Управление безопасностью химико-технологических систем на базе метода активного контроля утечек

• Автор: Луконин, Вадим Павлович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 313 с. : ил.

Введение

Глава I. Анализ проблем активного контроля герметичности

работающего технологического оборудования

1.1. Обзор методов и средств автоматизированного детектирования и локализации утечек потенциально опасных сред

. 1.1.1. Анализ способов автоматического детектирования утечек потенциально

опасных сред из крупногабаритного технологического

оборудования

1.1.2. Обзор высокочувствительных, миниатюрных датчиков утечек,

выполненных по микроэлектронной технологии

1.2. Анализ теоретических и экспериментальных работ по проблеме автоматического детектирования утечек из распределенных объектов

1.2.1. Математическое моделирование процессов автоматизированного

детектирования утечек потенциально опасных сред.
1.2.2. Анализ работ по автоматизации активной локализации утечек из
технологического оборудования.
1.3. Постановка задач исследований.
Выводы.
Глава II. Разработка методики оптимального пространственного
расположения датчиков утечки в производственных помещениях
2.1. Постановка задачи оптимизации пространственного расположения датчиков утечки в производственных помещениях и разработка методики оценки потенциальной опасности участков технологических схем
2.2. Формирование оценки опасности технологической среды.
2.3. Синтез коэффициента опасности технологических процессов
2.4. Количественная оценка опасности технологического оборудования
2.5. Коэффициент учета специальных функций ПАЗ.
2.6. Практическое применение методики оценки потенциальной опасности участков технологических схем, и выбор мест установки датчиков
Выводы.
Глава III. Разработка адаптивного алгоритма пространственной локализации утечек потенциально опасных сред в условиях действующих химикотехнологических систем
3.1. Описание задач пространственной локализации утечек и методы их решения
3.2. Математическое моделирование газодинамических процессов формирования концентрационного поля утечек.
3.3. Разработка математического описания процесса пространственной локализации утечек по значениям концентраций в удаленных
точках контроля
3.4. Синтез алгоритма пространственной локализации мест утечек потенциально опасных сред
3.5. Физическое моделирование процессов определения координат дефекта с использованием адаптивного алгоритма
пространственной локализации утечки
3.6. Апробация разработанного алгоритма на базе имитационного моделирования в среде .
3.7. Промышленная реализация разработанного адаптивного
алгоритма
Выводы.
Глава IV. Исследование процесса истечения сред из технологического оборудования как объекта управления и синтез алгоритмов лимитированного управления при активном контроле наличия утечек потенциально опасных сред.
4.1. Теоретическое и экспериментальное исследование влияния параметров технологического процесса на динамику величины
потока потенциально опасных сред через дефект.
4.2. Формирование критерия оптимального управления безопасностью сложных химикотехнологических систем.
4.3. Синтез алгоритмов лимитированного управления аварийным
объектом
4.4. Оценка физической реализуемости синтезированного алгоритма коррекции управляющего воздействия системы активного контроля
4.5. Исследование методов прогнозирования развития аварийной ситуации при активном контроле утечек потенциально опасных
Выводы.
Глава V. Аппаратнопрограммное обеспечение экспериментальных исследований системы активного контроля утечек потенциально опасных сред из технологического оборудования
5.1. Аппаратное обеспечение экспериментальной установки по исследованию процессов активного контроля утечек из работающего технологического оборудования.
5.2. Программное обеспечение экспериментальной установки по исследованию процессов активного контроля утечек из работающего технологического оборудования и апробация АРМ
экспериментатора
5.3. Метрологическое обеспечение экспериментальной установки по исследованию процессов активного контроля утечек из работающего технологического оборудования.
Выводы.
Глава VI. Методы проектирования, разработка и создание интегрированных автоматизированных систем активного контроля наличия утечек потенциально опасных сред с лимитированным воздействием на контролируемый технологический процесс.
6.1. Системные предпосылки проектирования автоматизированных распределенных систем активного контроля наличия утечек потенциально опасных сред.
6.2. Разработка автоматизированного рабочего места инженера
проектной организации по оценке опасности участков технологических схем.
6.3. Экспертная система выбора датчиков контроля утечек и способы повышения эффективности работы средств контроля.
6.4. Разработка элементов распределенных систем активного контроля утечек в производстве электролизного водорода.
6.5. Перспективы развития автоматизированных распределенных систем
активного контроля утечек потенциально опасных сред с лимитированным воздействием на контролируемое технологическое
оборудование.
Выводы
Заключение
Список литерату


