Методы аналитического контроля. Классификация приборов газового анализа

Контрольная работа по дисциплине

«Производственная и пожарная автоматика»

Вариант № 85 

Тема: 1. Методы аналитического контроля. Классификация приборов газового анализа.

            2. Правила размещения пожарных извещателей на объекте. Структурная схема защиты объекта техническими средствами пожарной сигнализации.

            3. Область применения, конструктивные особенности и требования, предъявляемые к модульным установкам газового пожаротушения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург - 2012

1. Введение……………………………………………………………………3стр.

2. Основная часть…………………………………………………………….4 стр.

2.1. Методы аналитического контроля. Классификация приборов газового анализа...………………………………………………………………...........4 стр.

2.2. Правила размещения пожарных извещателей на объекте. Структурная схема защиты объекта техническими средствами пожарной сигнализации..…………….……………………………………………….10 стр.

2.3. Область применения, конструктивные особенности и требования, предъявляемые к модульным установкам газового пожаротушения..………….….……………………………………………..13 стр.

3. Заключение……………………………………………………….........…17 стр.

4. Список использованной литературы……………………………………18 стр. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1. Введение

   Пожарная  автоматика — комплекс технических  средств для предупреждения, тушения, локализации или блокировки пожара внутри помещений. Пожарной автоматикой оборудуют здания и помещения с повышенной пожарной опасностью. Средства пожарной автоматики предназначены для автоматического обнаружения пожара, оповещения о нем людей и управления их эвакуацией, автоматического пожаротушения и дымоудаления, управления инженерным и технологическим оборудованием зданий и объектов.

   Различают системы пожарной автоматики, включающиеся автоматически и действующие  по определённой программе — системы  автоматической пожарной защиты (САПЗ), и установки пожарной защиты (УПЗ), приводимые в действие оператором.

   В данной работе затронуты отдельные  вопросы пожарной автоматики. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2. Основная часть.

   2.1. Методы аналитического контроля. Классификация приборов газового анализа.

  Разнообразие  и многочисленность задач, стоящих  перед аналитическим контролем, обусловливает и многообразие его  видов. Классификация методов анализа (аналитического контроля) основана на различных признаках.

  В зависимости от цели различают качественный и количественный анализ. Задачей качественного анализа является обнаружение (идентификация) компонентов анализируемого образца — атомов, ионов, молекул. Задачей количественного анализа является определение масс, концентраций (содержаний) или количественных соотношений компонентов анализируемого объекта.

  В зависимости от того, какие компоненты нужно обнаружить или определить, различают анализ элементный, изотопный, молекулярный, фазовый. Элементный анализ представляет собой совокупность методов качественного обнаружения и количественного определения элементов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, входящих в состав пробы анализируемого вещества, без учёта видов связи в нём или структуры. Содержание составных частей в веществе различно.

  Компонент, содержащийся в пробе в количестве 5-100 %,обычно называют основным, 0,01 — 5 % -легирующим, ниже 10-2 % — следовым или  примесью. Подобное разделение условно  и ориентировочно. Содержание определяемых компонентов в пробе чаще всего  выражают в массовых процентах, реже в атомных или мольных процентах.

  Методы  аналитического контроля подразделяют на прямые и комбинированные

  В тех случаях, когда необходимо с  высокой скоростью анализировать  большие массы однотипной продукции, применяют прямые методы. Для анализа нестандартной металлургической продукции и при анализе сложных по составу объектов, как правило, — комбинированные методы. 

  Прямые  методы анализа проводят без какой-либо специальной химической пробоподготовки (растворение, перевод в газовую  фазу, предварительное разделение анализируемого вещества на отдельные компоненты).

  Прямые  методы обеспечивают высокую производительность, экономичность, возможность неразрушающего, дистанционного и локального анализа. Контроль правильности таких методов  и градуировку приборов обычно осуществляют при помощи адекватных стандартных образцов состава или специально синтезированных образцов сравнения. Адекватными стандартными образцами называют образцы, которые по своему составу и структуре строго идентичны аналогичным характеристикам анализируемой пробы.

  Прямой  анализ ведется при помощи автоматических и полуавтоматических приборов, работа которых основана на измерении физических свойств анализируемых объектов, например, испускании электромагнитного  излучения в оптическом или рентгеновском диапазоне.

