, который определяет депрессию рессоры тележки при увеличении веса. Рычаг соединен с регулирующим клапаном в подающей трубке тормозного цилиндра, поэтому что давление в тормозном цилиндре зависит от веса машина.С введением пневмоподвески стало возможным регулирование нагрузки. достигается за счет контроля уровня воздуха в системе подвески и соответственно регулируя давление в тормозном цилиндре. В настоящее время та же нагрузка сигналы используются для изменения ускорения и динамического торможения в соответствии с вес машины.
P-Wire Control
As системы управления поездом стали более сложными, было больше проводов требуется и традиционная 10-проводная перемычка, используемая на многих железных дорогах вырос до 27- или 40-проводной перемычки, часто встречающейся сегодня. В попытке уменьшить количество проводов, новая форма управления тормозом e-p появилась в 1970-х годах называется системой P-wire. Скорость торможения контролировалась одним проводом. перенос импульсов разной длины для соответствия разным тормозам ставки.Ширина импульса была модулирована, чтобы соответствовать требованию торможения. требуется, и она стала известна как система ШИМ (широтно-импульсная модуляция). или P-wire, для краткости. Система была «отказоустойчивой» в том, что не было пульса активировал полный тормоз, в то время как непрерывный импульс удерживал тормоз выпущенный.
Трехступенчатый тормоз
Еще одним усовершенствованием электрического управления тормозом стала трехступенчатая система. принят на британских железнодорожных поездах EMU в 1970-х годах. Он был основан на 7-ступенчатая тормозная система Westcode, в которую были приняты три ступени для обслуживания использование торможения.Они в общих чертах описывались как минимальные, нормальные и полные. рабочее торможение. С добавлением «Release» и «Emergency» полная был предусмотрен ряд органов управления торможением. Это также устранило необходимость для тормозной трубки.
Рисунок 3: Схема электропневматической тормозной системы без тормозной магистрали или тройной клапан. Непрерывность торможения поезда основана на наличие провода «вокруг поезда», соединенного с тормозом средства контроля, чтобы гарантировать, что, если поезд будет отцеплен или любой тормоз возникают дефекты управления, автоматически включаются тормоза поезда.Схема: Автор.
Смешение тормозов
В настоящее время в большинстве поездов используется комбинация фрикционного и динамического торможения. Система динамического торможения использует электрические тяговые двигатели локомотива или поезда, чтобы обеспечить тормозное усилие путем реверсирования электрических соединений, так что двигатели становятся генераторами. Энергия, генерируемая двигателями, подается на бортовые резисторы (реостатическое торможение) или обратно в систему подачи электрической тяги (рекуперативное торможение).
Динамическое торможение работает только на колесных парах с электродвигателями. Другие колесные пары должны иметь фрикционное торможение, а в случае отсутствия динамического торможения фрикционный тормоз должен быть предусмотрен и на осях с двигателем. Управление двумя тормозными системами осуществляется автоматически системой смешивания тормозов.
Рис. 4: Схема базовой системы управления тормозом. Управление на каждом автомобиле будет включать дополнительный монитор нагрузки для регулировки тормоза в соответствии с нагрузкой автомобиля.Схема: Автор.
Система смешивания тормозов настроена таким образом, что, когда машинист (или система ATO, если поезд управляется автоматически) требует тормоза, предпочтительным вариантом является динамическое торможение. Это связано с тем, что он может экономить энергию за счет регенерации и снижает износ тормозных колодок или тормозных колодок, а также дисков и колес. Если динамический тормоз удовлетворяет потребность в торможении, фрикционный тормоз отключается. Если динамическое тормозное усилие не может удовлетворить требуемую нагрузку, при необходимости добавляется фрикционный тормоз.Контур обратной связи, включенный в эту схему, обеспечивает смешанное торможение, которое всегда будет соответствовать требованиям.
Система PBL90
Нет осмотр электропневматического тормоза был бы полным без ссылка на европейскую систему, известную как PBL90.Это не чистый е-п тормозная система, используемая в метро и пригородных системах, но больше электрическая система управления пневматическим тормозом. Он разработан, чтобы позволить автомобили без электропневматического управления тормозами для работы в поезде с управлением e-p, доступным на локомотиве или силовом вагоне.Для Описание системы управления, включая схемы, см. на странице управления тормозом PBL90 EP.
Пневматические тормоза с электронным управлением (ECP)
A новая форма электрического управления воздушным торможением в настоящее время проходит испытания рядом железных дорог США. Он известен как ECP и использует современные электронные методы для преодоления проблем с воздушным торможением на длинных грузовые поезда.
тормозная система с контролем чистого воздуха, изобретенная Джорджем Вестингаузом в 1860-х годов и до сих пор используется почти всеми грузовыми поездами в США и во многих другие части мира страдают от двух основных проблем.Это занимает много времени время для авиасообщения по поезду и нет закончил выпуск. Например, задержка при сокращении линии поезда давление, чтобы проехать от ведущего локомотива до задней части 150 вагона состоять может быть 60 секунд.Кроме того, вы должны полностью отпустить тормоз и подождите, пока резервуары с запасом наполнятся, прежде чем вы сможете повторно подать заявку. Электрическое управление может преодолеть эти трудности.
ECP относится к пневматическим тормозам с электронным управлением, ключевое слово «Электронно», а не «электрически».Старые системы подходят для пассажирские поезда (см. выше), используйте несколько железнодорожных проводов для работы отдельные клапаны или варианты переключения проводов для управления тормоза. В большинстве этих систем для основного резервуара используется вторая железнодорожная линия. подачи воздуха и они не имеют встроенной двусторонней связи что есть в системах ECP.Автомобиль в тормозной системе ECP может самодиагностика и сообщить информацию инженеру и только требует стандартного трубопровода железнодорожной линии.
Эксплуатация ECP
В верхней части консоли инженера находится блок управления. Когда он хочет тормозить, инженер нажимает кнопку, пока на дисплее не появится величина давления в тормозном цилиндре (или процент тормозного усилия) он хочет.Он выпускает кнопка; блок управления затем кодирует и посылает сигнал на все машины.Они в свою очередь получить и интерпретировать сообщение. Затем они начать пропускать сжатый воздух из бачков к тормозному цилиндру, пока достигается желаемое давление в баллоне.Микропроцессоры на автомобилях будут постоянно контролировать давление в тормозном цилиндре против утечки и поддерживать желаемое давление.
Если инженер хочет снизить давление в тормозном цилиндре, он просто нажимает кнопку разблокировки, пока указывается желаемый уровень, частичный или полный выпуск. Снова кодируется сигнал и передается на автомобили. Машины, в свою очередь, делают как приказал.Если инженер просит только частичное уменьшение тормозного усилия, он может при необходимости снова увеличьте усилие без сначала делаем полный релиз.Процессор на автомобиль постоянно следит за тормозной магистралью, давления в резервуаре и тормозном цилиндре.
Когда команды на торможение не передаются, головка конечный (управляющий) блок отправляет статус Сообщения.Последний вагон в поезде (который знает это последний из-за того, что головная часть движется поездом запрос и инициализация при запуске) будут отвечать на каждое статусное сообщение из головы конец.Все машины в составе будут контролировать эти сообщения, и если автомобиль не получает три статусных сообщения подряд из любого головной или задний конец, он примет что поезд разбит на две части или что электрическая линия оборвана.Тогда это будет инициировать аварийную остановку, пытаясь сказать другие автомобили и локомотив, которые он делает.
Источники питания для ECP
В каждом автомобиле есть перезаряжаемый аккумулятор для обеспечения высокого требования к мощности, когда соленоиды должны быть активирован.Когда высокая мощность не батареи будут заряжаться кабель связи / питания.(Если поезд использует радиосвязь батареи будет заряжаться во время движения через бортовой генератор, вырабатывающий энергию из движение автомобиля, либо осевой генератор, или генератор колебаний собственной частоты или какой-то другой тип устройства.)
Проводная система использует примерно 25% своего сигнала способность тормозных команд и статуса Сообщения.Распределенная мощность, управляемая через тот же кабель использует еще 10-15%, оставляя 60-65% мощности сигнала для специальных мониторов на автомобиле, например, датчики подшипников, датчики температуры рефрижераторных цистерн, давления датчики для автоцистерн и др.
Производство систем
TSM, которая была дочерней компанией Rockwell International, разработал первые рабочие тормозные узлы ECP. Теперь они принадлежат WABCO.К тому же, Westinghouse Air Brake, Нью-Йорк Air Brake (a дочерняя компания Knorr Corp.), GE / Harris и a небольшая компания под названием Zeftron, разрабатывает Установки ECP.
Первые агрегаты TSM работали в режиме «оверлей», где модуль был помещен между воздухом пилоты и собственно клапаны, так что система может работать в обоих направлениях.Zeftron стартовал работает на «эмуляторе» тормозного клапана, что полностью исключает пилотов воздуха.В система, которая всегда должна быть запитана, выглядит для команд ECP. Если ничего не находит, он отслеживает давление в тормозной магистрали и ведет себя как стандартный воздушный тормоз.Если командные сигналы ECP присутствуют, устройства ведут себя как ECP тормоз.
Из-за последовательного срабатывания стандартных тормозов, есть контроль потока, который ограничивает скорость воздух может попасть в тормозной цилиндр.На Системы ECP, потому что есть мгновенное реакция от всех машин сразу, эти потоки элементы управления не используются. Отсутствие последовательных сочетание активации и управления потоком что делает тормоза ECP такими отзывчивыми.
TSM представляет систему эмулятора. Это позволяет автомобили, оснащенные им для работы в поездах ВТП и поезда без ECP.New York Air Brake имеет система доступна для продажи в ближайшем будущее.Westinghouse Air Brake играет в нее круто, жду пока все спецификации будут написано и все ошибки исправлены до они ни к чему не обязываются.
Преимущества
Некоторые преимущества торможения ECP уже были упомянутый; мгновенный ответ на инженерные команды на всех автомобилях, дипломированные отпускание тормозов и постоянное пополнение резервуаров.Но есть и другие и более значительные преимущества для отрасли как все.
С новой чувствительностью торможения ECP, торможения расстояния будут сокращены. Диапазон 30 — 70% сокращение было указано.Это позволит более короткие тормозные пути и, в свою очередь, позволяют более высокие скорости.Улучшенный поезд управляемость уменьшит провисание, отрывы и крушения и приведет к сокращению в обслуживании поглощающих устройств.
Может быть, придется заплатить цену. Хотя текущий вид что износ тормозных колодок и колес уменьшится, легко увидеть, что инженеры будут развивать свои навыки обращения с новыми система, и это приведет к более высокой скорости требуется больше и больше тормозов.А мудрое руководство железной дороги признает это и проверит зоны ограничения скорости, чтобы максимальные преимущества получаются без чрезмерное использование тормозов.
Разработки
Эксперты активно обсуждали потребность в устройстве конца поезда (EOT) или позволяя последнему вагону действовать как конец поезда маяк.Кажется, последнее слово о EOT маяки было, что будет один!
Есть комитеты, которые сейчас разрабатывают спецификации чтобы разрешить установку мониторов на автомобили.У мониторов будут свои микропроцессоры и будет отправлять сигнал только на головной части, когда что-то в машине выход за указанные пределы.Это сохраняет линия связи открыта для команд торможения, команды локомотива и аварийные сообщения.
Дальнейшим развитием будет использование электронных линия поезда для диагностики, где головной конец положение можно информировать о горячих боксах, вагоне температура груза, давление в цистернах, вагон двери не закрыты, стояночный тормоз выключен / включен и нравиться.
Рекорд ECP
Был рекордный круг на 600 км. поездка на поезде с ВТП с торможением в Австралия.28 июня 1999 г. поезд в составе 240 вагонов, пять GE Dash 8 дизель-электрические локомотивы и массой 37500 тонн был оборудован GE Harris EPx радиоуправляемое электронное управление тормозами система.Это был самый длинный и тяжелый поезд когда-либо быть оснащенным тормозом ECP система.Локомотивы были оснащены пульт Locotrol той же компании система управления локомотивом.Поезд работал над линией BHP Iron Ore между Порт-Хедленд и шахта Янди. Источник IRJ.
Принцип действия позиционера с электропневматическим клапаном
Электропневматический позиционер клапана используется для управления положением штока клапана от открытого до закрытого положения или наоборот.
Простая конструкция и концепция равносильны простоте эксплуатации этих компонентов:
Электропневматический позиционер клапана
Изображение предоставлено: Принадлежности для клапана
Давление питания до 145 фунтов на квадратный дюйм подключается к питающему отверстию устройства (обозначено S на стороне измерительного блока), а порты привода (обозначены C + и C-) подключаются либо к двойному, либо к одностороннему действию (привод с пружинным возвратом). -поворотный или линейный) привод.
Порт C + — это порт открытия позиционера.
Затем сигнал прибора (обычно 4-20 мА) подключается к блоку подключения I / P. Пневматический порт IP (расположенный на стороне порта ¼ ”) должен быть закрыт.
При отсутствии электронного сигнала на устройстве позиционер работает стабильно, но движение привода не происходит.
I / P напрямую соединен с пневматическим позиционером; либо внутренняя установка наших внешних модулей (блоки EX и FF) с помощью специального адаптера.
Подача воздуха для I / P (до 145 фунтов на кв. Дюйм) осуществляется через порт подачи питания позиционера. Преобразователь I / P преобразует сигнал 0–10 В постоянного тока в сигнал 3–15 фунтов на кв. Дюйм, отправляемый внутри на мембрану позиционера.
Изменение напряжения заставляет I / P реагировать и отправлять пневматический сигнал (внутренний) на мембрану позиционера, заставляя мембрану перемещаться, а золотниковый клапан (воздушный челночный клапан) перемещаться, направляя воздух к приводу.
Когда привод движется, обратная связь с позиционером обеспечивается через рычажный механизм привода и узел шпиндель / кулачок позиционера.
