Системы газоаналитические СКВА-01

Назначение

Системы газоаналитические СКВА-01 (далее - система) предназначены для непрерывного измерения концентрации токсичных газов (СО, NO2, SO2, H2S, Cl2, HCL, HCN, NH3, хладоны, СО2), взрывоопасных и горючих газов и паров (водород, кислород, углеводороды С1 - С10 , бензин, ацетон, спирт и другие) в воздухе рабочей зоны и в окружающей среде, сигнализации (световой и звуковой) о превышении заданных уровней концентраций, формирования и выдачи сигналов управления внешними устройствами, архивирования полученных результатов и передачи информации внешнему компьютеру (удаленному терминалу).

Системы являются средством измерения, контроля, управления, автоматизации и проти-воаварийной защиты (ПАЗ).

Описание

Система представляет собой стационарный, многоканальный, многоблочный газоанализа-тор/газосигнализатор непрерывного действия с конвекционной подачей анализируемой среды, состоящий из отдельных блоков и модулей, соединенных в локальную измерительную сеть.

Блоки и модули, входящие в систему, по функциональному признаку делятся на следующие группы:

- преобразователи измерительные (ИП) (таблица 1);

- устройства управления, сбора и обработки информации (таблица 2);

- сервисные устройства (таблица 3).

Состав и конфигурация системы определяется в процессе ее проектирования для конкретного предприятия в соответствии с действующими нормативными документами.

Преобразователи измерительные

Таблица 1

Устройства управления, сбора и обработки информации. Таблица 2

Сервисные устройства

Таблица 3

Преобразователи измерительные предназначены для измерения концентрации токсичных газов и горючих веществ в атмосферном воздухе с помощью чувствительного элемента (сенсора), первичной обработки электрического сигнала, и передачу его в линию связи с устройствами управления, сбора и обработки информации.

В ИП используются следующие виды сенсоров - электрохимический, полупроводниковый (для контроля токсичных газов и кислорода), термокаталитический (для контроля горючих газов и паров) и оптико-абсорбционный (контроль СО2).

Выходной электрический сигнал, генерируемый сенсором, пропорционален концентрации измеряемого вещества в пределах диапазона измерений. Электронный блок, установленный в ИП, преобразует сигнал сенсора в стандартный токовый сигнал (4 ^ 20) мА по ГОСТ 26.011-80 (для ПИЭ, ПИТК, ПИОА), или ступенчатый токовый сигнал (4 ^ 20) мА по ГОСТ 26.011-80 с жестко заданными порогами (для ПИП).

Преобразователи ПИЭ-И, ПИТК-И (интеллектуальные) имеют встроенные АЦП и микропроцессор, выполняющие преобразование сигнала сенсора в цифровой вид. Они имеют унифицированный аналоговый токовый выход (4 ^ 20) мА по ГОСТ 26.011-80 и два оптронных реле, срабатывающих при переходе концентрации через заданные уровни (пороги) и служащими для подключения внешних сигнализирующих или управляющих устройств.

Преобразователи ПИТК могут выпускаться в исполнении на расширенный температурный диапазон (исполнение "Т"). Сенсор и электронный блок такого преобразователя собраны в раздельных корпусах и соединены термостойким кабелем. Пример применения ПИТК в исполнении "Т" - покрасочные и сушильные камеры автомобильных производств.

ИП относятся к взрывобезопасному оборудованию по ГОСТ P 30852.0-2002 и имеют следующие виды взрывозащиты:

- ПИЭ и ПИЭ-И - "искробезопасная цепь "i" по ГОСТ 30852.10-2002;

- преобразователи ПИТК и ПИТК-И - "искробезопасная цепь "i" по ГОСТ 30852.10-2002 и «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ 30852.1-2002;

- преобразователи ПИП - "защита вида "n" по ГОСТ 30852.14-2002.

Модули расширения МР8, МР16 и МРД.

Модули расширения МР8 и МР16 представляют собой адресный 8 - или 16 - канальный АЦП с выходным интерфейсом RS-485. МР8 и МР16 предназначены для приема аналоговых сигналов от ИП или других источников, имеющих на выходе унифицированный токовый сигнал, преобразования этого сигнала в цифровую форму и передачу информации по интерфейсу RS-485 на вход БСУ или в линию связи с удаленным терминалом. С помощью модулей расширения осуществляется построение систем с большим числом ИП и других источников сигналов. МР8 и МР16 обеспечивают питание источников сигналов через искробезопасные цепи и имеют исполнение по взрывозащите "искробезопасная цепь "i" по ГОСТ Р 30852.10-2002.