Газоаналитические методы основаны на обнаружении газообразных пробных веществ с помощью газоаналитической аппаратуры. При массспектрометрическом методе регистрируются утечки гелия. Малая молекулярная масса гелия и его химическая инертность обеспечивают безопасность обращения и хорошее проникновение через малые дефекты. Поскольку в атмосферном воздухе гелий содержится в весьма малых количествах, фоновые эффекты при работе с ним существенно ниже, чем при использовании других газов. При использовании галогенного метода регистрируются утечки галогенсодержащих веществ. Основным пробным веществом при галогенном методе служат фреон и фреон могут использоваться и другие галогенсодержащие вещества. Фреоны химически инертные и малотоксичные вещества. Обезвоженные фреоны в жидком и парообразном состоянии совершенно инертны ко всем металлам. Поэтому, когда применяется фреон как пробное вещество, применяют фреоностойкую резину. Для фреона рекомендуются прокладки из политетрафторэтилена. Хроматографический метод реализуется путем хроматографического анализа воздуха рабочей зоны. С помощью хроматографов можно проводить качественное и количественное определение утечек потенциально опасных сред. Использование хроматографического метода в РСК имеет свои особенности. В данном случае колонка хроматографа одна, а к вероятным местам возникновения утечек подводятся пробоотборные трубки, которые через коммутирующее устройство подключаются к колонке хроматографа. С целью выполнения оценки применимости методов к задаче активного контроля утечек из работающего оборудования были сформулированы критерии, базирующиеся на опыте эксплуатации аналогичных систем . Как отмечалось выше, критерии оценки методов обуславливаются особенностями распределенных систем контроля РСК. Важным требованием, предъявляемым к РСК, является работа РСК без остановки технологического процесса, т. ПОВ, используемого в технологическом процессе, либо, специально введенное пробное вещество не оказывает влияния на протекание технологического процесса. При обращении нескольких ПОВ актуальной является проблема обнаружения утечек разных веществ одним методом. Таким образом, многокомпонентный анализ, реализуемый с помощью одного метода, позволяет упростить систему и использовать датчики одного типа. Эффективность РСК зависит также и от быстродействия метода, т. Применение в системах управления технологическим процессом микропроцессорных котроллеров и промышленных ЭВМ накладывает требование на простоту подключения к ЭВМ. Применение в системе контроля безопасности ЭВМ позволяет не только повысить оперативность получения информации, но и исключить субъективный фактор в оценке величины утечки. Применение датчиков на различном технологическом оборудовании ставит задачу простоты монтажа при минимальных изменения в конструкции оборудования и отсутствие сложной системы пробоотбора, которая также может потребовать изменений в конструкции оборудования и значительно усложнить конструкцию системы. Для ликвидации утечки необходимо точно знать местоположения дефекта с точностью до нескольких миллиметров, поэтому точность локализации места утечки также является критерием оценки. При использовании большого количества датчиков важно, чтобы система потребляла небольшую мощность, соответственно важным является низкое энергопотребление датчиков. Как видно из таблицы, высокую оценку имеет акустический метод. Это обусловлено его многими достоинствами с помощью этого метода могут быть обнаружены утечки любых газов и жидкостей, метод имеет приемлемую чувствительность, датчики имеют малые габариты, легко монтируются, отсутствует сложная система пробоотбора. Но наряду с этими достоинствами метод имеет некоторые значительные недостатки сложность обработки сигнала, высокий уровень фонового акустического сигнала в производственных помещениях и отсутствие селективности контроля. Этот метод может быть успешно применен практически на любом технологическом оборудовании при использовании соответствующих средств обработки сигнала и узконаправленных датчиков акустических сигналов.