Устройство для отвода зарядов статического электричества

 

Изобретение относится к технике борьбы с вредными проявлениями статического электричества. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Цель достигается за счет введения дополнительного блока 26 контроля цепи заземления, содержащего высокочастотный резонансный трансформатор 27, детектор 30 и компаратор 31, а также манипулятора 32 рабочей частоты, автогенератора 4, конденИзобретение относится к технике защиты объектов от вредных проявлений зарядов статического электричества, образующихся при сливе-наливе электролизующихся жидкостей , например нефтепродуктов, и может быть использовано при разработке технических средств для контроля электрических цепей, предназначенных для отвода зарядов статического электричества с транспортных емкостей на нефтебазах и других саторов 3 и 29 связи. Кроме того, элемент И 6 выполнен с дополнительным входом. Автогенератор соединен с первичными обмотками основного трансформатора 2 и резонансного трансформатора 27 через конденсаторы 3 и 29. Вторые входы трансформаторов соединены с корпусом. Вторичная обмотка 28 трансформатора 27 включена между вторичной обмоткой трансформатора 2 и контуром заземления. Выход компаратора 31 соединен с дополнительным входом элемента И 6. Добротность трансформатора 27 зависит от резистивно сти автоцистерны относительно грунта. Дополнительный блок контроля настроен таким образом, что разрешение на осуществление операций слива-налива он дает только при малом сопротивлении между автоцистерной и грунтом. Тем самым предотвращается искрение при замыкании контактов 9 и 10 и повышается надежность устройства. Кроме того, резко снижается уровень наведенных электромагнитных помех на проводниках 12, поскольку контакты 9 и 10 замкнуты только в рабочем положении . 1 ил. объектах в нефтехимической и других отраслях промышленности, на которых проводятся товаротранспортные операции со взрывои пожароопасными жидкостями. Цель изобретения - повышение надежности устройства. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из автогенератора 1, основного трансформатора 2, конденса (Л С о 00 ю го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)5 Н 05 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТГНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 884175 (21) 4733312/21 (22) 29.08.89 (46) 15.10.91. Бюл. hb 38 (71) Специальное конструкторское бюро по механизации и автоматизации технологических операций при транспорте и хранении нефтепродуктов "Транснефтеавтоматика" (72) Я.Ш.Вихман (53) 621.319.74(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1336271, кл. Н 05 F 3/02, 1986.

Авторское свидетельство CCP М 884175, кл. Н 05 F 3/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ЗАРЯДОВ

СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА (57) Изобретение относится к технике борьбы с вредными проявлениями статического электричества. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Цель достигается эа счет введения дополнительного блока 26 контроля цепи заземления, содержащего высокочастотный резонансный трансформатор 27, детектор 30 и компаратор 31, а также манипулятора 32 рабочей частоты, автогенератора 4, конденИзобретение относится к технике защиты объектов от вредных проявлений зарядов статического электричества, образующихся при сливе-наливе электролизующихся жидкостей, например нефтепродуктов. и может быть использовано при разработке технических средств для контроля электрических цепей, предназначенных для отвода зарядов статического электричества с транспортных емкостей на нефтебазах и других. Ы« 1684944А2 саторов 3 и 29 связи. Кроме того, элемент И

6 выполнен с дополнительным входом. Автогенератор соединен с первичными обмотками основного трансформатора 2 и резонансного трансформатора 27 через конденсаторы 3 и 29. Вторые входы трансформаторов соединены с корпусом. Вторичная обмотка 28 трансформатора 27 включена между вторичной обмоткой трансформатора 2 и контуром заземления. Выход компаратора 31 соединен с дополнительным входом элемента И 6. Добротность трансформатора 27 зависит от резистивности автоцистерны относительно грунта. Дополнительный блок контроля настроен таким образом, что разрешение на осуществление операций слива-налива он дает только при малом сопротивлении между автоцистерной и грунтом. Тем самым предотвращается искрение при замыкании контактов 9 и 10 и повышается надежность устройства. Кроме того, резко снижается уровень наведенных электромагнитных помех на проводниках 12, поскольку контакты

9 и 10 замкнуты только в рабочем положении. 1 ил. объектах в нефтехимической и других отраслях промышленности, на которых проводятся товаротранспортные операции со взрыво- и пожароопасными жидкостями, Цель изобретения — повышение надежности устройства, На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из автогенератора

1, основного трансформатора 2, конденса1684944 тора 3 связи. детектора 4, элемента НЕ 5, элемента И 6, усилителя 7, реле 8, контактов