Когда привод перемещается, шпиндель / кулачок вращается и поворачивается до желаемой «уставки» на основе входного сигнала мА. После достижения заданного значения сохраняется устойчивое положение, и приточный воздух «уравновешивается» между портами.
Также читают:
Электронный позиционер клапана
Основные сведения о позиционерах клапана
Функциональные испытания позиционеров клапана
Пневматический позиционер клапана
Интеллектуальный позиционер клапана
Регулирующие клапаны
и принципы их работы
Почему используются регулирующие клапаны?
Технологические установки состоят из сотен или даже тысяч контуров управления, объединенных в сеть для производства продукта, который будет выставлен на продажу. Каждый из этих контуров управления предназначен для поддержания некоторых важных переменных процесса, таких как давление, расход, уровень, температура и т. Д., В требуемом рабочем диапазоне, чтобы гарантировать качество конечного продукта. Каждый из этих контуров принимает и внутренне создает помехи, которые пагубно влияют на переменную процесса, а взаимодействие со стороны других контуров в сети создает помехи, которые влияют на переменную процесса.
Чтобы уменьшить влияние этих возмущений нагрузки, датчики и преобразователи собирают информацию о параметре процесса и его отношении к некоторой желаемой уставке.Затем контроллер обрабатывает эту информацию и решает, что нужно сделать, чтобы вернуть переменную процесса туда, где она должна быть после нарушения нагрузки. Когда все измерения, сравнения и вычисления выполнены, какой-то тип конечного элемента управления должен реализовывать стратегию, выбранную контроллером.
Принципы работы
Наиболее распространенным конечным элементом управления в отраслях управления технологическими процессами является регулирующий клапан. Регулирующий клапан управляет текущей текучей средой, такой как газ, пар, вода или химические соединения, чтобы компенсировать возмущение нагрузки и поддерживать регулируемую переменную процесса как можно ближе к желаемой уставке.
Регулирующие клапаны могут быть самой важной, но иногда самой игнорируемой частью контура управления. Причина обычно заключается в незнании инженером по приборам многих аспектов, терминологии и областей инженерных дисциплин, таких как гидромеханика, металлургия, контроль шума, а также проектирование трубопроводов и сосудов, которые могут быть задействованы в зависимости от серьезности условий эксплуатации.
Любой контур управления обычно состоит из датчика состояния процесса, преобразователя и контроллера, который сравнивает «переменную процесса», полученную от преобразователя, с «уставкой», т.е.е., желаемые условия процесса. Контроллер, в свою очередь, посылает корректирующий сигнал «конечному элементу управления», последней части цикла и «мускулу» системы управления технологическим процессом. Если датчиками переменных процесса являются глаза, а контроллером — мозг, то конечным элементом управления являются руки контура управления. Это делает его наиболее важной, а иногда и наименее понятной частью системы автоматического управления. Отчасти это происходит из-за нашей сильной привязанности к электронным системам и компьютерам, что приводит к некоторому пренебрежению к правильному пониманию и правильному использованию всего важного оборудования.
Что такое регулирующий клапан?
Регулирующие клапаны автоматически регулируют давление и / или расход и доступны для любого давления. Если разные системы завода работают до и при комбинациях давления / температуры, которые требуют клапанов класса 300, иногда (если позволяет конструкция), все выбранные регулирующие клапаны будут соответствовать классу 300 для взаимозаменяемости. Однако, если ни одна из систем не превышает номинальные значения для клапанов класса 150, в этом нет необходимости.
Проходные клапаны обычно используются для управления, и их концы обычно имеют фланцы для облегчения обслуживания. В зависимости от типа питания диск приводится в движение гидравлическим, пневматическим, электрическим или механическим приводом. Клапан регулирует поток за счет движения плунжера клапана относительно порта (ов), расположенного внутри корпуса клапана. Плунжер клапана прикреплен к штоку клапана, который, в свою очередь, соединен с приводом.
Расположение регулирующего клапана
На изображении ниже показано, как регулирующий клапан можно использовать для управления скоростью потока в линии. «Контроллер» принимает сигналы давления, сравнивает их с падением давления для желаемого потока и, если фактический поток отличается, регулирует регулирующий клапан для увеличения или уменьшения потока.
Можно разработать сопоставимые устройства для управления любой из множества переменных процесса. Температура, давление, уровень и расход — наиболее часто используемые контролируемые переменные.
Изображение взято с http://www.steamline.com/
Типы клапанов и типовые области применения
Тип клапана Обслуживание и функции
IoS ТН PR постоянного тока
Ворота ДА НЕТ НЕТ НЕТ
Глобус ДА ДА НЕТ ДА (примечание 1)
Чек (примечание 2) НЕТ НЕТ НЕТ
Остановить проверку ДА НЕТ НЕТ НЕТ
Бабочка ДА ДА НЕТ НЕТ
Мяч ДА (примечание 3) НЕТ ДА (примечание 4)
Заглушка ДА (примечание 3) НЕТ ДА (примечание 4)
Диафрагма ДА НЕТ НЕТ НЕТ
Предохранитель НЕТ НЕТ ДА НЕТ
Условные обозначения:
DC = изменение направления
IoS = Изоляция или останов
PR = Сброс давления
TH = дросселирование
Примечания:
Для изменения направления потока на 90 градусов можно использовать только угловые шаровые краны.
Обратные клапаны (кроме запорных) останавливают поток только в одном (обратном) направлении. Запорные клапаны могут использоваться и используются как запорные, запорные или стопорные клапаны, а также в качестве обратного клапана.
Некоторые конструкции шаровых кранов (обратитесь к производителю клапана) подходят для дросселирования.
Многопортовые шаровые краны используются для изменения направления потока и смешивания потоков.
Завод Инжиниринг | 12 шагов к поиску и устранению неисправностей пневматических систем
Джозеф Р.Кон, младший, старший специалист по групповому обучению, отдел обучения движению и управлению, группа автоматизации, Parker Hannifin Corp., Кливленд, Огайо. 10 марта 2004 г.
Устранение неисправностей пневматической системы считалось искусством, наукой или просто случайностью. В сознании обслуживающего персонала, руководителей производства и руководителей предприятий слово «устранение неполадок» вызывает в воображении образы простоев и производственных потерь.
Однако, если свести к минимуму основные элементы, поиск и устранение неисправностей пневматической системы представляет собой пошаговую процедуру.Использование этого процесса может ускорить определение проблемы, вероятной причины неисправности или отказа и решения.
Каждая пневматическая цепь имеет логическую последовательность операций, которая может включать в себя временную логику, измерение давления, определение положения и регулирование скорости. Поиск и устранение неисправностей начинается, когда цепь не работает должным образом.
Определенные общие этапы диагностики и тестирования могут быть применены к любой проблеме устранения неполадок, независимо от того, возникла ли проблема при запуске новой системы или при выходе из строя существующей системы.
Думайте о безопасности прежде всего
Безопасность всегда должна быть главной заботой обслуживающего персонала. Сжатый воздух — летучий элемент в пневматической цепи. Баки ресивера взорвались, что привело к тяжелым травмам персонала и повреждению имущества. Перед любыми ремонтами обязательно сбросить давление в ресивере.
Воздух также обладает высокой сжимаемостью, что является еще одной причиной осторожности при поиске неисправностей в пневматической системе. При работе с подвесными грузами, которые поддерживаются цилиндрами, но не заблокированы механически, заблокируйте груз перед обслуживанием системы, чтобы предотвратить падение или снос.
Многие пневматические системы управляются электрическими или электронными устройствами. Перед тем, как приступить к обслуживанию или ремонту этих компонентов, убедитесь, что электропитание отключено.
Пневматические гидрораспределители, в которых для управления золотником клапана используются электрические соленоиды, часто оснащены ручными блокировками (рис. 1), которые можно использовать во время поиска и устранения неисправностей для управления системой.
Пневматические запорные клапаны (рис. 2) — отличные предохранительные устройства, которые при правильном использовании в пневматических системах могут предотвратить случайное срабатывание.Обеспечение безопасного состояния всегда должно быть первым шагом в поиске неисправностей пневматических систем.
Спросите тройку Ws
Когда в системе происходит сбой, в умах всех, кого это касается, вырисовывается давление простоя. Перед тем, как начать ремонт системы, остановитесь и задайте следующие три вопроса:
Что происходит или не происходит в работе системы?
Когда возникла проблема? Это внезапная неудача или постепенная неудача?
Где в машинном цикле возникает проблема? Это было при запуске или после того, как система проработала какое-то время?
Что происходит или не происходит в системе, часто может ответить системный оператор.Ответы на такие вопросы, как низкая скорость привода или неспособность привода двигаться, могут привести к поиску низкого расхода или низкого давления.
Вопрос: « Когда возникла проблема?» Часто может привести к действиям по устранению неисправностей, которые ищут изношенные компоненты или утечки. Внезапные неисправности могут указывать на поломки и возможные механические проблемы, разрывы линий или другие катастрофические отказы. Определив, когда, можно сузить объем поиска проблемы.
На вопрос: « Где в машинном цикле возникает проблема?» может выявить повторяющееся состояние.
Если велась хорошая документация по техническому обслуживанию, то должны регистрироваться повторяющиеся проблемы. Эта информация значительно упрощает процесс устранения неполадок.
Специалист по обслуживанию, который останавливается и спрашивает трех W, может сократить время простоя, поскольку ему не нужно гадать, что не так. Однако, если эти вопросы не приводят к удовлетворительному диагнозу, обслуживающий персонал должен начать поиск неисправностей с визуального осмотра машины.
Проведите визуальный осмотр
Обходя машину, можно часто обнаружить такие проблемы, как изношенные или лопнувшие шланги, незакрепленные и сломанные компоненты.Пришло время ознакомиться с компонентами пневматической системы.
Если вы не знакомы с компонентами или с работой машины, задайте как можно больше уместных вопросов о системе. Прежде чем пытаться управлять системой или пытаться отремонтировать, необходимо понять взаимосвязь всех компонентов и подсистем, имеющихся на машине.
Прочитать схемы
Каждая пневматическая система должна иметь две формы документации, которые помогут в поиске и устранении неисправностей.Один документ представляет собой схематический чертеж пневматической цепи (рис. 3). Схема — это дорожная карта. Он не только объясняет рабочие функции компонентов, но также является ценным диагностическим инструментом.
Схема содержит полезную информацию о расположении точек измерения давления; настройки давления регуляторов и других клапанов давления; скорость потока в системе; длина хода цилиндра, скорость пневмодвигателя, а также перечень материалов для системы. Этот тип информации может помочь определить, работает ли система в рамках своих проектных параметров.
Наряду со схемами, предоставленными производителем, может быть доступен другой набор документов, руководство по обслуживанию / ремонту и обновления его бюллетеня по обслуживанию, которые могут помочь в диагностике и ремонте машины. Они могут содержать информацию о возникшей проблеме.
Управляйте машиной
После ознакомления с компонентами и работой пневматической системы запустите машину и поработайте на ней, чтобы получить представление о неисправности из первых рук.Посмотрите, не возникает ли снова возникшая неисправность. Во время работы на машине произведите визуальный осмотр.
Некоторые вопросы, которые нужно задать во время проверки:
Есть ли чрезмерная утечка воздуха?
Находится ли давление в системе на уровнях, указанных на схеме или в руководстве по техническому обслуживанию?
Если есть ручное управление машиной, ощущается ли она жесткой или слабой при работе?
Движутся ли компоненты плавно или хаотично?
При эксплуатации машины любые отклонения от нормы могут стать очевидными, что сокращает время поиска и устранения неисправностей.
Перепроверить все услуги
Перед тем, как приступить к ремонту машины после того, как она была запущена, еще раз проверьте, не было ли отключено питание машины. Убедитесь, что в системе сохраняется какое-либо сохраненное давление, поскольку это сохраненное давление может вызвать преждевременное срабатывание исполнительных механизмов системы и вызвать травмы персонала и повреждение машины.
Изолирующие подсистемы
Неисправность одной части машины может быть вызвана неисправностью другой подсистемы машины.Изоляция подсистем может помочь сосредоточиться на одной системе за раз. Сужение области диагностики за счет изоляции подсистем требует дополнительных мер предосторожности при эксплуатации машины.
Любые отсоединенные линии и открытые порты должны быть надлежащим образом закрыты заглушками, чтобы предотвратить ненужную утечку воздуха и попадание загрязняющих веществ.
Во время работы на машине следует внимательно следить за давлением в системе, чтобы не превышались максимально допустимые давления.Осторожность и безопасность — два ключа к этому этапу диагностики.
Составить список
На предыдущем шаге непосредственная проблема может быть довольно очевидной. Однако при устранении неполадок очевидное может не быть основной причиной.
В качестве примера очевидной проблемой может быть низкая скорость привода, но основной причиной проблемы может быть недостаточная смазка, отсутствие смазки из-за неисправного лубрикатора (рис. 4) или плохие уплотнения в гидрораспределителе, который управляет приводом. .
Составив список возможных причин, проверьте эти пункты в списке и устраните их, не возвращаясь к ранее рассмотренным. Этот список также сократит время, необходимое для поиска и устранения неисправностей, и может устранить синдром замены деталей, который часто сопровождает устранение неисправностей.
Пример низкой скорости привода показывает, почему требуется полное понимание принципов работы компонентов и системы, чтобы точно сопоставить проблему с ее причиной.
После составления списка и сужения возможных причин настало время принять решение о том, какая из оставшихся причин, скорее всего, является причиной неисправности.Поначалу может показаться трудным прийти к такому выводу, но, по сути, этот шаг является отправной точкой для ремонтной части устранения неполадок. На данный момент система оценена, теперь пора проверить заключение.
В примере при тестировании выводом может быть просто необходимость добавить смазку в лубрикатор или отрегулировать скорость стекания лубрикатора.
Проведение различных тестов, таких как проверка давления с помощью точного манометра, проверка выравнивания привода, проверка расхода в системе с помощью расходомера или проверка температуры воздушной системы, может еще больше уменьшить количество причин, остающихся в списке, и точно определить причина.
