Автоматизированные системы контроля воздушной среды производственных помещений завода и помещений мест хранения опасных веществ
Объектом автоматизации при создании системы мониторинга является процесс проведения измерений данных о концентрации вредных веществ в воздушной среде, а также данных о радиационной обстановке на промплощадке, рабочей зоне и местах хранения опасных химических и радиоактивных веществ.
Автоматизированные системы контроля воздушной среды производственных помещений завода и помещений мест хранения опасных веществ обеспечивают:
- получение информации о концентрации вредных веществ в воздушной среде производственных помещений при нормально протекающем технологическом процессе производства;
- обнаружение отклонения от технологического процесса или процесса хранения, выразившееся в повышении концентрации вредных веществ в воздушном пространстве цеха;
- представление информации в наглядном, удобном виде на рабочих местах оператора и мониторах должностных лиц;
- сравнение измеренных параметров вредных веществ с контрольными уровнями и выдача предупредительного сигнала, если измеренные параметры превышают контрольный уровень;
- автоматическое ведение журнала событий;
- автоматическое диагностирование технических средств системы.
Системами химического контроля отслеживается наличие:
- хлора Cl2, аммиака NH3, сероводорода H2S;
- оксидов: углерода CO, азота NO, NO2, серы SO2;
- отравляющих и взрывчатых газов.
Системами радиационного контроля отслеживается:
- мощность дозы гамма- излучения;
- О.А. альфа — излучающих аэрозолей;
- поток нейтронного излучения.
Для контроля концентраций вредных химических веществ в воздухе производственных помещений и мест хранения опасных веществ используются газоанализаторы Polytron 7000 фирмы Dräger, Германия. К одной станции сбора данных можно подключить до 32 газоанализаторов, распределенных по точкам контроля на расстоянии до 800 м. Информация об измеренных на постах контроля параметрах передается по цифровым каналам связи на сервер баз данных (СБД) верхнего уровня. Станция сбора данных может работать автономно от верхнего уровня системы.
Контроль концентрации веществ осуществляется в диапазоне от 0,8 до 7 ПДК (максимальная разовая) воздуха рабочей зоны.
Принцип действия газоанализаторов – электрохимический, основанный на применении электрохимических сенсоров, на электродах которых протекает окислительно-восстановительная реакция определяемого вещества. Значение возникающего потенциала определяется концентрацией измеряемого вещества.
Конструктивно, датчик состоит из измерительной головки Polytron 7000 и электрохимического сенсора, который подключается к датчику через байонетный разъём.
Выбор сенсора определяет вещество, измеряемое газоанализатором. К газоанализатору могут быть подключены различные сенсоры (по одному) производства фирмы Drager Safety.
Датчики имеют дисплей для непрерывного отображения концентрации измеряемого компонента и выдачи предупреждающих сообщений о превышении заданных порогов, а также сообщений диагностического характера (датчик обеспечивает автоматическую самодиагностику).
В комплектацию сенсоров входят селективные и противопылевые фильтры, обеспечивающие очистку воздуха пробы от пыли и мешающих компонентов, для увеличения срока службы электрохимических сенсоров.
Газоанализаторы Polytron обеспечивают измерение концентраций вредных веществ в миллионных объёмных долях (ppm). Пересчет объёмных концентраций в массовые значения (мг/м3) обеспечивается программным обеспечением внешних контроллеров, с учётом молярной массы контролируемых веществ.
| Измеряемый газ | Диапазон измерения, мг/м3 | Погрешность измерения |
|---|---|---|
| SO2 | 1,3 – 266 | ±20% |
| NH3 | 3,5 – 141 | ±20% |
| NO2 | 0,6 – 19 | ±20% |
| HCl | 1,5 – 46 | ±20% |
| HF | 0,4 – 25 | ±20% |
Задача «Измерение и контроль мощности — излучения в помещениях» реализуется следующими техническими средствами:
- Блок детектирования МЭД -излучения;
- Блок оптико-акустической сигнализации;
Задача выполняется непрерывно. Блок детектирования измеряет значение мощности эквивалентной дозы (МЭД) гамма-излучения в диапазоне от 0,1 мкЗв/ч до 10 Зв/ч. Диапазон энергий регистриремого нейтронного излучения от 0,05 до 3,0МэВ Измеренное значение МЭД сравнивается с порогами предупредительной и аварийной сигнализации в блоке обработки информации. При превышении порогов сигнализации, на оптико-акустический сигнализатор выдается команда включения звуковой и световой сигнализации. Звуковой сигнал: сирена мощностью 90 дб. (на расстоянии 1 м). Световая индикация — лампы; красная для сигнала высокой опасности, желтая для сигнала опасности и зеленая – нормальная работа. Все измеренные значения и параметры сигнализации передаются на верхний уровень по цифровому каналу RS485. Такая схема подключения оборудования дает возможность автономного функционирования точки контроля при авариях в линиях передачи данных и оборудовании верхнего уровня.