9 и 10. искробезопасного барьера 11, проводников-выводов 12, зажима 13, блока 14 контроля цепи контура заземления, содержащего резистор 15, варистор 16 и измеритель 17, оптрона 18, клеммы 19 заземления, заземляющей шины 20, контура 21 заземления, трансформатора 22 питания устройства, с вторичной обмоткой 23, подключенной к общей точке соединения нулевого провода 24 с глухоэаземленной нейтралью 25 питающей подстанции (не показана), дополнительного блока 26 контроля цепи заземления, содержащего высокочастотный (ВЧ) резонансный трансформатор 27 со вторичной обмоткой 28, конденсатор связи

29, детектор 30 и компаратор 31, манипулятора 32 частоты автогенератора, резисторов

33 — 38, стабилитронов 39 и 40, кнопки 41, индикатора 42, взрывобезопасного корпуса

43. На чертеже обозначены автоцис серна 44 с антистатическим проводником 45.

Резисторы 35 — 38 со стабилитронами

39 и 40 образуют искробеэопэсный барьер.

Выход автогенератора 1 подключен к первичной обмотке трансформатора 2 через дополнительный конденсатор 3 связи, к общей точке соединения которых подсоединена цепь из последовательно соединенных детектора 4 и элемента НЕ 5, входящих в схему управления усилителем реле включения заземления. Вход ее соединен с одним из выводов первичной обмотки трансформатора, а выход — с первым входом элемента И 6. Выход последнего соединен с входом усилителя 7, выход которого подключен к реле 8 включения цепи заземления, Нормально разомкнутые контакты 9 и

10 реле включены между каждым выводом вторичной обмотки трансформатора и входом дополнительного искробезопасного барьера 11, BblnollHBHHolo в виде симметричного четырехполюсника. Выход его снабжен проводниками-выводами 12, соединенными с зажимом 13. Блок 14 контроля цепи контура заземления выполнен в виде источника тока с токоэадающей цепью из последовательно соединенных резистора

15, варистора 16 и измерителя 17, подключенного к концевым выводам упомянутого резистора. Вход оптрона 18 соединен с выходом измерителя тока, а его информационный выход — c вторым входом элемента И 6.

Одним входом блок 14 контроля подключен к клемме 19 заземления, соединенной через заземляющую шину 20 с контуром 21 заземления. Вторичная обмотка 23 трансформатора 22 одним выводом подключена к общей точке соединения нулевого провода

24 сети, а вторым выводом — к варистору

16. Блок 26 контроля цепи заземления содержит датчик наличия резистивности, выполненный в виде резонансного высокочастотного трансформатора 27, один вывод вторичной обмотки 28 которого соединен с клеммой заземления устройства, а второй— с. заземляющим выводом вторичной обмотки трансформатора. При этом один иэ выводов первичной обмотки резонансного трансформатора соединен с корпусом, а второй через конденсатор 29 связи — c выходом автогенератлра 1 и с входом цепи из последовательно соединенных детектора

30 и компаратора 31. Выход последнего подключен к общей точке соединения третеьго (дополнительного) входа элемента И 6 и информационного выхода устройства контроля. Манипулятор 32 частоты автогенератора 1 выполнен в виде выпрямителя напряжения (беэ фильтра) питающей сети, вход которого соединен с одной из вторичых обмоток трансформатора 22 питания устройства (не показано), а его выход — с частотоуправляющим входом упомянутого автогенератора. Резисторы ЗЗ и 34 утечки подсоединены параллельно нормально разомкнутым контактам реле, Коммутирующий контакт кнопки 41 соединен с выходом усилителя 7, нормально замкнутый контакт — с выходом устройства, управляющим операцией слива-налива нефтепродуктов, а нормально открытый контакт — с клеммой Е источника питания.

К нормально замкнутому контакту кнопки 41 подсоединен один из выводов индикатора 42 срабатывания устройства, выполненного в виде светодиода, второй вывод которого соединен с корпусом устройства, Устройство заключено в корпус 43, Антистатический проводник 45 предназначен для отвода зарядов статического электричества на землю при движении автоцистерны.

Устройство работает следующим образом, Следует рассмотреть четыре возможных состояния.