МРД предназначается для подключения источников дискретных сигналов (переключателей, контактных датчиков) и передачи их состояния в БСУ или в линию связи с удаленным терминалом.

Конфигурирование модулей расширения осуществляется с помощью тестового дисплея, подключаемого к специальному разъему.

Блок сигнализации и управления (БСУ) является центральным звеном газоаналитической системы СКВА-01 и выполняет следующие функции:

- сбор, обработка и анализ измерительных данных от удаленных групп ИП и других источников по интерфейсу RS-485;

- обеспечение источников сигналов напряжением питания;

- визуальное отображение полученной информации;

- передача информации по одному или нескольким каналам связи для потребителей (удаленных терминалов);

- управление внешними исполнительными устройствами (удаленная сигнализация, звуковое оповещение, вентиляция и пр.) по событиям перехода измеренных концентраций через заданные уровни (пороги) или по другим условиям;

- взаимодействие с оператором;

- ведение локальной базы измерительных данных;

- ведение архива срабатываний ИП по пороговым значениям концентрации;

- ведение архива срабатываний источников дискретных сигналов (кнопок, переключателей, контактных датчиков), манипуляций органами управления БСУ и выдачи управляющих воздействий.

БСУ собирается в металлическом шкафу для настенного монтажа c открывающейся передней дверью, на которой смонтированы органы управления и индикации, и (или) в щитовом исполнении. Функциональные возможности, алгоритм работы, состав и расположение органов управления и индикации БСУ формируются на стадии проектирования системы. Типичный набор блоков, входящих в состав БСУ, следующий:

- центральный контроллер;

- платы интерфейсов связи;

- модуль реле;

- модуль световой сигнализации и индикации;

- блок питания.

БСУ может быть подключен к внешнему компьютеру (удаленному терминалу) по интерфейсам RS485, USB, Ethernet, а также с помощью контроллера связи по выделенной или коммутируемой телефонной линиям, оптоволоконному кабелю или радиоканалу.

Выходными информационными сигналами БСУ являются:

- значения измеряемых концентраций по каждому измерительному преобразователю, отображаемые на дисплее модуля индикации БСУ;

- световая сигнализация о превышении пороговых концентраций по каждому преобразователю или по группе однотипных преобразователей;

- коммутация внешних цепей с помощью реле по запрограммированным событиям;

- данные, передаваемые по интерфейсу связи с удаленным терминалом.

Алгоритм работы БСУ задается программным обеспечением, находящимся в энергонезависимой памяти центрального контроллера БСУ. В качестве конфигурационной информации для каждого канала измерения (ИП или другого источника) задается измеряемый газ и соответствующий ему тип преобразователя, диапазон измерений, значения порогов и другая информация.

Допускается программное изменение значений порогов в пределах от 5 до 100 % диапазона измерения ИП.

Блок питания и сигнализации предназначен для работы с одним преобразователем любого типа, имеющим на выходе унифицированный аналоговый сигнал.

БПС выполняет следующие функции:

- прием, обработка и анализ измерительных данных от ИП;

- обеспечение ИП напряжением питания через искрозащитный барьер;

- световая и звуковая сигнализация о работоспособности и превышения порогов;

- передача информации по одному каналу связи для потребителя (удаленного терминала);

- управление внешними исполнительными устройствами (удаленная сигнализация, звуковое оповещение, вентиляция и пр.) по событиям перехода измеренной концентрации через пороги.

Конфигурационная информация и значения порогов записываются в память контроллера в процессе производства и не могут быть изменены.

Остальные устройства - ВМР, ВБП, МУ, КС, ТД, выполняют вспомогательные функции и вводятся в состав системы по мере необходимости.

Допускается в составе системы применять ИП другого производителя, сертифицированные, имеющие разрешение Ростехнадзора на применение и совместимые с системой по электрическим параметрам.

Рис. 1. Фотографии внешнего вида системы газоаналитической СКВА-1.

Программное обеспечение

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 4. Таблица 4

Уровень защиты встроенного программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с Р 50.2.077-2014 - высокий.

Влияние программного обеспечения системы учтено при нормировании метрологических характеристик.

Технические характеристики

Измеряемые газы и пары, диапазоны измерений, пределы допускаемой приведенной и абсолютной погрешностей для ПИЭ, ПИЭ-И приведены в таблице 5.