  В тех случаях, когда анализируется  нестандартная продукция сложного состава, а адекватные стандартные  образцы на нее отсутствуют, или  в тех случаях, когда наблюдается  сильное влияние компонентов  пробы на определение одного (или каждого) из них — прибегают к комбинированным методам. Такие методы более трудоемки и длительны, но они пригодны для анализа материалов любой сложности и обеспечивают высокую правильность и низкие границы определяемых содержаний. Кроме того, такие методы не требуют использования дефицитных и дорогостоящих адекватных стандартных образцов. Выполняют эти анализы, как правило, химики-аналитики высокой квалификации.

  В зависимости от природы анализируемого объекта различают аналитический  контроль органических и неорганических веществ. В современном аналитическом контроле с его многообразными задачами и техническими средствами можно выделить непрерывный, локальный, неразрушающий, дистанционный и другие виды контроля. 

  Приборы, при помощи которых производят газовый анализ, называют газоанализаторами. Они бывают ручного действия и автоматические. Среди первых наиболее распространены химические абсорбционные, в которых компоненты газовой смеси последовательно поглощаются различными реагентами.

    Автоматические газоанализаторы измеряют какую-либо физическую или физико-химическую характеристику газовой смеси или её отдельных компонентов.

    В настоящее время наиболее  распространены автоматические  газоанализаторы. По принципу  действия они могут быть разделены  на три основных группы:

    Приборы, действие которых основано  на физических методах анализа,  включающих вспомогательные химические  реакции. При помощи таких газоанализаторов  определяют изменение объёма  или давления газовой смеси  в результате химических реакций её отдельных компонентов.

    Приборы, действие которых основано  на физических методах анализа,  включающих вспомогательные физико-химические  процессы (термохимические, электрохимические,  фотоколориметрические и др.). Термохимические  основаны на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления (горения) газа. Электрохимические позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости электролита, поглотившего этот газ. Фотоколориметрические основаны на изменении цвета определённых веществ, при их реакции с анализируемым компонентом газовой смеси.

    Приборы, действие которых основано  на чисто физических методах  анализа (термокондуктометрические, термомагнитные, оптические и др.).  Термокондуктометрические основаны  на измерении теплопроводности газов. Термомагнитные газоанализаторы применяют главным образом для определения концентрации кислорода, обладающего большой магнитной восприимчивостью. Оптические газоанализаторы основаны на измерении оптической плотности, спектров поглощения или спектров испускания газовой смеси.

  Производителями газоанализаторов в настоящее время  используются практически все из перечисленных методов газового анализа, но наибольшее распространение  получили электрохимические газоанализаторы, как наиболее дешевые, универсальные и простые. Минусы данного метода: невысокая избирательность и точность измерения; небольшой срок службы чувствительных элементов, подверженных влиянию агрессивных примесей.

    Все приборы газового анализа  также могут быть классифицированы:

    по функциональным возможностям (индикаторы, течеискатели, сигнализаторы,  газоанализаторы);

    по конструктивному исполнению (стационарные, переносные, портативные);

    по количеству измеряемых компонентов  (однокомпонентные и многокомпонентные);

    по количеству каналов измерения (одноканальные и многоканальные);

    по назначению (для обеспечения  безопасности работ, для контроля  технологических процессов, для  контроля промышленных выбросов, для контроля выхлопных газов  автомобилей, для экологического  контроля).

  Классификация по функциональным возможностям.

    Индикаторы - это приборы, которые  дают качественную оценку газовой  смеси по наличию контролируемого  компонента (по принципу «много - мало»). Как правило, отображают  информацию посредством линейки  из нескольких  точечных индикаторов. Горят все индикаторы - компонента много, горит один - мало. Сюда же можно отнести и течеискатели. При помощи течеискателей, снабженных зондом или пробоотборником, можно локализовать место утечки из трубопровода, например, газа-хладагента.

    Сигнализаторы также дают весьма  приблизительную оценку концентрации  контролируемого компонента, но  при этом имеют один или  несколько порогов сигнализации. При достижении концентрацией  порогового значения, срабатывают  элементы сигнализации (оптические индикаторы, звуковые устройства, коммутируются контакты реле).

    Вершина эволюции приборов газового  анализа (не считая хроматографов) - это непосредственно газоанализаторы. Данные приборы не только дают количественную оценку концентрации измеряемого компонента с индикацией показаний (по объему или по массе), но и могут быть снабжены любыми вспомогательными функциями: пороговыми устройствами, выходными аналоговыми или цифровыми сигналами, принтерами и так далее.

  Классификация по конструктивному исполнению.