Гаражное положение. Автогенератор 1 вырабатывает напряжение в диапазоне частот 30 — 80 кГц, которое через конденсатор

3 связи поступает на первичную обмотку трансформатора 2, затем на детектор 4, детектируется, сглаживается его внутренним фильтром с некоторой постоянной времени и напряжением высокого уровня (логическая единица) поступает на вход элемента

НЕ 5, с выхода которого затем поступает на первый вход элемента И 6. При этом на

1684944 выходе последнего устанавливается сигнал логического нуля, а поскольку функция И при этом еще обеспечивается, усилитель 7 питания реле на выходе также вырабатывает сигнал низкого уровня. На реле 8 питание не поступает.

Нормально замкнутый контакт кнопки

41 обесточен, и светодиод 42 не светится.

Контакты реле нормально разомкнуты, что резко уменьшает на проводниках-выводах 12 и рисутствие Н Э М П.

На блок 14 контроля цепи контура заземления 21 с вторичной обмотки 23 трансформатора 22 поступает некоторое напряжение, создающее протекание классификационного тока, задаваемого варистором 16, через последовательно соединенные резистор 15, клемму 19, шину

20 на контур 21 заземления и через общую точку второго вывода упомянутой обмотки

23 с нулевым проводом 24 сети с глухозаземленной нейтралью 25 питающей подстанции (не показано), На резисторе 15 возникают импульсы напряжения с частотой питающей сети, которые преобразуются измерителем 17 в напряжение высокого уровня. Это напряжение поступает на оптрон 18, например, в виде оптопары типа ОЭП-1, Излучатель оптопары при этом засвечивается, и ее приемник-фоторезистор резко уменьшает свое выходное сопротивление. Вследствие того, что фоторезистор своими выводами подсоединен к источнику Е, уровень напряжения которого соответствует определенному типу логических элементов, например

ТТЛ, при исправном состоянии местного контура Z1 заземления, как в гаражном, так и рабочем положениях на второй вход элемента И 6 поступает напряжение логической единицы, Таким образом, на одном из выходов элемента И 6 обеспечивается формирование одной Логической единицы, При ухудшении качества местного заземления либо нарушении контактов во внешней цепи, доступной осмотру, т,е. от клеммы 19 и шины 20, либо в контуре 21 заземления, т.е. в цепи, не доступной осмотру, уменьшается величина классификационного тока в токозадающей цепи блока 14 вследствие резкого увеличения величины сопротивления варистора 16. Соответственно резко уменьшается величина амплитуды импульсов на резисторе 15, а на выходе измерителя 17 появляется сигнал низкого уровня, поступающий на излучатель оптрона 18. Он гаснет, его приемник-фоторезистор резко увеличивает свое темновое сопротивление. При этом на втором входе

55 элемента И 6 появляется сигнал логического нуля с обеспечением гальванической развязки от напряжения классификационной цепи.

Первичная обмотка ВЧ-трансформатора 27 и конденсатор 29 связи датчика наличия резистивного блока 26 образуют последовательный резонансный контур, резонансная частота которого находится в пределах диапазона частот, вырабатываемых автогенератором 1.

Манипулятор 32 обеспечивает девиацию частоты автогенератора 1 посредством подачи выпрямленных импульсов напряжения питающей сети на его частотозадающий элемент, например варикап. При совпадении частоты автогенератора 1 с резонансной частотой резонансного контура на обмотках трансформатора 27 возникают максимумы амплитудно-частотных колебаний.

Вследствие того, что в гаражном положении контакты 9 и 10 разомкнуты, вторичная обмотка 28 ВЧ-трансформатора 27 не подключена к искробеэопасному барьеру 11 и внешнему шунтированию со стороны проводников-выводов 12 практически не подвергается. Добротность

ВЧ-трансформатора в этом случае наибольшая, а на вход детектора 30 поступаю1 импульсы напряжения с наибольшей амплитудой. После детектирования этого напряжения на выходе детектора 30 образуется сигнал высокого уровня, поступающий на компаратор 31, вызывая его срабатывание, и на третий вход элемента И 6 поступает сигнал логического нуля.

Рабочее положение. При стыковке автоцистерны 44 с зажимом 13 контакты последнего замыкаются с помощью специального штыря, приваренного к металлоконструкции автоцистерны. Малое переходное сопротивление между штырем и зажимом 13 обеспечивает замыкание проводников-выводов 12 между собой.

Пуск устройства производят нажимом кнопки 41, При этом на реле 8 поступает напряжение питания от клеммы Е. Реле 8 срабатывает и переводит контакты 9 и 10 в замкнутое состояние, причем возможное прохождение ложной команды в систему управления операциями прерывается за счет размыкания нормально замкнутого контакта кнопки 41.

После замыкания контактов 9 и 10 вторичная обработка трансформатора 2 оказывается нагруженной через резисторы 35-38 искробеэопасного барьера 11, проводники

12 и эакороченный зажим 13, На его первичной обмотке резко уменьшается напряже1684944 ние, что приводит к понижению напряжения на выходе детектора 4, вследствие чего на первом входе элемента И 6 появляется сигнал логической единицы.

Таким образом, на другом иэ входов элемента И 6 обеспечивается формирование второй логической единицы.

Подключенная к устройству автоцистерна 44 оказывает шунтирующее действие на обмотку 28 ВЧ-трансформатора 27 по контуру: вторичная обмотка трансформатора 2, контакты 9 и 10 реле, параллельные ветви искробезопасного барьера 11 (резисторы

35, 36 и 37, 38), проводники-выводы 12, зажим 13, металлоконструкция автоцистерны

44, антистатический проводник 45, грунт(не обозначен), контур 21 заземления, шина 20, клемма 19 — и далее на второй вывод обмотки 28. На шунтирование обмотки 28 также влияет реэистивность ходовой части автоцистерны 44 относительно грунта.

В результате влияние резистивности перечисленных элементов (-50 кОм и менее) на ВЧ-трансформатор 27 его добротность уменьшается и, соответственно, уменьшается величина напряжения на его первичной обмотке. Выходной сигнал детектора 30 понижается, компаратор 31 возвращается в исходное состояние, а на его выходе появляется сигнал логической единицы.

В результате поступления логических единиц на все три входа элемента И 6 последний обеспечивает выполнение функции И.

Усилитель 7 (питания реле) обеспечивает реле 8 питанием, которое переходит в режим самоблокировки. Кнопку 41 отпускают, и контакты 9 и 10 остаются замкнутыми на весь цикл проведения товаротранспортной операции либо до первого прерывания любой из трех цепей, формирующих обеспечение логических единиц.

Работа устройства при нештатной стыковке (при отсутствии на автоцистерне специального присоединительного штыря).

Устройство не срабатывает при попытке принудить его к работе путем введения в зажим 13 некоего металлического предмета, обеспечивающего замыкание его контактов. Шунтирования автоцистерной через проводники-выводы вторичной обмотки ВЧтрансформатора не происходит, и блок контроля заземления не вырабатывает сигнал логической единицы.

В некоторых случаях возможен вариант, когда автоцистерна 44 при проведении товаротранспортной операции окажется на площадке, покрытой льдом либо свежевы5

55 павшим снегом, что может увеличить резистивность автоцистерны относительно грунта, не обеспечивающую шунтирование

В Ч-трансформатора.

В этом случае автоцистерна влияет на

ВЧ-трансформатор как некоторая электрическая емкость, величина которой понижает его резонансную частоту и смещает ее за пределы дгвиационных воэможностей автогенератора, Резонанс напряжения ВЧтрансформатора не достигается, напряжения в его обмотках невелики, что вызывает срабатывание блока 14 контроля заземления 26.

После стыковки до момента пуска устройства кнопкой 41 через резисторы 33 и 34 утечки происходит стекание заряда статического электричества на грунт, Это уменьшает -возможное искрообразование на контактах 9 и 10 реле.

Таким образом, предлагаемое устройство при равных либо меньших количествах функциональных блоков обеспечивает более высокую надежность, Кроме того, излучение непреднамеренных электромагнитных помех (НЭПМ) в нем значительно снижено, так как время, когда устройство находится в гаражном положении, больше рабочего.

Формула изобретения

Устройство для отвода зарядов статического электричества по авт.св. М 884175, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности управления, оно снабжено дополнительным блоком контроля цепи заземления, содержащим высокочастотный резонансный трансформатор, детектор, компаратор, манипулятор частоты и конденсаторы связи, элементом НЕ и элементом И, включенным на входе схемы управления усилителем питания реле подключения схемы контроля, при этом выход автогенератора соединен с каждой из первичных обмоток трансформаторов через соответствующие конденсаторы связи, один из выводов первичной обмотки резонансного трансформатора соединен с корпусом устройства, а другой через последовательно соединенные детектор и компаратор — с одним из входов элемента

VI, вторичная обмотка резонансного трансформатора включена между вторичной обмоткой трансформатора и контуром заземления, манипулятор частоты подключен к входу автогенератора, а выход детектора через элемент НЕ присоединен к второму входу элемента И.

1684944

1

1

Л

Составитель В. Ким

Редактор Л. Веселовская Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Закаэ 3516 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101