Таблица 5

Измеряемые газы и пары, диапазон измерений, предел допускаемой абсолютной погрешности для ПИТК и ПИТК-И приведены в таблице 6.

Таблица 6

Измеряемые газы, диапазон измерений, предел допускаемой абсолютной погрешностей для ПИОА приведены в таблице 7.

Таблица 7

Измеряемые газы, параметры характеристики преобразования для ПИП приведены в табли-

це 8.

Таблица 8

ИП всех типов выдерживают двукратную перегрузку по концентрации измеряемого вещества в течение не менее 15 минут. Время восстановления после снятия перегрузки - не более 15 минут.

Предел допускаемого изменения выходного сигнала всех типов ИП за семь суток непрерывной работы равен 0,5 значения основной погрешности.

Предел допускаемой дополнительной погрешности всех типов ИП от изменения температуры окружающей среды равен 0,3 значения основной погрешности на каждые 10 °С.

Предел допускаемой дополнительной погрешности всех типов ИП от изменения относительной влажности воздуха равен 0,3 значения основной погрешности на каждые ± 10 % отклонения относительной влажности от значения (60 ± 5) %.

Значения порогов, устанавливаемые в БСУ, БПС, ПИЭ-И и ПИТК-И на предприятии - изготовителе, указаны в таблице 9.

Таблица 9

Максимальное значение относительной погрешности установки порогов ± 5 %.

Предел допускаемого значения времени установления показаний T0,9, не более 80 с для ИП с электрохимическими и полупроводниковыми сенсорами и не более 15 с для ИП с термокаталитическими сенсорами.

Предельная концентрация не измеряемых веществ в анализируемой среде приведена в таблице 10.

Таблица 10

Мощность, потребляемая системой на 8 ИП от сети, В •А, не более

Максимальная длина кабеля, соединяющего МР или БПС с ИП, м

Максимальная длина кабеля, соединяющего МР с БСУ, м

Волновое сопротивление информационных жил, Ом

Условия эксплуатации.

Электрическое питание системы осуществляется от сети переменного тока напряжением (150 ^ 232) В и частотой 50Гц.

ИП могут работать самостоятельно с питанием от внешнего источника. Напряжение питания определяется типом ИП и указано в соответствующей технической документации.

Допустимые диапазоны параметров окружающей среды указаны в таблице 11.

Таблица 11

Средние сроки службы оборудования указаны в таблице 12.

Таблица 12

По устойчивости к механическим воздействиям система имеет виброустойчивое исполнение L3 по ГОСТ 12997-84.

Знак утверждения типа

наносится на титульные листы эксплуатационной документации и на маркировочные таблички каждого устройства системы в соответствии с технической документацией по ГОСТ 12971-67.

Комплектность

Система поставляется в комплекте согласно таблице 13.

Таблица 13

Поверка

осуществляется по документу ЕКРМ.411741.001ДЛ "Инструкция. Газоаналитическая система СКВА-01. Методика поверки", согласованному ГЦИ СИ ФГУП "ВНИИМС" 18 августа 2010 г.

Средствами поверки являются:

- на аммиак - генератор ГЕА-01 по ТУ ЯРКГ 5.184.003;

- на хлор - генератор ГРАНТ-ГХ по ТУ 2Е2.840.091;

- на диоксид азота, на сероводород, на хлористый водород, диоксид серы - генератор ГДП-102 ИБЯЛ 413.142.002 и источники микропотока ИБЯЛ 418.319.013-01, ИБЯЛ 418.319.013-02, ИБЯЛ 418.319.013-05, ИБЯЛ 418.319.013-03 соответственно;

- на хладоны - ГСО № 6175-91;

- на оксид углерода, метан, горючие газы и пары, водород, кислород, диоксид углерода -ПГС по ТУ6-16-2956-92;

- на синильную кислоту - установка газодинамическая ГДУ-34 (ЗАО "НПФ "СЕРВЭК").

Сведения о методах измерений

приведены в руководство по эксплуатации ЕКРМ.411741.001РЭ.

Нормативные документы

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия.

ГОСТ 12.2.007.0-75 ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.

ГОСТ 12.2.091-2012 Безопасность электрического оборудования для измерения, управления и лабораторного применения. Часть 1. Общие требования

ГОСТ 30852.0-2002 Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 0. Общие требования.

Технические условия ТУ 4215-003-47275141-02 (ЕКРМ.411741.001ТУ).