  Как и большинство контрольно-измерительных  приборов, приборы газового анализа  могут иметь разные массогабаритные  показатели и режимы работы. Этими  свойствами и обуславливается разделение приборов по исполнению. Тяжелые и  громоздкие газоанализаторы, предназначенные, как правило, для длительной непрерывной работы, являются стационарными. Менее габаритные изделия, которые могут быть без особого труда перемещены с одного объекта на другой и достаточно просто запущены в работу - переносные. Совсем маленькие и легкие - портативные.

  Классификация по  количеству измеряемых компонентов.

  Газоанализаторы могут быть сконструированы  для  анализа сразу нескольких компонентов. Причем анализ может производиться  как одновременно по всем компонентам, так и поочередно, в зависимости от конструктивных особенностей прибора.

  Классификация по количеству каналов измерения.

  Приборы газового анализа могут быть как  одноканальными (один датчик или одна точка отбора пробы), так и многоканальными. Как правило, количество каналов измерения на один прибор бывает от 1 до 16. Следует отметить, что современные модульные газоаналитические системы позволяют наращивать количество каналов измерения практически до бесконечности. Измеряемые компоненты для разных каналов могут быть как одинаковыми, так и различными, в произвольном наборе. Для газоанализаторов с датчиком проточного типа (термокондуктометрические, термомагнитные, оптико-абсорбционные) задача многоточечного контроля решается при помощи специальных вспомогательных устройств - газовых распределителей, которые обеспечивают поочередную подачу пробы к датчику из нескольких точек отбора.

  Классификация по назначению.

  Контроль  разных газов, в разных диапазонах концентраций, производится по-разному, посредством  различных методов и способов измерения. Поэтому производителями конструируются и выпускаются приборы для решения конкретных задач измерения. Основные такие задачи: контроль атмосферы рабочей зоны (безопасность), контроль промышленных выбросов (экология), контроль технологических процессов (технология), контроль газов в воде и др. жидкостях, контроль рудничной атмосферы, контроль выхлопных газов автомобилей (экология и технология).  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  2.2. Правила размещения пожарных извещателей на объекте. Структурная схема защиты объекта техническими средствами пожарной сигнализации.

  Количество  автоматических пожарных извещателей  определяется необходимостью обнаружения  загораний на контролируемой площади помещений или зон помещений, а количество извещателей пламени - и по контролируемой площади оборудования.

  В каждом защищаемом помещении следует  устанавливать не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме "ИЛИ".

  В случае применения аспирационного извещателя, если специально не уточняется, необходимо исходить из следующего положения: в качестве одного точечного (безадресного) пожарного извещателя следует рассматривать одно воздухозаборное отверстие. При этом извещатель должен формировать сигнал неисправности в случае отклонения расхода воздушного потока в воздухозаборной трубе на величину 20% от его исходного значения, установленного в качестве рабочего параметра.

  В защищаемом помещении или выделенных частях помещения допускается устанавливать один автоматический пожарный извещатель, если одновременно выполняются условия:

  а) площадь помещения не больше площади, защищаемой пожарным извещателем, указанной  в технической документации на него, и не больше средней площади, указанной  в таблицах 13.3 - 13.6 СП 5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования";

  б) обеспечивается автоматический контроль работоспособности пожарного извещателя в условиях воздействия факторов внешней среды, подтверждающий выполнение им своих функций, и формируется извещение об исправности (неисправности) на приемно-контрольном приборе;

  в) обеспечивается идентификация неисправного извещателя с помощью световой индикации  и возможность его замены дежурным персоналом за установленное время, определяемое в соответствии с Приложением к СП 5.13130.2009;

  г) по срабатыванию пожарного извещателя не формируется сигнал на управление установками пожаротушения или  системами оповещения о пожаре 5-го типа, а также другими системами, ложное функционирование которых может привести к недопустимым материальным потерям или снижению уровня безопасности людей.

  Точечные  пожарные извещатели следует устанавливать  под перекрытием.

  При невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях.

  При установке точечных извещателей  на стенах их следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от угла и на расстоянии от перекрытия в соответствии с Приложением к СП 5.13130.2009.

  Расстояние  от верхней точки перекрытия до извещателя в месте его установки и  в зависимости от высоты помещения  и формы перекрытия может быть определено в соответствии с Приложением или на других высотах, если время обнаружения достаточно для выполнения задач противопожарной защиты в соответствии с ГОСТ 12.1.004, что должно быть подтверждено расчетом.