Отремонтировать или заменить
Проверка заключения автоматически приводит к принятию решения, отремонтировать или заменить компонент. На этот шаг могут повлиять многие факторы. Немедленный ремонт деталей для повторной установки на машину увеличивает время простоя, и фактор стоимости этого простоя является важным фактором.
Простая замена детали новым или восстановленным компонентом уменьшит время простоя; однако вопрос стоимости инвентаря теперь становится фактором.
Еще один момент, который может повлиять на вопрос о ремонте или замене, — это доступность компонентов. Очевидно, что если компонент недоступен, ремонт может быть единственной альтернативой. Еще одним аспектом может быть возможность ремонта на месте.
После того, как неисправность была устранена, остается один последний шаг — необходимость сообщить о результатах.
Сообщите о ваших действиях
Оформлением документов часто пренебрегают, но в случае устранения неисправностей пневматики это жизненно важная часть процедуры.Эти документы помогают вести учет изменений, проблем и решений, которые произошли на отдельных машинах. Обновления схем необходимы, чтобы этот диагностический инструмент оставался актуальным и точным. Составление отчета также может служить хорошим ориентиром на случай, если в будущем возникнут какие-либо проблемы.
Подробнее:
Если у вас есть какие-либо вопросы по поиску и устранению неисправностей в пневматических цепях, позвоните в отдел управления движением и обучения Parker Hannifin по телефону 216-896-2495 или в Parker Hannifin Pneumatic Div.на 616-629-5000. Статья отредактировала Джозеф Л. Фощ, старший редактор, 630-288-8776, [email protected].
12 шагов по поиску и устранению неисправностей пневматических систем
Поиск и устранение неисправностей пневматической системы — это ни искусство, ни наука, и это не должно рассматриваться как случайное; это процедурные усилия, требующие выполнения 12 шагов.
Думайте о безопасности прежде всего.
Спросите три W — что, когда и где.
Осмотрите машину.
Иметь полное представление о системе.Используйте схему.
Включите машину.
Перепроверьте все сервисы на машине. Думайте о безопасности.
Изолировать подсистемы на машине.
Составьте список возможных причин.
Сделайте вывод о проблеме.
Протестируйте заключение.
Отремонтируйте или замените при необходимости.
Сообщить о результатах.
Принципы обнаружения газа
Honeywell Analytics — ведущий мировой производитель систем обнаружения горючих, токсичных газов и кислорода, объединивший почти 200-летний коллективный опыт в разработке и создании некоторых из самых инновационных продуктов для обнаружения газов.Решения для обнаружения газов Honeywell Analytics доступны в различных стационарных и переносных диапазонах, подходящих для промышленных, коммерческих и бытовых применений, где люди могут подвергаться опасности горючих, токсичных или кислородно-дефицитных газов.
Основные направления деятельности компании заключаются в разработке, разработке и производстве электрохимических, каталитических датчиков, датчиков на бумажной ленте и инфракрасных датчиков. Обладая высокой приверженностью исследованиям и разработкам, компания предлагает решения для все более сложных приложений обнаружения и мониторинга газов.
Lumidor и Neotronics — это портативные линейки компании, которые включают инструменты с одноразовыми мультигазовыми картриджами и средствами автоматической калибровки; Стационарные и надежные детекторы Sieger имеют решающее значение для мониторинга газа в экстремальных условиях, например, в морской и морской промышленности; MDA Scientific — это ведущее фиксированное решение для полупроводниковой промышленности, отслеживающее низкие уровни высокотоксичных газов, а Zareba, новейшее семейство детекторов Honeywell Analytics, обеспечивает простое, удобное и экономичное соблюдение норм охраны труда и здоровья на коммерческих и промышленных объектах.
Успех и влияние этих брендов очевидны в том, что они стали так же связаны со стандартными отраслевыми процессами, как и с продуктами, которые они представляют — например, помещения MDA обычно находятся на предприятиях по производству полупроводников, а Sieger так часто используется на морских объектах нефтяные платформы это стало сокращенным термином для описания технологии обнаружения газа.
Успех Honeywell Analytics — это наследие инноваций и развития технологий обнаружения газов.Отвечает за ряд первых отраслевых разработок, которые определили и изменили теорию, практику и язык индустрии обнаружения газов. Среди заметных инноваций — оригинальный каталитический шарик Siegistor, разработка оптической точки и технологии инфракрасного обнаружения газа с открытым трактом, картридж с бумажной лентой Chemcasette и первое в мире автоматизированное предприятие по производству электрохимических ячеек.
Стремление Honeywell Analytics к совершенству отражается в нашей приверженности передовой практике в отношениях с клиентами.Благодаря согласованному, унифицированному подходу ко всем аспектам отношений с клиентами и обслуживания, все запросы, продажи, обслуживание и техническая поддержка обрабатываются двумя бизнес-центрами клиентов, расположенными в Устере, Швейцария и Санрайз, Флорида, что гарантирует нашим клиентам получение высокого уровня совет и поддержку, которых они заслуживают.
Мы — ответственная компания и гордимся тем, что строим позитивные и устойчивые отношения со всеми заинтересованными сторонами. По самой природе нашей деятельности мы заботимся об окружающей среде, и наши методы работы и производства отражают это стремление к соблюдению экологических норм.
В промышленных процессах все чаще используются и производятся очень опасные вещества, особенно легковоспламеняющиеся, токсичные и кислородные газы. Неизбежно случайные утечки газа, которые создают потенциальную опасность для промышленного предприятия, его сотрудников и людей, живущих поблизости. Инциденты во всем мире, связанные с удушьем, взрывами и гибелью людей, являются постоянным напоминанием об этой проблеме.
В большинстве отраслей одной из ключевых частей любого плана безопасности для снижения рисков для персонала и предприятия является использование устройств раннего предупреждения, таких как детекторы газа.Это может помочь дать больше времени для принятия корректирующих или защитных мер. Их также можно использовать как часть комплексной интегрированной системы мониторинга и безопасности промышленного предприятия.
Это руководство призвано предложить простое руководство для всех, кто рассматривает возможность использования такого оборудования для обнаружения газов. В нем объясняются как используемые принципы, так и приборы, необходимые для удовлетворительной защиты персонала, завода и окружающей среды. Цель состояла в том, чтобы ответить на как можно большее количество наиболее часто задаваемых вопросов о выборе и использовании промышленного оборудования для обнаружения газов.
Название газ происходит от слова хаос. Газ — это рой молекул, движущихся беспорядочно и хаотично, постоянно сталкивающихся друг с другом и со всем остальным вокруг. Газы заполняют любой доступный объем и из-за очень высокой скорости их движения быстро смешиваются с любой атмосферой, в которой они выбрасываются.
Существует три основных типа газовой опасности: легковоспламеняющиеся, токсичные и удушающие
Горение — это довольно простая химическая реакция, в которой кислород быстро соединяется с другим веществом, что приводит к выделению энергии.Эта энергия проявляется в основном в виде тепла, иногда в форме пламени. Воспламеняющееся вещество обычно, но не всегда, представляет собой углеводородное соединение и может быть твердым, жидким, парообразным или газообразным. Однако в этой публикации рассматриваются только газы и пары.
Предел воспламеняемости
Существует только ограниченный диапазон концентрации газа / воздуха, при котором образуется горючая смесь. Этот диапазон специфичен для каждого газа и пара и ограничен верхним уровнем, известным как верхний предел взрываемости (или ВПВ), и нижним уровнем, называемым нижним пределом взрываемости (НПВ).
На уровнях ниже нижнего предела взрываемости газа недостаточно для взрыва (т. Е. Смесь слишком бедная), а выше верхнего предела взрываемости — недостаточно кислорода (т. Е. Смесь слишком богата). Таким образом, диапазон воспламеняемости попадает в пределы НПВ и ВПВ для каждого отдельного газа или смеси газов. Вне этих пределов смесь не способна к горению. Данные по легковоспламеняющимся газам в разделе 2.4 указывают предельные значения для некоторых из наиболее известных горючих газов и соединений.Данные приведены для газов и паров при нормальных условиях давления и температуры. Повышение давления, температуры или содержания кислорода, как правило, расширяет диапазон воспламеняемости.
На среднем промышленном предприятии обычно не происходит утечки газов в окружающую среду или, в худшем случае, присутствует только низкий фоновый уровень газа. Следовательно, 5 Опасности воспламеняющегося газа Предел воспламеняемости Существует только ограниченный диапазон концентрации газа / воздуха, при котором образуется горючая смесь.Этот диапазон специфичен для каждого газа и пара и ограничен верхним уровнем, известным как верхний предел взрываемости (или ВПВ), и нижним уровнем, называемым нижним пределом взрываемости (НПВ). система обнаружения и раннего предупреждения потребуется только для обнаружения уровней от нуля процентов газа до нижнего предела взрываемости. К тому времени, когда эта концентрация будет достигнута, должны быть введены в действие процедуры остановки или расчистки площадки. Фактически это обычно происходит при концентрации менее 50 процентов от значения LEL, так что обеспечивается адекватный запас прочности.
Однако всегда следует помнить, что в закрытых или непроветриваемых помещениях иногда может происходить концентрация, превышающая UEL. Поэтому во время осмотра необходимо проявлять особую осторожность при открытии люков или дверей, поскольку попадание воздуха извне может разбавить газы до опасной горючей смеси.
Свойства горючего газа
Температура воспламенения:
Горючие газы также имеют температуру, при которой происходит возгорание даже без внешнего источника возгорания, такого как искра или пламя.Эта температура называется температурой воспламенения. Аппарат для использования в опасной зоне не должен иметь температуру поверхности, превышающую температуру воспламенения. Поэтому на аппарате указывается максимальная температура поверхности или рейтинг T.
Некоторые газы ядовиты и при очень низких концентрациях могут быть опасны для жизни. Некоторые токсичные газы имеют сильный запах, похожий на характерный запах тухлых яиц h3S. Чаще всего для определения концентрации токсичных газов используются доли на миллион (ppm) и доли на миллиард (ppb).Например, 1 ppm будет эквивалентен комнате, заполненной в общей сложности 1 миллионом шаров, и 1 из этих шаров будет красным. Красный шар будет представлять 1 ppm.
От воздействия токсичного газа умирает больше людей, чем от взрывов, вызванных возгоранием горючего газа. (Следует отметить, что существует большая группа газов, которые являются как горючими, так и токсичными, поэтому даже детекторы токсичных газов иногда должны иметь разрешение на использование в опасных зонах). Основная причина раздельной обработки легковоспламеняющихся и токсичных газов заключается в том, что сопутствующие опасности и нормативы, а также типы требуемых датчиков различны.
Что касается токсичных веществ, то (помимо очевидных экологических проблем) основная проблема заключается в воздействии на рабочих даже очень низких концентраций, которые могут быть вдыханы, проглочены или поглощены через родственников. Поскольку побочные эффекты часто могут возникать в результате дополнительного длительного воздействия, важно измерять не только концентрацию газа, но и общее время воздействия. Есть даже несколько известных случаев синергизма, когда вещества могут взаимодействовать и производить гораздо худший эффект, когда они вместе, чем отдельные эффекты каждого по отдельности.
Обеспокоенность по поводу концентрации токсичных веществ на рабочем месте сосредоточена как на органических, так и на неорганических соединениях, включая влияние, которое они могут оказать на здоровье и безопасность сотрудников, возможное загрязнение готового конечного продукта (или оборудования, используемого при его производстве), а также последующее нарушение нормальной трудовой деятельности.
Мониторинг гигиены
Термин «мониторинг гигиены» обычно используется для обозначения области мониторинга производственного здоровья, связанной с воздействием на сотрудников опасных условий, связанных с газами, пылью, шумом и т. Д.Другими словами, цель — обеспечить, чтобы уровни на рабочем месте были ниже установленных законом ограничений.
Этот предмет охватывает как обследования территории (профилирование потенциальных воздействий), так и индивидуальный мониторинг, когда рабочие носят инструменты, а отбор проб проводится как можно ближе к зоне дыхания. Это гарантирует, что измеренный уровень загрязнения действительно репрезентативен тому, который вдыхал рабочий.
Следует подчеркнуть, что и персональный мониторинг, и мониторинг рабочего места следует рассматривать как важные части общего комплексного плана безопасности.Они предназначены только для предоставления необходимой информации об условиях, существующих в атмосфере. Затем это позволяет предпринять необходимые действия для соблюдения соответствующих промышленных норм и требований безопасности.
Какой бы метод ни был выбран, важно учитывать природу токсичности любого из задействованных газов. Например, любой прибор, измеряющий только средневзвешенное по времени значение, или прибор, отбирающий образец для последующего лабораторного анализа, не защитит рабочего от кратковременного воздействия смертельной дозы высокотоксичного вещества.С другой стороны, может быть вполне нормальным кратковременное превышение средних долгосрочных уровней (LTEL) на некоторых участках завода, и это не обязательно должно указываться как тревожная ситуация. Следовательно, оптимальная инструментальная система должна быть способна контролировать как краткосрочные, так и долгосрочные уровни воздействия, а также мгновенные уровни срабатывания сигнализации.
Пределы воздействия токсичных веществ
Пределы воздействия на рабочем месте в Европе:
Предельные значения профессионального воздействия (OEL) устанавливаются компетентными национальными органами или другими соответствующими национальными учреждениями в качестве пределов концентраций опасных соединений в воздухе рабочего места.OEL для опасных веществ представляют собой важный инструмент для оценки рисков и управления ими, а также ценную информацию для деятельности по охране труда и здоровья, касающуюся опасных веществ.
Пределы воздействия на рабочем месте могут применяться как к продаваемой продукции, так и к отходам, а также к продуктам производственных процессов. Ограничения защищают рабочих от воздействия на здоровье, но не решают таких проблем безопасности, как опасность взрыва. Поскольку ограничения часто меняются и могут изменяться в зависимости от страны, вам следует проконсультироваться с соответствующими национальными властями, чтобы убедиться, что вы располагаете самой последней информацией.