Технические средства измерения МЭД гамма-излучения
Задача «Измерение и контроль мощности потока нейтронного излучения в помещениях» реализуется следующими техническими средствами:
- Блок детектирования мощности амбиентного эквивалента дозы Н*(10) нейтронного-излучения;
- Блок оптико-акустической сигнализации;
Задача выполняется непрерывно. Блок детектирования измеряет значение мощности эквивалентной дозы нейтронного-излучения в диапазоне от 10-7Зв/ч до 10-1 Зв/ч. Диапазон энергий регистриремого нейтронного излучения от 0,025эВ до 14,0МэВ. Измеренное значение МЭД сравнивается с порогами предупредительной и аварийной сигнализации в блоке обработки информации. При превышении порогов сигнализации, на оптико-акустический сигнализатор выдается команда включения звуковой и световой сигнализации. Все измеренные значения и параметры сигнализации передаются на верхний уровень по цифровому каналу RS485. Такая схема подключения оборудования дает возможность автономного функционирования точки контроля при авариях в линиях передачи данных и оборудовании верхнего уровня.
Технические средства измерения МЭД нейтронного излучения
Задача «Измерение активных аэрозолей в помещениях» реализуется следующими техническими средствами:
- Монитор бета-активных аэрозолей;
- Блок управления запорной арматурой;
- Запорная и регулирующая арматура;
- Блок насосный (газодувка)
Задача выполняется непрерывно. Для измерения активности аэрозолей воздух из помещений, последовательно по циклограмме автоматического управления закачивается в монитор, где активные частицы осаждаются на фильтрующей ленте и происходит измерение активности осажденных частиц. Монитор имеет встроенный расходомер для определения объема прокачанного воздуха, что позволяет ему рассчитывать объемную активность. Измерение –активных аэрозолей осуществляется в диапазоне от 1 до 107 Бк/м3 . Диапазон энергий –излучения от 80 кэВ до 2,0 МэВ. Измеренное значение объемной активности передается на верхний уровень по каналу RS485. По команде верхнего уровня блок управления запорной арматурой переключает запорные клапаны, пробоотборных магистралей для начала замера активности в следующем помещении. Побудителем расхода воздуха являются насосные блоки. Схема измерения активности аэрозолей в помещениях приведена на рисунке ниже.
Схема измерения активности воздуха в помещениях
Структура технических и программных средств системы обеспечивает возможность поэтапного внедрения системы и поэтапного наращивания выполняемых функций.
В системе автоматизированы следующие функции:
- сбор и обработка данных от объектовых систем, характеризующих безопасность объекта контроля;
- формирование базы данных
- формирование предупредительной и аварийной сигнализации при превышении заданных пороговых значений
- отображение контролируемых параметров;
- архивирование информации;
- документирование информации;
- формирование и передача информационных массивов данных, отражающих текущее состояние контролируемых параметров и их признаков;
- выдача информации в смежные системы.
Контроль параметров производится при помощи стационарных постов контроля (ПК), разнесенных территориально по промплощадке и санитарно-защитной зоне предприятия.
Пост контроля включает следующие технические средства:
- комплект измерителей (газоанализаторов) концентраций газов (SО2, NO2, NH3, HF, HCl) в атмосферном воздухе (перечень измеряемых газов определяется Заказчиком).
- анализатор объемной альфа-активности аэрозолей (дозиметрами гамма и др.);
- станция сбора данных (ССД), для сбора, первичной обработки, промежуточного хранения, локального отображения данных об измеренных параметрах, передачи данных на верхний уровень.
Пример структуры системы мониторинга вредных химических и радиоактивных веществ на предприятии
Программное обеспечение обеспечивает представление диспетчеру, оператору на мониторах АРМ (или ССД при работе в автономном режиме) обобщенной и/или детальной информации в виде технологических мнемосхем, гистограмм, графиков, таблиц, текстовых сообщений.
Для параметров характеризующих состояние контролируемой среды (концентрация ЗВ), отображаемая информация отражает следующие характеристики:
- нормальная эксплуатация;
- превышение установленных порогов;
- недостоверная информация.
Для параметров, характеризующих состояние оборудования, отображаемая информация отражает следующие характеристики:
- нормальная эксплуатация;
- отказ.
Отображение недостоверных данных, обнаруженных при контроле входных сигналов или техническом диагностировании, сопровождается четко различимым и однозначно понимаемым признаком недостоверности.
Отображаемые данные (видеокадры) организованы в виде системы с иерархической структурой, построенной с использованием принципа «от общего к частному».
Пример видеокадров АРМ оператора системы мониторинга