  При подвеске извещателей на тросе должны быть обеспечены их устойчивое положение и ориентация в пространстве.

  В случае применения аспирационных извещателей  допускается устанавливать воздухозаборные  трубы, как в горизонтальной, так  и в вертикальной плоскости.

  При размещении пожарных извещателей на высоте более 6 м должен быть определен вариант доступа к извещателям для обслуживания и ремонта.

  В помещениях с крутыми крышами, например диагональными, двускатными, четырехскатными, шатровыми, пильчатыми, имеющими наклон более 10 градусов, часть извещателей  устанавливают в вертикальной плоскости конька крыши или самой высокой части здания.

  Площадь, защищаемая одним извещателем, установленным  в верхних частях крыш, увеличивается  на 20%.

  Если  плоскость перекрытия имеет разные уклоны, то извещатели устанавливаются  у поверхностей, имеющих меньшие уклоны.

  Размещение  точечных тепловых и дымовых пожарных извещателей следует производить  с учетом воздушных потоков в  защищаемом помещении, вызываемых приточной  или вытяжной вентиляцией, при этом расстояние от извещателя до вентиляционного  отверстия должно быть не менее 1 м. В случае применения аспирационного пожарного извещателя расстояние от воздухозаборной трубы с отверстиями до вентиляционного отверстия регламентируется величиной допустимого воздушного потока для данного типа извещателя.

  Расстояния  между извещателями, а также между  стеной и извещателями, приведенные  в таблицах 13.3 и 13.5 СП 5.13130.2009 , могут быть изменены в пределах площади, приведенной в таблицах 13.3 и 13.5.

  Рис. 1. Структурная схема защиты объекта техническими средствами пожарной сигнализации. 

  2.3. Область применения, конструктивные особенности и требования, предъявляемые к модульным установкам газового пожаротушения 

    Модульная установка – установка  пожаротушения, способная выполнять  самостоятельные функции для противопожарной защиты ограниченных площадей или объемов и позволяющая при необходимости стыковку аналогичных установок для обеспечения совместного пожаротушения на одном или нескольких объектах.

  Конструктивно модуль представляет собой сосуд (баллон) с огнетушащим веществом (от 5 до 250 кг), запорно-пусковое устройство с газовым баллоном или электрическим приводом, один или несколько распылителей и распределительную сеть.

  В первоначальном дежурном состоянии  сосуды с огнетушащим веществом  могут находиться под давлением рабочего газа (закачные) или под давлением окружающей среды – в этом случае рабочий газ (воздух, азот, диоксид углерода) содержится под давлением 10-15 МПа в отдельных баллонах.

  В зависимости от принципа приведения в действие установки модульного пожаротушения подразделяются на установки с автономным источником рабочего газа для каждого модуля и централизованным источником рабочего газа для всей совокупности применяемых модулей. В случае использования автономного источника газа может осуществляться запуск как одновременно всех модулей, так и выборочно того модуля, который обеспечивает противопожарную защиту в месте загорания. При наличии нескольких защищаемых объектов модульная установка может оснащаться распределительными клапанами, обеспечивающими подачу огнетушащего вещества по заданному направлению к тому месту, в котором зарегистрирован пожар.

  При одновременном запуске модульной  установки с индивидуальным или  централизованным источником рабочего газа в качестве аппаратуры обнаружения загорания используются тепловые, световые или дымовые извещатели в комплекте с соответствующей установкой пожарной сигнализации. При раздельном (выборочном) запуске моделей, как правило, применяются спринклеры или термомеханическая тросовая система с легкоплавкими замками типа 23Т, хотя и не исключено применение установки пожарной сигнализации с различными типами извещателей. Монтаж термомеханической тросовой системы осуществляется чаще всего на распределительном трубопроводе в зоне действия распылителей. Каждый модуль установки может содержать один или несколько распылителей. Число распылителей определяется расчетом. В тех случаях, когда горючие вещества и материалы по условиям технологического процесса могут быть нагреты до температуры их самовоспламенения, модульные установки пожаротушения должны содержать 100%-ный резервный запас огнетушащего состава, находящийся непосредственно в отдельных модулях и готовый к немедленному применению. Модули с резервным 100%-ным запасом огнетушащего состава должны приводиться в действие вручную или дистанционно.

  Рис. 2. Модульная установка  пожаротушения.