Пределы воздействия на рабочем месте в Великобритании регулируются Правилами по контролю за веществами, опасными для здоровья (COSHH). Правила COSHH требуют от работодателя обеспечить, чтобы воздействие на работников веществ, опасных для здоровья, было либо предотвращено, либо, если это практически невозможно, надлежащим образом контролировалось. С 6 апреля 2005 года в правилах была введена новая, более простая система пределов воздействия на рабочем месте. Существующие требования к соблюдению надлежащей практики были сведены воедино путем введения восьми принципов в Правила о контроле за веществами, опасными для здоровья (поправка) 2004 года.
Пределы максимального воздействия (MEL) и стандарты воздействия на рабочем месте (OES) были заменены одним типом ограничения — пределом воздействия на рабочем месте (WEL). Все MEL и большинство OES переводятся в новую систему как WEL и сохранят свои предыдущие числовые значения. OES для примерно 100 веществ были исключены, поскольку эти вещества сейчас запрещены, почти не используются или есть данные, позволяющие предполагать неблагоприятное воздействие на здоровье, близкое к старому предельному значению. Список пределов воздействия известен как Eh50 и доступен в Управлении здравоохранения и безопасности Великобритании.Все юридически обязательные WEL в Великобритании являются предельными значениями для воздуха. Максимально допустимая или допустимая концентрация варьируется от вещества к веществу в зависимости от его токсичности. Среднее время воздействия составляет восемь часов (8-часовое TWA) и 15 минут (предел кратковременного воздействия STEL). Для некоторых веществ кратковременное воздействие считается настолько важным, что для них устанавливается только STEL, который не следует превышать даже в течение более короткого времени. Способность проникать через кожу отмечена в списке WEL примечанием «Кожа».Канцерогенность, репродуктивная токсичность, раздражение и чувствительность учитываются при подготовке предложения по OEL в соответствии с современными научными знаниями.
Пределы воздействия на рабочем месте в США:
Системы охраны труда в США различаются от штата к штату. Здесь представлена информация о 3 основных поставщиках пределов профессионального воздействия в США — ACGIH, OSHA и NIOSH.
Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH) публикует максимально допустимые концентрации (ПДК), которые позже были переименованы в пороговые предельные значения (ПДК).
Пороговые предельные значения определяются как предел воздействия, которому, как считается, почти все рабочие могут подвергаться день за днем в течение всей рабочей жизни без вредных последствий. ACGIH — это профессиональная организация специалистов по гигиене труда из университетов или государственных учреждений. Специалисты по гигиене труда из частного сектора могут присоединиться к нам в качестве ассоциированных членов. Раз в год различные комитеты предлагают новые пороговые значения или руководства по передовой практике. Список TLV включает более 700 химических веществ и физических агентов, а также десятки индексов биологического воздействия для выбранных химикатов.
ACGIH определяет различные типы TLV как:
Пороговое предельное значение, взвешенное по времени (TLV-TWA): средневзвешенная по времени концентрация для обычного 8-часового рабочего дня и 40-часовой рабочей недели, с которой, как считается, почти все рабочие могут неоднократно подвергаться изо дня в день. , без побочных эффектов.
Предел кратковременного воздействия (TLV-STEL): концентрация, при которой рабочие могут подвергаться непрерывному воздействию в течение короткого периода времени без раздражения, хронического или необратимого повреждения тканей или наркоза.STEL определяется как 15-минутное TWA-воздействие, которое не должно превышаться в любое время в течение рабочего дня.
Пороговое предельное значение — потолок (TLV-C): концентрация, которую нельзя превышать во время любой части рабочего воздействия.
Существует общая рекомендация по пределу отклонения, которая применяется к тем TLV-TWA, которые не имеют STEL. Отклонения в уровнях воздействия на рабочих могут превышать 3-кратное ПДК-СПД в течение не более 30 минут в течение рабочего дня, и ни при каких обстоятельствах они не должны превышать 5-кратное ПДК-СПД, при условии, что ПДК-СПД не превышены.
ACGIH-TLV не имеют юридической силы в США, это всего лишь рекомендации. OSHA определяет нормативные пределы. Однако ACGIH-TLV и документы с критериями являются очень распространенной базой для установки TLV в США и во многих других странах. Пределы воздействия ACGIH во многих случаях более эффективны, чем нормы OSHA. Многие компании США используют текущие уровни ACGIH или другие внутренние и более защитные ограничения.
Управление по охране труда (OSHA) Министерства труда США публикует допустимые пределы воздействия (PEL).PEL — это нормативные ограничения на количество или концентрацию вещества в воздухе, и они подлежат исполнению. Первоначальный набор ограничений с 1971 года был основан на TLV ACGIH. OSHA в настоящее время имеет около 500 PEL для различных форм примерно 300 химических веществ, многие из которых широко используются в промышленных условиях. Существующие PEL содержатся в документе под названием 29 CFR 1910.1000, стандарте по загрязнению воздуха. OSHA использует аналогично ACGIH следующие типы OEL: TWA, уровни действия, предельные значения, STEL, пределы отклонения и в некоторых случаях индексы биологического воздействия (BEI).
Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) несет установленную законом ответственность за рекомендации уровней воздействия, которые являются защитными для рабочих. NIOSH определил Рекомендуемые уровни воздействия (REL) примерно для 700 опасных веществ. Эти ограничения не имеют юридической силы. NIOSH рекомендует их пределы через документы с критериями OSHA и другим учреждениям, устанавливающим OEL. Типы REL: TWA, STEL, потолочный и BEI. Рекомендации и критерии опубликованы в нескольких различных типах документов, таких как Current Intelligent Bulletins (CIB), Alerts, Special Hazard Reviews, Occupational Hazard Assessment and Technical Guidelines.
Нам всем нужно дышать кислородом (O2) в воздухе, чтобы жить. Воздух состоит из нескольких разных газов, включая кислород. В нормальном окружающем воздухе концентрация кислорода составляет 20,9% об. / Об. Когда уровень кислорода опускается ниже 19,5% об. / Об., Воздух считается кислородно-дефицитным. Концентрация кислорода ниже 16% об. Считается небезопасной для человека.
Часто забывают, что обогащение кислородом также может вызвать риск. При повышенном уровне O2 повышается воспламеняемость материалов и газов.На уровне 24% такие предметы, как одежда, могут самопроизвольно воспламениться.
Оборудование для кислородно-ацетиленовой сварки объединяет кислород и ацетилен для получения чрезвычайно высокой температуры. Другие области, где опасность может возникнуть из-за атмосферы, обогащенной кислородом, включают в себя области производства или хранения ракетных силовых установок, продуктов, используемых для отбеливания в целлюлозно-бумажной промышленности, и очистных сооружений.
Датчики должны быть специально сертифицированы для использования в атмосфере, обогащенной O2.
Существует множество различных приложений для обнаружения горючих, токсичных газов и кислорода. В промышленных процессах все чаще используются и производятся особо опасные вещества, особенно токсичные и горючие газы. Неизбежно случайные утечки газа, которые создают потенциальную опасность для промышленного предприятия, его сотрудников и людей, живущих поблизости. Мировые инциденты, связанные с удушьем, взрывами и гибелью людей, являются постоянным напоминанием об этой проблеме.
В большинстве отраслей одной из ключевых частей плана обеспечения безопасности для снижения рисков для персонала и предприятия является использование устройств раннего предупреждения, таких как детекторы газа.Это может помочь дать больше времени для принятия корректирующих или защитных мер. Их также можно использовать как часть комплексной интегрированной системы мониторинга и безопасности промышленного предприятия.
Нефть и газ
Нефтегазовая промышленность охватывает большое количество операций по разведке и добыче, от разведки и добычи нефти и газа на суше и на море до их транспортировки, хранения и переработки. Большое количество легковоспламеняющихся углеводородных газов представляет собой серьезную опасность взрыва, и часто присутствуют дополнительно токсичные газы, такие как сероводород.
Типичные области применения:
Разведочные буровые установки
Производственные платформы
Береговые нефтегазовые терминалы
НПЗ
Типичные газы:
Воспламеняющееся вещество: Углеводородные газы Ядовито: Сероводород, окись углерода
Производство полупроводников
При производстве полупроводниковых материалов используются высокотоксичные вещества и горючий газ. Фосфор, мышьяк, бор и галлий обычно используются в качестве допирующих агентов.Водород используется как в качестве реагента, так и в качестве газа-носителя восстановительной атмосферы. Газы для травления и очистки включают NF3 и другие перфторсодержащие соединения.
Типичные области применения:
Бесфланцевый реактор
Сушилки для вафель
Газовые шкафы
Химическое осаждение из паровой фазы
Типичные газы:
Легковоспламеняющиеся: Горючие: водород, изопропиловый спирт, метан Токсично: HCl, Ash4, BCl3, Ph4, CO, HF, O3, h3Cl2Si, TEOS, C4F6, C5F8, Geh5, Nh4, дефицит NO2 и O2. Пирофор: Силан
Химические предприятия
Вероятно, одним из крупнейших пользователей оборудования для обнаружения газов являются химические предприятия. Они часто используют широкий спектр как горючих, так и токсичных газов в своих производственных процессах или создают их в качестве побочных продуктов этих процессов.
Типичные области применения:
Хранение сырья
Производственные участки
Лаборатории
Насосные ряды
Компрессорные станции
Погрузочно-разгрузочные площадки
Типичные газы:
Воспламеняющееся вещество: Общие углеводороды Ядовито: Различные, включая сероводород, фтористый водород и аммиак
Электростанции
Традиционно уголь и нефть использовались в качестве основного топлива для электростанций.
В Европе и США большинство из них перерабатывается на природный газ.
Типичные области применения:
Вокруг труб котла и горелок
Турбинные агрегаты внутри и вокруг
В угольных силосах и конвейерных лентах на старых угольных / мазутных станциях
Типичные газы:
Легковоспламеняющиеся вещества: Природный газ, водород Токсично: Окись углерода, SOx, NOx и недостаток кислорода.
Станции очистки сточных вод
Станции очистки сточных вод — привычное место во многих городах и поселках.
Сточные воды естественным образом выделяют как метан, так и h3S. Часто можно заметить запах тухлых яиц h3S, так как нос может определить его при концентрации менее 0,1 ppm.
Типичные области применения:
Варочные котлы
Отстойники для растений
h3S Скрубберы
Насосы
Типичные газы:
Воспламеняющееся вещество: Метан, пары растворителя Ядовито: Сероводород, двуокись углерода, хлор, двуокись серы, озон.
Котельные
Котельные бывают всех форм и размеров.В небольших зданиях может быть один котел, тогда как в больших зданиях часто есть большие котельные, в которых размещается несколько больших котлов.
Типичные области применения:
Утечки горючего газа из входящего газопровода
Утечки из котла и окружающих газовых трубопроводов
Окись углерода выделяется из котла в плохом состоянии
Типичные газы:
Воспламеняющееся вещество: метан Ядовито: Окись углерода
Больницы
Больницы могут использовать множество различных горючих и токсичных веществ, особенно в своих лабораториях.Кроме того, многие из них очень большие, и на их территории есть электроснабжение и резервные электростанции.
Типичные области применения:
Лаборатории
Холодильные установки
Котельные
Типичные газы:
Воспламеняющиеся вещества: метан, водород Токсично: Окись углерода, хлор, аммиак, окись этилена и кислородная недостаточность
Туннели / автостоянки
Автомобильные туннели и закрытые автостоянки необходимо контролировать на предмет токсичных газов из выхлопных газов.Современные туннели и автостоянки используют этот мониторинг для управления вентиляторами. Также может потребоваться мониторинг туннелей на предмет накопления природного газа.
Типичные области применения:
Автомобильные туннели
Подземные и закрытые автостоянки
Подъездные туннели
Управление вентиляцией
Типичные газы:
Воспламеняющиеся: Метан (природный газ), СНГ, СПГ, пары бензина. Ядовито: Окись углерода, Двуокись азота
Многие люди, вероятно, когда-то видели огнезащитную лампу и кое-что знают об ее использовании в качестве ранней формы газового детектора горючего газа в подземных угольных шахтах и канализационных коллекторах.Первоначально устройство предназначалось для использования в качестве источника света, но его также можно было использовать для оценки уровня горючих газов с точностью примерно 25-50%, в зависимости от опыта пользователя, подготовки, возраста, восприятия цвета и т. Д. Современные горючие газы детекторы должны быть гораздо более точными, надежными и воспроизводимыми, чем эти, и хотя были предприняты различные попытки преодолеть субъективность измерения предохранительных ламп (например, с помощью датчика температуры пламени), в настоящее время его почти полностью вытеснили более современные электронные устройства. устройств.
Тем не менее, наиболее часто используемое в настоящее время устройство, каталитический детектор, в некотором отношении является современным развитием первых предохранительных ламп, поскольку его работа также основана на сжигании газа и его преобразовании в двуокись углерода и воду.
Почти все современные недорогие датчики обнаружения горючих газов относятся к электрокаталитическому типу. Они состоят из очень маленького чувствительного элемента, иногда называемого бусиной, пеллистором или зигистором — последние два являются зарегистрированными торговыми наименованиями коммерческих устройств.Они состоят из катушки из платиновой проволоки с электрическим нагревом, покрытой сначала керамической основой, такой как оксид алюминия, а затем окончательным внешним покрытием из палладиевого или родиевого катализатора, диспергированного в подложке из тория.
Этот тип датчика работает по принципу, что когда горючая смесь газа и воздуха проходит над горячей поверхностью катализатора, происходит возгорание, и выделяющееся тепло увеличивает температуру шарика. Это, в свою очередь, изменяет сопротивление платиновой катушки и может быть измерено с помощью катушки в качестве температурного термометра в стандартной электрической мостовой схеме.Тогда изменение сопротивления напрямую связано с концентрацией газа в окружающей атмосфере и может отображаться на измерителе или другом подобном показывающем устройстве.
Чтобы обеспечить температурную стабильность в различных условиях окружающей среды, в лучших каталитических датчиках используются термически согласованные шарики. Они расположены в противоположных плечах электрической цепи моста Уитстона, где чувствительный датчик (обычно известный как датчик s) будет реагировать на любые присутствующие горючие газы, а балансирующий, неактивный или нечувствительный (n-s) датчик — нет.Неактивная работа достигается путем покрытия шарика стеклянной пленкой или деактивации катализатора, так что он будет действовать только как компенсатор любых изменений внешней температуры или влажности.
Дальнейшее улучшение стабильной работы может быть достигнуто за счет использования датчиков, устойчивых к отравлению. Они обладают лучшей устойчивостью к разложению такими веществами, как силиконы, сера и соединения свинца, которые могут быстро деактивировать (или отравить) другие типы каталитических датчиков.
Для обеспечения необходимых требований безопасности конструкции датчик каталитического типа должен быть установлен в прочном металлическом корпусе за пламегасителем.Это позволяет смеси газа и воздуха диффундировать в корпус и к горячему сенсорному элементу, но предотвращает распространение любого пламени во внешнюю атмосферу. Пламегаситель немного снижает скорость срабатывания датчика, но в большинстве случаев электрический выходной сигнал дает показания в течение нескольких секунд после обнаружения газа. Однако, поскольку кривая отклика значительно сглаживается по мере приближения к окончательному показанию, время отклика часто указывается в терминах времени достижения 90 процентов от его окончательного показания и поэтому известно как значение T90.Значения T90 для каталитических датчиков обычно составляют от 20 до 30 секунд.
(Примечание. В США и некоторых других странах это значение часто называют нижним показанием T60, и поэтому следует проявлять осторожность при сравнении характеристик различных датчиков).
Калибровка
Самая распространенная неисправность каталитических датчиков — это снижение производительности, вызванное воздействием определенных ядов. Поэтому важно, чтобы любая система контроля газа не только калибровалась во время установки, но также регулярно проверялась и при необходимости повторно калибровалась.Проверки должны выполняться с использованием точно откалиброванной стандартной газовой смеси, чтобы можно было правильно установить нулевой уровень и уровень диапазона на контроллере.
Своды правил, такие как EN50073: 1999, могут дать некоторое руководство по частоте проверки калибровки и настройкам уровня срабатывания сигнализации. Обычно проверки сначала следует проводить с недельными интервалами, но периоды могут быть продлены по мере накопления опыта эксплуатации. Если требуются два уровня срабатывания сигнализации, они обычно устанавливаются на уровне 20–25% НПВ для нижнего уровня и 50–55% НПВ для верхнего уровня.
Для более старых (и более дешевых) систем для проверки и калибровки требуется два человека: один для воздействия на датчик потока газа, а другой для проверки показаний, показанных на шкале его блока управления. Затем на контроллере производится регулировка потенциометров нуля и диапазона до тех пор, пока показание не будет точно совпадать с показаниями концентрации газовой смеси. Помните, что там, где необходимо выполнить регулировку во взрывонепроницаемом корпусе, сначала необходимо отключить питание и получить разрешение на открытие корпуса.
Сегодня существует ряд доступных систем калибровки, выполняемых одним человеком, которые позволяют выполнять процедуры калибровки на самом датчике. Это значительно сокращает время и стоимость обслуживания, особенно там, где датчики труднодоступны, например, на морской нефтяной или газовой платформе. В качестве альтернативы, теперь доступны некоторые датчики, которые разработаны в соответствии со стандартами искробезопасности, и с их помощью можно откалибровать датчики в удобном месте вдали от объекта (например, на станции технического обслуживания).Поскольку они являются искробезопасными, их можно свободно заменять на датчики, требующие замены на месте, без предварительного отключения системы в целях безопасности.
Таким образом, техническое обслуживание может проводиться в горячей системе, и это намного быстрее и дешевле, чем в ранних традиционных системах.
Полупроводниковый датчик
Датчики, изготовленные из полупроводниковых материалов, приобрели значительную популярность в конце 1980-х годов и одно время, казалось, предлагали возможность создания универсального недорогого детектора газа.Так же, как и каталитические датчики, они работают за счет поглощения газа на поверхности нагретого оксида. Фактически, это тонкая пленка оксида металла (обычно оксидов переходных металлов или тяжелых металлов, таких как олово), нанесенная на пластину кремния почти таким же способом, который используется при производстве компьютерных микросхем. Поглощение пробы газа на поверхности оксида с последующим каталитическим окислением приводит к изменению электрического сопротивления оксидного материала и может быть связано с концентрацией пробы газа.Поверхность датчика нагревается до постоянной температуры примерно 200-250 ° C, чтобы ускорить скорость реакции и уменьшить влияние изменений температуры окружающей среды.
Полупроводниковые датчики просты, довольно надежны и могут быть очень чувствительными. Они с некоторым успехом использовались при обнаружении сероводорода, а также широко используются при производстве недорогих бытовых газовых детекторов. Однако было обнаружено, что они довольно ненадежны для промышленного применения, поскольку они не очень специфичны для конкретного газа и могут зависеть от колебаний температуры и влажности воздуха.Их, вероятно, нужно проверять чаще, чем датчики других типов, поскольку известно, что они засыпают (т.е. теряют чувствительность), если регулярно не проверяются с помощью газовой смеси, и они медленно реагируют и восстанавливаются после воздействия выброса газа. .
Теплопроводность
Этот метод обнаружения газа подходит для измерения высоких (% об. / Об.) Концентраций бинарных газовых смесей. Он в основном используется для обнаружения газов с теплопроводностью намного большей, чем у воздуха e.г. Метан и водород. Газы с теплопроводностью, близкой к воздуху, не могут быть обнаружены. Аммиак и окись углерода. Газы с теплопроводностью меньше воздуха труднее обнаружить, поскольку водяной пар может вызывать помехи. Двуокись углерода и бутан. Смеси двух газов в отсутствие воздуха также могут быть измерены с помощью этого метода.
Нагретый чувствительный элемент подвергается воздействию образца, а контрольный элемент помещается в герметичный отсек. Если теплопроводность измеряемого газа выше, чем у эталона, температура чувствительного элемента снижается.Если теплопроводность измеряемого газа меньше, чем у эталона, температура элемента пробы увеличивается. Эти изменения температуры пропорциональны концентрации газа, присутствующего в элементе пробы.
Инфракрасный детектор газа
Многие горючие газы имеют полосы поглощения в инфракрасной области электромагнитного спектра света, и принцип инфракрасного поглощения уже много лет используется в качестве лабораторного аналитического инструмента. Однако с 1980-х годов достижения в области электроники и оптики позволили разработать оборудование достаточно малой мощности и меньшего размера, чтобы сделать эту технику доступной и для промышленных устройств обнаружения газов.
Эти датчики имеют ряд важных преимуществ перед каталитическими датчиками. Они включают в себя очень высокую скорость реакции (обычно менее 10 секунд), низкие эксплуатационные расходы и значительно упрощенную проверку с использованием средства самопроверки современного оборудования, управляемого микропроцессором. Они также могут быть спроектированы таким образом, чтобы не подвергаться действию каких-либо известных ядов, они являются отказоустойчивыми и будут успешно работать в инертной атмосфере и в широком диапазоне условий окружающей температуры, давления и влажности.
Этот метод основан на принципе ИК-поглощения с двумя длинами волн, при котором свет проходит через смесь образцов на двух длинах волн, одна из которых задается на пике поглощения газа, который необходимо обнаружить, а другая — нет. Два источника света поочередно подаются импульсами и направляются по общему оптическому пути для выхода через огнестойкое окно, а затем через пробу газа. Лучи затем снова отражаются ретроотражателем, снова возвращаясь через образец в прибор.Здесь детектор сравнивает уровни сигнала пробного и эталонного пучков и, вычитая, может дать меру концентрации газа.
Этот тип детектора может обнаруживать только молекулы двухатомного газа и поэтому не подходит для обнаружения водорода.
Инфракрасный детектор горючих газов с открытым трактом
Традиционно обычным методом обнаружения утечек газа было точечное обнаружение с использованием ряда отдельных датчиков для покрытия площади или периметра. Однако в последнее время стали доступны инструменты, в которых используются инфракрасные и лазерные технологии в форме широкого луча (или открытого пути), который может покрывать расстояние в несколько сотен метров.Ранние конструкции с открытым трактом обычно использовались для дополнения точечного обнаружения, однако в настоящее время инструменты последнего поколения 3-го поколения часто используются в качестве основного метода обнаружения. Типичные области применения, в которых они добились значительного успеха, включают FPSO, дополнительные причалы, погрузочно-разгрузочные терминалы, трубопроводы, мониторинг периметра, прибрежные платформы и зоны хранения СПГ (сжиженного природного газа).
В ранних конструкциях используются пучки с двумя длинами волн, первый из которых совпадает с пиком полосы поглощения целевого газа, а второй опорный пучок находится поблизости в непоглощенной области.Прибор постоянно сравнивает два сигнала, которые передаются через атмосферу, используя либо обратно рассеянное излучение от ретрорефлектора, либо, что чаще всего, в более новых конструкциях с помощью отдельного передатчика и приемника. Любые изменения соотношения двух сигналов измеряются как газ. Однако эта конструкция чувствительна к помехам из-за тумана, поскольку различные типы тумана могут положительно или отрицательно влиять на соотношение сигналов и, таким образом, ложно указывать на повышенные показания / тревогу по газу или пониженные показания / неисправности по газу.В конструкции последнего 3-го поколения используется двухполосный фильтр с двумя эталонными длинами волн (по одной с каждой стороны образца), который полностью компенсирует помехи от всех типов тумана и дождя. Другие проблемы, связанные со старыми конструкциями, были преодолены за счет использования коаксиальной оптической конструкции для исключения ложных срабатываний, вызванных частичным затемнением луча, и использования ксеноновых импульсных ламп и твердотельных детекторов, что делало приборы полностью невосприимчивыми к помехам от солнечного света или других источников. излучения, такого как факельные трубы, дуговая сварка или молния.
Детекторы открытого пути фактически измеряют общее количество молекул газа (то есть количество газа) внутри луча. Это значение отличается от обычной концентрации газа в одной точке и поэтому выражается в метрах НПВ.
Детектор токсичных газов с открытым трактом
Благодаря наличию надежных твердотельных лазерных диодных источников в ближней инфракрасной области, а также увеличению вычислительной мощности, обеспечиваемой процессорами цифровых сигналов последнего поколения, теперь возможно рассмотреть вопрос о производстве нового поколения газовых детекторов для надежных обнаружение токсичных газов оптическими средствами.
Оптическое обнаружение открытого пути и точечное обнаружение горючего газа в настоящее время хорошо зарекомендовало себя и широко применяется в нефтехимической промышленности, где они оказались жизнеспособной и надежной технологией измерения. Основная проблема при адаптации этой технологии для измерения токсичных газов — это очень низкие уровни газа, которые необходимо надежно измерять. Обычно легковоспламеняющиеся газы необходимо измерять на процентных уровнях концентрации. Однако типичные токсичные газы опасны на уровне частей на миллион (ppm), т.е.е. в 1000 раз меньше, чем при обнаружении горючих газов.
Для достижения такой очень низкой чувствительности невозможно просто адаптировать технологию, используемую в инфракрасных детекторах горючих газов с открытым трактом. В инфракрасных детекторах токсичных газов с открытым трактом необходимо использовать другой принцип измерения, при котором прибор исследует отдельные газовые линии, а не широкий спектральный диапазон. Этому способствует использование лазерного диодного источника света. Выходной сигнал лазера фактически все на одной длине волны, поэтому свет не тратится впустую, и весь излучаемый свет подвергается поглощению целевым токсичным газом.Это обеспечивает значительное повышение чувствительности по сравнению с методами обнаружения горючих газов с открытым трактом, а дополнительные улучшения достигаются за счет использования сложных методов модуляции.
Электрохимический датчик
Электрохимические датчики для конкретных газов могут использоваться для обнаружения большинства распространенных токсичных газов, включая CO, h3S, Cl2, SO2 и т. Д., В широком спектре приложений безопасности. Электрохимические датчики компактны, потребляют очень мало энергии, демонстрируют отличную линейность и воспроизводимость и обычно имеют длительный срок службы, обычно от одного до трех лет.Время отклика, обозначаемое как T90, т.е. время достижения 90% окончательного отклика, обычно составляет 30-60 секунд, а минимальные пределы обнаружения находятся в диапазоне от 0,02 до 50 ppm в зависимости от типа целевого газа.
Существует множество коммерческих конструкций электрохимических ячеек, но они имеют многие из общих черт, описанных ниже:
Три активных газодиффузионных электрода погружены в общий электролит, часто в концентрированный водный раствор кислоты или соли, для эффективной проводимости ионов между рабочим электродом и противоэлектродом.
В зависимости от конкретной ячейки целевой газ окисляется или восстанавливается на поверхности рабочего электрода. Эта реакция изменяет потенциал рабочего электрода относительно электрода сравнения. Основная функция связанной схемы электронного драйвера, подключенной к ячейке, состоит в том, чтобы минимизировать эту разность потенциалов путем пропускания тока между рабочим электродом и противоэлектродом, при этом измеренный ток пропорционален концентрации целевого газа. Газ входит в ячейку через внешний диффузионный барьер, пористый для газа, но непроницаемый для жидкости.
Многие конструкции включают капиллярный диффузионный барьер для ограничения количества газа, контактирующего с рабочим электродом, и, таким образом, поддержания работы амперометрической ячейки.
Для правильной работы всех электрохимических ячеек требуется минимальная концентрация кислорода, что делает их непригодными для определенных приложений мониторинга процесса. Хотя электролит содержит определенное количество растворенного кислорода, что позволяет на короткое время (минуты) обнаруживать целевой газ в бескислородной среде, настоятельно рекомендуется, чтобы все потоки калибровочного газа содержали воздух в качестве основного компонента или разбавителя.
Специфичность для целевого газа достигается либо оптимизацией электрохимии, то есть выбором катализатора и электролита, либо путем включения в ячейку фильтров, которые физически поглощают или химически реагируют с определенными молекулами интерферентного газа, чтобы повысить специфичность целевого газа. Важно обращаться к соответствующему руководству по продукту, чтобы понять влияние потенциальных интерферентных газов на реакцию клеток.
Необходимое включение водных электролитов в электрохимические ячейки приводит к получению продукта, чувствительного к условиям окружающей среды, включая температуру и влажность.Чтобы решить эту проблему, запатентованная конструкция Surecell включает в себя два резервуара для электролита, которые позволяют поглощать и терять электролит, которые возникают в условиях высокой температуры / высокой влажности и низкой температуры / низкой влажности.
Срок службы электрохимического датчика обычно составляет 2 года, но фактический срок службы часто превышает указанные значения. Исключение составляют датчики кислорода, аммиака и цианистого водорода, в которых компоненты ячейки обязательно потребляются как часть механизма реакции восприятия.
Chemcassette
Chemcassette основана на использовании абсорбирующей полосы фильтровальной бумаги, действующей как сухой реакционный субстрат. Он действует как газосборная и газоаналитическая среда и может использоваться в непрерывном режиме работы. Система основана на классических методах колориметрии и способна обеспечивать чрезвычайно низкие пределы обнаружения для конкретного газа. Его можно очень успешно использовать для широкого спектра высокотоксичных веществ, включая диизоцианаты, фосген, хлор, фтор и ряд газов-гидридов, используемых в производстве полупроводников.
Специфичность и чувствительность обнаружения достигаются за счет использования специально разработанных химических реагентов, которые вступают в реакцию только с исследуемым газом или газами. Когда молекулы газа пробы проходят через Chemcassette с помощью вакуумного насоса, они вступают в реакцию с сухими химическими реагентами и образуют окрашенное пятно, характерное только для этого газа. Интенсивность этого пятна пропорциональна концентрации газа-реагента, т. Е. Чем выше концентрация газа, тем темнее пятно. Путем тщательного регулирования как интервала отбора проб, так и скорости потока, с которым проба подается на Chemcassette, можно легко достичь уровней обнаружения до частей на миллиард (т. Е. 10 -9).
Интенсивность пятна измеряется с помощью электрооптической системы, которая отражает свет от поверхности подложки к фотоэлементу, расположенному под углом к источнику света. Затем, по мере появления пятна, этот отраженный свет ослабляется, и уменьшение интенсивности регистрируется фотодетектором в виде аналогового сигнала. Этот сигнал, в свою очередь, преобразуется в цифровой формат и затем представляется в виде концентрации газа с использованием созданной внутри калибровочной кривой и соответствующей библиотеки программного обеспечения.Составы Chemcassette обеспечивают уникальную среду обнаружения, которая не только быстрая, чувствительная и специфическая, но также является единственной доступной системой, которая оставляет вещественные доказательства (например, пятно на кассете), что произошла утечка или выброс газа.
Приборы для обнаружения горючих и токсичных газов обычно доступны в двух разных форматах: портативные, то есть точечные детекторы, и стационарные, стационарные мониторы. Какой из этих типов наиболее подходит для конкретного приложения, будет зависеть от нескольких факторов, в том числе от того, как часто к данной зоне обращается персонал, условия на площадке, постоянная или временная опасность, как часто требуется тестирование и, наконец, что не менее важно, наличие финансов.
Переносные приборы, вероятно, составляют почти половину всех современных электронных детекторов газа, используемых сегодня. В большинстве стран законодательство также требует их использования всеми, кто работает в замкнутых пространствах, таких как канализация, подземные телефонные и электрические каналы. Как правило, портативные детекторы газа компактны, прочны, водонепроницаемы и легки, их можно легко переносить или прикреплять к одежде. Они также полезны для определения точной точки утечки, которая была впервые обнаружена с помощью фиксированной системы обнаружения.
Переносные газоанализаторы выпускаются как одно- или многогазовые. Блоки с одним газом содержат один датчик для обнаружения определенного газа, в то время как блоки с несколькими газами обычно содержат до четырех различных датчиков газа (обычно кислородного, легковоспламеняющегося, окиси углерода и сероводорода). Ассортимент продукции варьируется от простых одноразовых устройств только для сигнализации до современных полностью конфигурируемых и обслуживаемых приборов с такими функциями, как регистрация данных, внутренний отбор проб насоса, процедуры автоматической калибровки и возможность подключения к другим устройствам.
Последние достижения в конструкции портативных газовых детекторов включают использование более прочных и легких материалов для их конструкции. Использование высокомощных микропроцессоров позволяет обрабатывать данные для самопроверки прибора, запускать операционное программное обеспечение, сохранять данные и выполнять процедуры автоматической калибровки. Модульная конструкция обеспечивает простое текущее обслуживание и ремонт. Новая технология аккумуляторов обеспечивает увеличенное время работы без подзарядки в более компактном и легком корпусе.
В будущих разработках, вероятно, будет внедрена интеграция других технологий, таких как GPS, bluetooth и голосовая связь, а также включение обнаружения газа в другое оборудование безопасности.
Североамериканская система сертификации, установки и проверки оборудования в опасных зонах включает в себя следующие элементы:
Коды установки Например, NEC, CEC
организации по разработке стандартов (SDO) Например, UL, CSA, FM
Национально признанные испытательные лаборатории (NRTL) Сторонние сертифицирующие организации, например ARL, CSA, ETI, FM, ITSNA, MET, UL
Инспекционные органы Напр. OSHA, IAEI, USCG
Коды установки в Северной Америке: NEC (Национальный электрический кодекс) для США и CEC (Канадский электротехнический кодекс) для Канады.В обеих странах эти руководства приняты и используются большинством органов власти в качестве окончательного стандарта по установке и использованию электротехнической продукции. Подробная информация включает в себя конструкцию оборудования, требования к характеристикам и установке, а также требования к классификации зон. С выпуском нового NEC теперь они почти идентичны.
Организации по разработке стандартов (SDO) работают с промышленностью над разработкой соответствующих общих требований к оборудованию. Некоторые SDO также являются членами технических комитетов, отвечающих за разработку и поддержание североамериканских норм установки для опасных зон.
Национально признанные испытательные лаборатории (NRTL) — это независимые сторонние центры сертификации, которые оценивают соответствие оборудования этим требованиям. Оборудование, испытанное и одобренное этими агентствами, пригодно для использования в соответствии со стандартами установки NEC или CEC.
В Соединенных Штатах Америки ответственным инспекционным органом является OSHA (Управление по охране труда и технике безопасности). В Канаде инспекционным органом является Совет по стандартам Канады.Для подтверждения соответствия всем национальным стандартам обе страны требуют дополнительных указаний на протестированные и одобренные продукты. Например, продукт, одобренный CSA по стандартам США, должен добавлять NRTL / C к символу CSA. В Канаде UL должен добавить маленькую букву c на свою этикетку, чтобы указать на соответствие всем канадским стандартам.
В большинстве стран за пределами Северной Америки используются стандарты IEC / CENELEC. МЭК (Международная электротехническая комиссия) установила широкие стандарты для оборудования и классификации областей.CENELEC (Европейский комитет по стандартизации в области электротехники) — это рационализаторская группа, которая использует стандарты IEC в качестве основы и гармонизирует их со стандартами всех стран-членов. Знак CENELEC принят во всех странах Европейского сообщества (ЕС).
ATEX = Взрывоопасные среды
С июля 2003 года действуют две Европейские директивы, в которых подробно излагаются обязательства производителей и пользователей в отношении конструкции и использования оборудования в опасных средах.
Директивы ATEX устанавливают МИНИМАЛЬНЫЕ стандарты как для Заказчика, так и для Производителя в отношении взрывоопасных сред. Работодатель несет ответственность за проведение оценки риска взрыва и принятие необходимых мер для его устранения или снижения.
Директива ATEX 94/9 / EC, статья 100a
Статья 100a описывает обязанности производителя:
Требования к оборудованию и защитным системам, предназначенным для использования в потенциально взрывоопасных средах (например,г. Детекторы газа).
Требования к устройствам безопасности и управления, предназначенные для использования вне потенциально взрывоопасных сред, но необходимые для безопасного функционирования оборудования и защитных систем (например, контроллеров).
Классификация групп оборудования по категориям
Основные требования к здоровью и безопасности (EHSR). Относительно проектирования и изготовления оборудования / систем
Для соответствия директиве ATEX оборудование должно:
иметь знак CE.
имеют необходимые сертификаты для опасных зон.
соответствует признанным стандартам производительности, например EN 61779-1: 2000 для детекторов горючих газов.
Не все участки промышленного предприятия или участка считаются одинаково опасными. Например, подземная угольная шахта всегда считается зоной максимального риска, потому что всегда может присутствовать газообразный метан. С другой стороны, завод, на котором метан время от времени хранится в резервуарах для хранения, будет считаться потенциально опасным только в районе, окружающем резервуары или любые соединительные трубопроводы.В этом случае необходимо принимать меры предосторожности только в тех областях, где можно обоснованно ожидать утечки газа.
Поэтому, чтобы ввести в отрасль некоторый регулирующий контроль, определенные области (или зоны) были классифицированы в соответствии с их предполагаемой вероятностью опасности. Три зоны классифицируются как:
ЗОНА 0
В которой взрывоопасная смесь газа и воздуха присутствует постоянно или длительное время
ЗОНА 1
В которой при нормальной работе установки вероятно образование взрывоопасной смеси газа и воздуха
ЗОНА 2
В котором образование взрывоопасной смеси газа и воздуха при нормальной эксплуатации маловероятно
Для обеспечения безопасной эксплуатации электрического оборудования в огнеопасной атмосфере в настоящее время введено несколько стандартов проектирования.Эти стандарты проектирования должны соблюдаться производителем оборудования, продаваемого для использования во взрывоопасных зонах, и должны быть сертифицированы как отвечающие стандарту, соответствующему его использованию. Точно так же пользователь несет ответственность за то, чтобы во взрывоопасной зоне использовалось только правильно разработанное оборудование.
Для газоанализатора два наиболее широко используемых класса конструкции электробезопасности: взрывобезопасность (иногда называемая взрывозащищенной и обозначается символом Ex d) и искробезопасность с символом Ex i.
Взрывобезопасный аппарат спроектирован таким образом, чтобы его корпус был достаточно прочным, чтобы выдерживать внутренний взрыв горючего газа без повреждений. Это могло произойти в результате случайного воспламенения взрывоопасной топливно-воздушной смеси внутри оборудования. Поэтому размеры любых зазоров во взрывозащищенном корпусе или коробке (например, фланцевое соединение) должны быть рассчитаны таким образом, чтобы пламя не могло распространиться во внешнюю атмосферу.
Искробезопасное устройство спроектировано таким образом, чтобы максимальная внутренняя энергия устройства и соединительной проводки была ниже той, которая потребовалась бы для возникновения воспламенения от искры или нагрева, если бы произошла внутренняя неисправность или неисправность любого подключенного оборудования.Существует два типа искробезопасной защиты. Самым высоким является Ex ia, который подходит для использования в зонах 0, 1 и 2, и Ex ib, который подходит для использования в зонах 1 и 2. Взрывозащищенное оборудование можно использовать только в зонах 1 или 2.
Повышенная безопасность (Ex e) — это метод защиты, при котором применяются дополнительные процедуры для повышения безопасности электрического оборудования. Он подходит для оборудования, в котором никакие части не могут вызывать искрение или дугу или превышать предельную температуру при нормальной эксплуатации.
Другой стандарт, Encapsulation (Ex m), — это средство достижения безопасности путем герметизации различных компонентов или полных цепей. Некоторые продукты, доступные в настоящее время, получают сертификат безопасности благодаря использованию комбинации конструкций безопасности для отдельных деталей. Например. Ex e для клеммных колодок, Ex i для корпусов схем, Ex m для герметизированных электронных компонентов и Ex d для камер, которые могут содержать опасный газ.
В качестве помощи при выборе оборудования для безопасного использования в различных условиях окружающей среды в настоящее время широко используются два обозначения: группа аппаратов и температурная классификация для определения их ограничений.
Согласно стандарту № EN50014 Европейского комитета по электрическим стандартам (т.е. Comite Europeen de Normalization Electrotechnique или CENELEC), оборудование для использования во взрывоопасных средах делится на две группы аппаратов:
Группа I
для шахт, чувствительных к рудничному газу (метану)
Группа II
для мест с потенциально взрывоопасной атмосферой, кроме шахт I группы
Группа II явно охватывает широкий спектр потенциально взрывоопасных сред и включает множество газов или паров, которые представляют собой самые разные степени опасности.Следовательно, чтобы более четко разделить различные конструктивные особенности, требуемые при использовании в конкретном газе или паре, газы Группы II подразделяются на подгруппы, как указано в таблице. Ацетилен часто считается настолько нестабильным, что указывается отдельно, хотя он все еще входит в группу газов II. Более полный перечень газов можно найти в Европейском стандарте EN50014.
Рейтинг температурного класса для защитного оборудования также очень важен при выборе устройств для обнаружения газа или смеси газов.(В смеси газов всегда рекомендуется брать наихудший вариант для любого из газов в смеси). Температурная классификация относится к максимальной температуре поверхности, допускаемой для устройства. Это необходимо для того, чтобы не превышать температуру воспламенения газов или паров, с которыми он вступает в контакт.
Диапазон варьируется от T1 (450C) до T6 (85C). Сертифицированное оборудование испытывается в соответствии с указанными газами или парами, в которых оно может использоваться.Группа аппаратов и температурная классификация указываются в сертификате безопасности и на самом аппарате.
Северная Америка и МЭК едины в своих температурах или Т-кодах. Однако, в отличие от IEC, Северная Америка включает в себя возрастающие значения, как показано напротив.
Кодированные классификации в настоящее время широко используются для обозначения степени защиты корпуса от проникновения жидкостей и твердых материалов. Эта классификация также охватывает защиту людей от контакта с любыми токоведущими или движущимися частями внутри корпуса.Следует помнить, что это дополняет, а не альтернатива классификациям защиты для электрического оборудования, используемого во взрывоопасных зонах.
В Европе обозначение, используемое для обозначения защиты от проникновения, состоит из букв IP, за которыми следуют два характеристических номера, которые указывают степень защиты. Первая цифра указывает на степень защиты людей от контакта с токоведущими или движущимися деталями внутри, а вторая цифра показывает защиту корпуса от проникновения воды.Например, корпус со степенью защиты IP65 обеспечит полную защиту от прикосновения к токоведущим или движущимся частям, от проникновения пыли и будет защищен от попадания брызг или струи воды. Это было бы подходящим для использования с оборудованием для обнаружения газа, таким как контроллеры, но следует позаботиться о том, чтобы обеспечить соответствующее охлаждение электроники. Двухзначный IP-рейтинг — это краткая форма, более часто используемая в Великобритании. Полная международная версия имеет три цифры после IP, а не две, например.г. IP653. Третья цифра — ударопрочность. Значения чисел приведены в следующей таблице.
Сертификация в основном связана с безопасностью продукта в рабочей среде, то есть тем, что он сам по себе не создает опасности. Процесс сертификации (особенно в Европе с введением стандарта ATEX, касающегося устройств, связанных с безопасностью) теперь перешел на измерение / физические характеристики продукта. SIL добавляет еще один аспект, заботясь о безопасности продукта с точки зрения возможности выполнять свои функции безопасности, когда это необходимо (см. Требования производителей IEC 61508).Это становится все более востребованным, поскольку проектировщики и операторы установок должны проектировать и документировать свои автоматизированные системы безопасности (см. Требования пользователей IEC 61511).
Отдельные стандарты, применимые к конкретным типам оборудования, разрабатываются на основе IEC61508. Соответствующим стандартом для газоаналитического оборудования является EN50402: 2005 Электрическое оборудование для обнаружения и измерения горючих или токсичных газов, паров или кислорода. Требования к функциональной безопасности стационарных систем обнаружения газов.
Управление безопасностью связано с уменьшением рисков. У всех процессов есть фактор риска. Цель — снизить риск до 0%. На самом деле это невозможно, поэтому установлен приемлемый уровень риска, который является настолько низким, насколько это практически целесообразно (ALARP). Безопасное проектирование и технические характеристики станции являются основным фактором снижения риска. Безопасные эксплуатационные процедуры дополнительно снижают риск, как и комплексный режим технического обслуживания. E / E / PES (электрическая / электронная / программируемая электронная система) — это последняя линия защиты в предотвращении несчастных случаев.SIL — это измеримая мера безопасности E / E / PES. В типичных приложениях это относится к системам F&G — детекторам, логическим преобразователям и срабатыванию / оповещению безопасности.
Признано, что все оборудование имеет режимы отказа. Ключевым аспектом является способность определять, когда произошел сбой, и предпринимать соответствующие действия. В некоторых системах для сохранения функции может применяться избыточность. В других случаях с тем же эффектом может использоваться самопроверка. Основная цель проекта — избежать ситуации, когда неисправность, мешающая системе выполнять свои функции безопасности, остается незамеченной.Есть важное различие между надежностью и безопасностью. Продукт, который кажется надежным, может иметь невыявленные режимы отказа, тогда как часть оборудования, которая, кажется, объявляет большое количество отказов, может быть более безопасным, поскольку оно никогда / редко находится в состоянии, когда оно не может выполнять свою функцию или отказывалось заявить о своей неспособности сделать это.
Определено 4 уровня SIL. Как правило, чем выше уровень SIL, тем больше разрешенных режимов отказа. Для противопожарных и газовых систем уровни определяются как средняя вероятность отказа от выполнения намеченной функции по запросу.
Многие современные продукты для обнаружения пожара и газа были разработаны задолго до введения SIL, и поэтому при индивидуальной оценке могут достигать только низкого уровня SIL или его отсутствия. Эту проблему можно преодолеть с помощью таких методов, как уменьшение интервалов контрольных испытаний или комбинирование систем с различными технологиями (и, следовательно, устранение общих отказов) для повышения эффективного уровня SIL.
Наиболее распространенный метод, используемый для непрерывного контроля утечки опасных газов, — это размещение ряда датчиков в местах, где наиболее вероятно возникновение утечек.Затем они часто подключаются электрически к многоканальному контроллеру, расположенному на некотором расстоянии в безопасной, свободной от газа зоне, с устройствами отображения и сигнализации, устройствами записи событий и т. Д. Это часто называют системой с фиксированной точкой. Как следует из названия, он постоянно расположен в этом районе (например, морская платформа, нефтеперерабатывающий завод, лабораторный холодильный склад и т. Д.).
Сложность любой системы обнаружения газа зависит от того, для чего будут использоваться данные. Регистрация данных позволяет использовать информацию для выявления проблемных областей и помощи в реализации мер безопасности.Если система будет использоваться только для предупреждений, то выходные данные системы могут быть простыми, и хранение данных не требуется. Поэтому при выборе системы важно знать, как будет использоваться информация, чтобы можно было выбрать правильные компоненты системы. При мониторинге токсичных газов использование многоточечных систем быстро продемонстрировало их потенциал для решения широкого круга проблем воздействия на рабочем месте и неоценимо как для выявления проблем, так и для информирования работников и руководства о концентрациях загрязняющих веществ на рабочем месте.
При проектировании многоточечных систем особое внимание следует уделять различным компонентам и их взаимосвязям. Например, при использовании каталитических датчиков обнаружения электрические кабельные соединения с датчиками будут иметь три жилы, каждая размером 1 мм в квадрате, несущие не только выходной сигнал, но и питание электрической мостовой схемы, которая расположена у датчика для уменьшения падение напряжения сигнала по кабелям.
В случае систем мониторинга токсичных (и некоторых легковоспламеняющихся) газов пробы атмосферы часто отбираются в местах, удаленных от установки, и газы всасываются насосами к датчикам через ряд узкоствольных трубок из синтетического материала.Тщательная разработка таких систем будет включать выбор насосов и трубок подходящего размера, устройства для последовательного отбора проб для отбора проб из каждой трубки по очереди и фильтров для предотвращения попадания твердых частиц или воды, перекрывающих поток газа.
Размер отверстия трубки может иметь решающее значение, поскольку он должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить быстрое время срабатывания насосов стандартного размера, но в то же время не должен быть настолько большим, чтобы допускать чрезмерное разбавление пробы воздухом. Каждая точка отбора проб должна быть подключена к отдельной трубке, и если несколько точек подключены к одному центральному датчику, необходимо будет продувать датчик чистым воздухом между пробами.
Контроллеры, используемые в фиксированных системах, могут быть расположены централизованно или распределены в различных точках объекта в соответствии с требованиями приложения. Они входят в состав панели управления и могут иметь одноканальную конфигурацию (т. Е. Одна плата управления на датчик) или многоканальную конфигурацию, причем последняя полезна там, где важны ограничения по мощности, пространству или стоимости.
Блоки управления включают в себя измеритель на передней панели или ЖК-дисплей для индикации концентрации газа на каждом датчике, а также обычно имеют внутренние реле для управления такими функциями, как сигнализация, неисправность и отключение.Количество доступных уровней аварийной сигнализации варьируется в зависимости от контроллера, но обычно можно установить до трех уровней, в зависимости от законодательных требований или методов работы в отрасли. Другие полезные функции включают блокировку и сброс аварийных сигналов, индикацию выхода за пределы диапазона и аналоговые выходы 4-20 мА. Часто цифровые выходы также доступны для подключения контроллера к DCS / BMS. Важно помнить, что основной целью системы обнаружения газа является обнаружение увеличения концентрации газа до того, как она достигнет опасного уровня, и инициирование процесса смягчения последствий для предотвращения возникновения опасности.Если концентрация газа продолжает приближаться к опасному уровню, включаются аварийные сигналы исполнительного отключения и предупреждения об опасности. Недостаточно просто зарегистрировать событие или измерить уровни газа, воздействию которых подвергся персонал.
Кабели и соединительные коробки
В типичной промышленной системе обнаружения газа, такой как только что описанная, датчики расположены в нескольких стратегических точках вокруг завода и на разном расстоянии от контроллера. При установке электрических подключений к контроллеру важно помнить, что каждый кабель датчика будет иметь разное электрическое сопротивление контура в зависимости от его длины.В случае детекторов с постоянным напряжением процесс калибровки потребует присутствия человека как у полевого датчика, так и у контроллера. При использовании детекторов постоянного тока или детекторов с локальным передатчиком калибровка полевого устройства может выполняться отдельно от калибровки контроллера.
Кабели датчиков защищены от внешних повреждений путем пропускания их через металлические каналы или с помощью подходящего кабеля с механической защитой. На каждом конце кабеля должны быть установлены защитные сальники, а датчик монтируется в распределительной коробке, чтобы облегчить создание простых, чистых концевых муфт с низким сопротивлением.Также очень важно убедиться, что все размеры сальников и резьба винтов совместимы с распределительной коробкой и внешним диаметром используемых кабелей. Следует использовать подходящую уплотнительную шайбу, чтобы обеспечить защиту от атмосферных воздействий между детектором и распределительной коробкой. Также следует помнить, что производители датчиков обычно указывают максимальное сопротивление контура (а не сопротивление линии) своих соединений датчика при предоставлении информации для расчета диаметров жил кабеля для установки.
Расположение датчиков
Сколько детекторов мне нужно? и где мне их найти? Это два наиболее часто задаваемых вопроса о системах обнаружения газов и, вероятно, два из них, на которые сложно ответить. В отличие от других типов детекторов, связанных с безопасностью, таких как детекторы дыма, расположение и количество детекторов, необходимых для различных приложений, четко не определены.
Значительные рекомендации доступны из таких стандартов, как EN50073 Руководство по выбору, установке, использованию и техническому обслуживанию оборудования для обнаружения и измерения горючих газов или кислорода.Подобные международные своды правил, например, Там, где это применимо, можно использовать Национальный электрический кодекс (NEC) или Канадский электротехнический кодекс (CEC). Кроме того, некоторые регулирующие органы публикуют спецификации, содержащие минимальные требования к обнаружению газа для конкретных приложений. Эти ссылки полезны, но имеют тенденцию быть либо очень общими и, следовательно, слишком общими в деталях, либо специфическими для приложения и, следовательно, неуместными в большинстве приложений.
Размещение детекторов должно определяться по советам экспертов, обладающих специальными знаниями в области рассеивания газа, экспертов, обладающих знаниями о системе технологической установки и задействованном оборудовании, а также по вопросам безопасности и инженерного персонала.Достигнутая договоренность о местонахождении детекторов также должна быть зафиксирована.
Детекторы следует устанавливать там, где наиболее вероятно присутствие газа. Места, требующие максимальной защиты на промышленном предприятии, — это газовые котлы, компрессоры, резервуары для хранения под давлением, баллоны или трубопроводы. Наиболее вероятны утечки: клапаны, манометры, фланцы, тройники, заправочные или сливные соединения и т. Д.
Существует ряд простых и довольно часто очевидных соображений, которые помогают определить местоположение детектора:
Для обнаружения газов, которые легче воздуха (например.г. Метан и аммиак) детекторы следует устанавливать на высоком уровне и желательно использовать собирающий конус.
Для обнаружения газов тяжелее воздуха (например, бутана и диоксида серы) детекторы следует устанавливать на низком уровне.
Учитывайте, как может вести себя выходящий газ из-за естественных или вынужденных воздушных потоков. При необходимости установите детекторы в вентиляционные каналы.
При обнаружении извещателей учитывать возможные повреждения, вызванные природными явлениями, например, дождь или наводнение. Для извещателей, устанавливаемых на открытом воздухе, предпочтительно использовать блок защиты от атмосферных воздействий.
Используйте солнцезащитный козырек для извещателя при размещении извещателя в жарком климате и под прямыми солнечными лучами.
Учитывайте условия процесса. Бутан и аммиак, например, обычно тяжелее воздуха, но если они выбрасываются из технологической линии, которая находится при повышенной температуре и / или под давлением, газ может подниматься, а не падать.
Детекторы
должны располагаться немного назад от частей высокого давления, чтобы позволить образовываться газовым облакам. В противном случае любая утечка газа может пройти мимо высокоскоростной струи и не будет обнаружена.
Рассмотрите простоту доступа для функционального тестирования и обслуживания.
Извещатели
следует устанавливать в указанном месте так, чтобы извещатель был направлен вниз. Это гарантирует, что пыль или вода не будут собираться на передней части сенсора и не останавливать попадание газа в детектор.
При размещении инфракрасных устройств с открытым оптическим трактом важно убедиться в отсутствии постоянного затемнения или блокировки ИК-луча. Возможна краткосрочная блокировка из-за транспортных средств, персонала площадки, птиц и т. Д.
Убедитесь, что конструкции, на которых монтируются устройства с открытым трактом, прочные и не подвержены вибрации.
Способы установки
По существу, во всем мире используются три метода установки электрического оборудования во взрывоопасных зонах:
1. Кабель с непрямым вводом 2. Кабель с прямым вводом 3. Кабельный канал
Кабельные системы
Они в основном используются в Европе (хотя электрические нормы США и Канады включают кабели с металлической оболочкой и с минеральной изоляцией для использования в Class 1 Div 1 или Zone 1).Стандарты взрывозащиты гласят, что необходимо использовать кабельные системы с подходящей механической защитой. Кабель часто армирован стальной проволокой (SWA), если он используется в областях, где могут возникнуть механические повреждения, или его можно прокладывать в защитном кабелепроводе, открытом с обоих концов. Сертифицированные кабельные вводы используются для безопасного подключения кабеля к корпусу.
Непрямой кабельный ввод
Косвенный вход в зону клемм повышенной безопасности Ex e. Линейные барьеры используются на проводах между клеммной камерой и основным корпусом.Установщику нужен только открытый доступ к клеммной коробке, но не к взрывонепроницаемой оболочке.
Прямой кабельный ввод
Прямой ввод осуществляется во взрывонепроницаемую оболочку. Могут использоваться только специально сертифицированные сальники. Тип и конструкция кабеля должны быть тщательно подобраны к правильному типу сальника. Целостность защиты зависит от правильной установки установщиком.
Трубопровод
Кабелепровод — это основной способ установки во взрывоопасных зонах США.Электрические провода проходят как отдельные провода внутри закрытых металлических трубок. Трубки соединяются с корпусами с помощью штуцеров и должны иметь уплотнение в пределах 18 дюймов от каждой точки входа. Вся система трубопроводов взрывозащищена.
Жизненно важной частью обеспечения правильной работы стационарного и переносного газоанализатора является периодическое обслуживание, техническое обслуживание и калибровка. В отличие от некоторых других типов оборудования, связанного с безопасностью (например, обнаружения пожара), для обнаружения газа нет специального законодательства или четких инструкций, определяющих, как часто его следует обслуживать.В соответствующих документах просто указано, что осмотр и техническое обслуживание должны часто проводиться компетентным, обученным персоналом и в соответствии с рекомендациями производителя.
Области применения обнаружения газа сильно различаются, и поэтому влияют факторы, влияющие на частоту обслуживания, необходимого для обеспечения надлежащей работы. Важно, чтобы для оборудования был установлен подходящий период обслуживания с учетом уникального набора факторов для каждого отдельного приложения.
Традиционно у пользователей детекторов газа были свои собственные сервисные службы, которые отвечали за обслуживание, техническое обслуживание и калибровку их оборудования для обнаружения газов, а также другого оборудования, связанного с безопасностью.Все чаще многие пользователи предпочитают отдавать часть или всю эту функцию на аутсорсинг, чтобы сократить фиксированные затраты и в то же время гарантировать, что за нее несут ответственность люди, обладающие специальными знаниями в области оборудования.
Кроме того, ведущие компании по обнаружению газа все чаще предлагают услуги оборудования для обнаружения газа сторонних производителей, а также свое собственное. Поскольку пользователи продолжают требовать повышения эффективности от внешних поставщиков, тенденция в будущем, вероятно, потребует от компаний, занимающихся обнаружением газов, предлагать комплексное обслуживание и техническое обслуживание полных систем безопасности.
Сервисные отделы компании по обнаружению газа должны также предлагать другие услуги, включая обследование площадки, установку, ввод в эксплуатацию и обучение. Консультации экспертов по обнаружению газов при проведении обследования площадки помогают выбрать наиболее подходящие технологии обнаружения и наиболее подходящие места расположения детекторов. Установка должна выполняться в соответствии с местными, местными или национальными правилами и законодательством.
Правильный ввод системы в эксплуатацию гарантирует, что она полностью функционирует, как задумано, и точно обнаруживает газовые опасности.Многие компании требуют, чтобы сотрудники, использующие персональное оборудование для обнаружения газов или работающие в зонах, где установлены стационарные системы, были официально обучены использованию и текущему обслуживанию оборудования. Отделы сервисного обучения должны иметь возможность предлагать сертифицированные учебные курсы, предназначенные для удовлетворения всех уровней способностей, от базовых принципов обнаружения газа до продвинутых специально разработанных технических курсов.
Некоторые детекторы газа теперь предлагают интеллектуальные датчики, которые предварительно откалиброваны и могут быть просто установлены и использованы без необходимости дополнительной калибровки и настройки в полевых условиях.Дополнительное использование искробезопасной (искробезопасной) конструкции также позволяет производить горячую замену этих датчиков без необходимости отключения питания от детектора. Другие недавние нововведения включают использование подпрограмм автокалибровки, в которых пользователю предлагается выполнить последовательность этапов калибровки на экране, что обеспечивает правильную настройку. Все эти нововведения помогают свести к минимуму время обслуживания, обеспечивая при этом точную калибровку детектора.
Модульная конструкция современных газоанализаторов обеспечивает более эффективное обслуживание.Замена модулей, а не обслуживание / ремонт на уровне компонентов, значительно сокращает время выполнения работ и, следовательно, время простоя системы. Экономия на масштабе, достигаемая за счет обслуживания на уровне модуля тома, также позволяет снизить общие затраты на обслуживание.
Управление и эксплуатация центробежных насосов — запуск, останов, самовсасывание и кавитация — решение для цистерны химовозов
Эксплуатация центробежных насосов
Во время работы необходимо учитывать преобладающие условия всасывания и нагнетания в отношение к эксплуатационным характеристикам насосов.Это особенно важно при эксплуатации грузовые насосы, у которых номинальная мощность достигается при относительно высоком общем напоре. Операция по эти насосы с низким общим напором могут значительно превышать номинальную производительность насосов и вызывать чрезмерные скорости жидкости в трубопроводных системах.

Рис: Центробежный насос
Нагнетательные клапаны
Управление центробежным насосом может быть достигнуто путем регулировки нагнетательного клапана насоса и / или ограничение скорости насоса.Клапан управления нагнетанием выполняет три основные функции:
Они могут использоваться для регулирования производительности насосов переменной и постоянной скорости, а также для предотвращать перегрузку в насосах с постоянной скоростью.
Могут использоваться вместе с самовсасывающими системами для обеспечения самовсасывания. возможность центробежных насосов.
Их можно использовать для уменьшения производительности насоса и, таким образом, уменьшения чистой Требуется положительная всасывающая головка.
Самовсасывающий
В самовсасывающей системе выпускной регулирующий клапан выполняет две функции: —
За счет ограничения производительности насоса напор искусственно поднимается до уровня выше нормы сопротивление системы разряда при данной пропускной способности.
Производительность снижается до уровня, равного или ниже естественного потока жидкости к насосу, поэтому кавитация не происходит, т.е. поток жидкости в всасывающий патрубок резервуара точно соответствует производительности насоса.
Производительность центробежного насоса снижается, если перекачиваемая жидкость захватывает газ. Ручное согласование входа и выхода насоса затруднено, и без внешней помощи всасывание невозможно. восстанавливается после того, как звук будет раскрыт и воздух попадет во всасывающий трубопровод. Это для по этой причине обычно устанавливаются отдельные системы зачистки поршневого насоса.
Центробежные насосы можно сделать самовсасывающими, если из перекачиваемой жидкости удалить воздух или газ. до того, как он попадет на всасывание насоса.Нагнетательный клапан на насосе выполняет важную функцию. во время этого процесса путем согласования скорости нагнетания насоса с естественным потоком жидкости в насос всасывающий. Последовательность событий такова:
Напряжение начинается, насос и сепаратор заполняются маслом.
Вакуумный насос и клапан в линии отбора газа отключаются поплавковым выключателем в насосе разделитель.
Нагнетательный клапан полностью открыт, система управления реагирует на уровень в сепараторе.
Уровень в резервуаре опускается до точки, при которой уровень сепаратора начинает падать, в результате чего вакуумный насос начать отвод газов, заполняющих верхнюю часть сепаратора, предотвращая кавитацию. В извлеченные газы сбрасываются в отстойный резервуар.
Когда уровень в сепараторе падает, система управления частично закрывает нагнетательный клапан на насосе для уменьшения производительности насоса.
Таким образом, операция выгрузки и зачистки может продолжаться, при этом выпускной клапан постепенно закрывается, поскольку вакуумные насосы должны работать интенсивнее, чтобы сепаратор оставался заполненным.
Кавитация
Насос считается кавитационным, когда давление на всасывании насоса упало до такой степени, что в перекачиваемой жидкости образуются пузырьки пара.
В центробежном насосе пузырьки могут образовываться с большой скоростью на всасывании насоса и могут переноситься в области более высокого давления внутри насоса. Затем пузырьки быстро схлопываются и в процесс разрушения создает эффект молотка. Этот эффект, хоть и минутный, но часто повторяемый, может вызвать повреждение насоса.Остаточные эффекты кавитации, а также сама кавитация, может быть проблемой и включать: —
Эрозия металлических поверхностей, которая, если она серьезна, может вызвать нарушения потока.
Вибрация, которая может привести к повреждению насоса или, чаще, подключенного оборудования с насосом и установкой.
В центробежных насосах нельзя допускать кавитации.
Запуск и останов насосов
При работе с парогидроэлектрическими или электрическими грузовыми насосами: процедуры должны соблюдаться:
Дежурный инженер должен быть уведомлен о запуске или остановке грузовых насосов.
Насосное отделение необходимо проверить как можно скорее после запуска любого насосного агрегата.
Из корпуса насоса необходимо удалить воздух или газ и заполнить жидкостью перед запуском насос.
Пуск паровых центробежных насосов производится в соответствии с инструкции производителя, и за ними внимательно следит дежурный инженер.
Центробежные насосы не могут работать с частотой вращения выше минимальной, пока дежурный инженер не убедится. с рабочим состоянием привода.
Центробежные насосы с паровым приводом должны запускаться при закрытом нагнетательном клапане. Однажды насос вращается, клапан следует открывать постепенно, поскольку насос медленно поднимается до желаемая рабочая скорость.
Центробежные насосы с электрическим приводом, работающие с постоянной скоростью, должны запускаться против закрытый нагнетательный клапан. После того, как насос заработает, необходимо открыть нагнетательный клапан. пока не будет достигнуто желаемое давление нагнетания.
Останов паровых центробежных насосов должен производиться дежурным инженером, однако обычная остановка может быть выполнена с помощью пульта дистанционного управления, предварительно уведомив об этом. передан дежурному инженеру.
Остановка насосов с электрическим приводом может производиться из диспетчерской. Перед остановкой насоса необходимо снизить нагрузку на насос путем включения на нагнетательном клапане. Дежурный инженер всегда должен быть предупрежден о том, что такой насос останавливается, чтобы он мог контролировать электростанцию, поскольку электрическая нагрузка изменения.
Аварийная остановка насосов
Аварийная остановка грузовых насосов должна выполняться любыми средствами управления самый доступный.Весь персонал, задействованный в грузовых операциях, должен знать местонахождение аварийные отключения / остановки грузового насоса.
Дополнительная информация
Параметры работы насосов — риск перегрузки или недогрузки грузового насоса
Риск и опасность химического загрязнения на борту
Транспортировка, подключение и использование грузовых шлангов
Порядок эксплуатации и технического обслуживания PV-клапанов
Управление и эксплуатация центробежных насосов
Как проверить среду резервуара перед входом?
Как определить уровень жидкости в химической емкости
Меры противодействия протечкам в грузовых магистралях
Существует множество причин, которые могут привести к отказу грузовой линии на борту танкера-химовоза.Гальваническая коррозия в грузовых и зачистных трубопроводах может вызвать несколько утечек. Один из источников коррозии трубопроводов. изменение коррозионной стойкости в соседних точках трубопровода.

Контрольный список для работы с опасными жидкими химикатами наливом
Имеется ли информация, дающая необходимые данные для безопасной обработки груза, и, если применимо, предоставлена производителем сертификат ингибирования имеется? Информация о продукте, с которым предстоит работать, должна быть доступна на борту судна и на берегу до и во время операции.

Рекомендуемое оборудование для контроля температуры на борту
Датчики температуры установлены таким образом, чтобы можно было контролировать температуру груза, особенно там, где это требуется Кодексом IBC. Важно знать температуру груза, чтобы иметь возможность рассчитать вес груза на борту, и потому что резервуары или их покрытия часто имеют максимальный температурный предел. Многие грузы чувствительны к температуре и могут быть повреждены из-за перегрева или затвердевания.Также могут быть установлены датчики для контроля температуры конструкции вокруг грузовой системы.

Практический пример решения задач по очистке резервуаров
Очистка резервуаров необходима на химовозе, но она должна быть признана потенциально опасной операцией, и на протяжении всего процесса следует соблюдать строгие меры предосторожности. Наряду с дегазацией, это, вероятно, самая опасная операция, которая обычно выполняется на танкере-химовозе.
Предварительная очистка / мойка грузовых танков

Предварительная очистка / мойка грузовых танков
Промывка грузов разных сортов является наиболее частой причиной очистки танков.В большинстве грузовых операций на танкерах-химовозах эта очистка может состоять не более чем из простой мойки горячей или холодной морской водой. Простая промывка водой будет рассеивать многие типы химикатов и оказалась эффективной для чистых нефтепродуктов, таких как газойль и керосин.

Окончательная очистка грузовых танков перед погрузкой
Используемый метод окончательной очистки зависит как от предыдущего груза, так и от груза, который будет загружен. Как правило, перед загрузкой резервуары и трубопроводы должны быть полностью осушены от воды или остатков.Дно емкостей, возможно, придется просушить ветошью.

Опасности при очистке и хранении резервуаров
Определенные вещества действуют на ткани локально как раздражитель (масло скорлупы кешью) или вызывают серьезные повреждения глаз, кожи или слизистых оболочек (например, сильные кислоты и едкие вещества). Другие вещества могут абсорбироваться при контакте с кожей без местного воздействия (например, нитробензол, анилин).

Испытания танков и грузов
Наиболее распространенные испытания и проверки нефтяных и химических грузов включают испытание стенок танков на чистоту.Испытания обычно проводятся независимыми инспекторами, которые, согласно местной практике или письменному соглашению в чартере, принимаются грузоотправителем, получателем и владельцем.

Разное

Тип клапана	Обслуживание и функции
Тип клапана	IoS	ТН	PR	постоянного тока
Ворота	ДА	НЕТ	НЕТ	НЕТ
Глобус	ДА	ДА	НЕТ	ДА (примечание 1)
Чек	(примечание 2)	НЕТ	НЕТ	НЕТ
Остановить проверку	ДА	НЕТ	НЕТ	НЕТ
Бабочка	ДА	ДА	НЕТ	НЕТ
Мяч	ДА	(примечание 3)	НЕТ	ДА (примечание 4)
Заглушка	ДА	(примечание 3)	НЕТ	ДА (примечание 4)
Диафрагма	ДА	НЕТ	НЕТ	НЕТ
Предохранитель	НЕТ	НЕТ	ДА	НЕТ