  В зависимости от вида огнетушащего вещества установки модульного типа могут  успешно использоваться для автоматического  тушения пожаров класса А, В, С и электрических установок, находящихся под напряжением до 1000 В. Применение установок модульного типа целесообразно для закрытых объемов, складских и подсобных помещений, государственных и кооперативных гаражей, вычислительных центров, окрасочных и сушильных камер, насосных станций по перекачке ЛВЖ и ГЖ, машинных залов компрессорных станций, для участников обезжиривания и промывки деталей в ЛВЖ и ГЖ, станций регенерации масел, помещений топливной аппаратуры, машинных отделений электростанций, работающих на жидком топливе, для участков воронения и вулканизации, для закалочных ванн, изотермических хранилищ сжиженных газов и т.п.

  Как правило, модуль предназначен для одного типа огнетушащих веществ. В настоящее  время разработчики стремятся обеспечить универсальность использования модульных установок для различных видов огнетушащих веществ. Примером модульных установок, которые нашли достаточно широкое распространение, являются установки газового пожаротушения – батареи автоматические типов БАЭ и БАП совместно и наборными секциями типа СН. Использование в качестве огнетушащих веществ хладона 13В1 или диоксида углерода требует, чтобы рабочее давление в баллонах составляло 8,0-12,5 МПа, в связи с чем металлоемкость таких модульных установок весьма высокая.

  В качестве рабочего сосуда, в котором  содержится огнетушащие вещество, в  этих установках используются, как  правило, баллоны вместимостью 40 л. Существенным недостатком автоматических батарей является малое выходное отверстие (диаметр 5 мм). В целях  обеспечения  требуемых интенсивностей подачи необходимо увеличить число баллонов за счет наборных секций, хотя по условиям пожаротушения достаточно массы огнетушащего вещества, содержащейся в меньшем количестве баллонов. Поскольку при этом возрастают средства, затрачиваемые на противопожарную защиту, время работы газовых установок по сравнению с международным стандартом увеличено в 3-6 раз и составляет в зависимости от условий применения 30-60 с (для диоксида углерода до 120 с.).

  В практику пожаротушения все шире внедряются порошковые установки. Одной из первых разработок в области модульных установок пожаротушения являлась установка порошкового пожаротушения типа УПМ-100, разработанная ВНИИПО МВД СССР и СПКБ «Спецавтоматика». Модульная установка УПМ-100 была создана на базе выпускаемого огнетушителя ОП-100. Потребность в подобных установках на 1984-1985 гг. составляла: в двухмодульной комплектации – 21021 шт., в четырехмодульной – 14487 шт., в шестимодульной – 7258 шт. Отечественной промышленностью подготовлено к серийному производству и выпускается несколько модификаций модульных порошковых установок пожаротушения типа ОПА-50, ОПА-100 и УПА-250 с полезным объемом соответственно 50, 100 и 250 л, в которых заимствованы основные принципы модулей УПМ-100. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   3. Заключение.

   Существует  группа основных причин, снижающих  эффективность применения систем пожарной автоматики:

   наличие ложных срабатывания систем пожарной автоматики приводят к тому, что  ее отключают либо, что еще хуже, вместо ремонта неисправного шлейфа сигнализации ставят оконечную цепочку прямо в прибор приемно-контрольный пожарный, имитируя его нормальную работу и вводя в заблуждение службу безопасности объекта;

   отсутствие  срабатываний системы пожарной автоматики длительное время приводит к снижению бдительности пользователей и в критической ситуации влияет на правильность принимаемых решений оператором в случае возникновения пожара;

   смонтированные  установки автоматического пожаротушения  в ряде случаев не способны выполнить  своей прямой задачи из-за того, что ввиду опасения несанкционированного выхода огнетушащего вещества отключают цепи запуска системы пожаротушения;

   обслуживающие организации систем пожарной автоматики формально делают необходимые записи в журнале технического обслуживания, а регламентными проверками системы пренебрегают. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   4. Список использованной литературы.

   1. Собурь С.В. Установки пожарной сигнализации: Справочник. – 3 – е изд., доп. – М.: Спецтехника, 2003. – 312 с.

   2. Рекомендации по проектированию  и применению автоматических установок порошкового пожаротушения модульного типа. – М.: ВНИИПО, 1983. – 30 с.

   3. Приборы, аппаратура и оборудование  установок газового пожаротушения.  Каталог. – М.: ЦНИИТЭИ приборостроения, 1980. – 25 с.

   4. СП 5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования"