Автоматизированная система взрывопожарозащиты

 

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к системам пожарной безопасности, и может быть использовано на промышленных предприятиях нефтеперерабатывающей , нефтехимической и химической промышленности. Система взрывопожарозащиты содержит пожарные извещатели 1, датчики параметров окружающей среды 2, датчики метеорологических параметров 3, датчики параметров технологического оборудования 4, датчики параметров технологического процесса 5, датчики параметров технического состояния установок пожаротушения 6, преобразователи сигналов 7-12, блок определения ложных срабатываний 13, логический блок 14, блок управления 15, вычислительное устройство 16, блок групповой тревожной сигнализации 17, блок аварийного оповещения 18, пульт оператора 19, устройства сигнализации 20, устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией 21, устройства пуска средств лоСП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 62 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ 4

;00

i00 ! 0 о

1 сУР (21) 4915956/12 (22) 01.03.91 (46) 15.01.93, Бюл. N 2 (71) Высшая инженерная пожарно-техническая школа (72) А.А. Навацкий и А.В. Федоров (73) А.А. Навацкий и А.В. Федоров (56) Авторское свидетельство СССР

М 797706, кл. А 62 С 37/10,1979. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА

ВЗ РЫ ВОПОЖАРОЗАЩИТЫ (57) Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к системам пожарной безопасности, и может быть использовано на промышленных предприятиях нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.

„„Я2„„1788902 А3

Система взрывопожарозащиты содержит пожарные извещатели 1, датчики параметров окружающей среды 2, датчики метеорологических параметров 3, датчики параметров технологического оборудования 4, датчики параметров технологического процесса 5, датчики параметров технического состояния установок пожаротушения 6, преобразователи сигналов 7 — 12, блок определения ложных срабатываний 13, логический блок 14, блок управления 15, вычислительное устройство 16, блок групповой тревожной сигнализации 17, блок аварийного оповещения 18, пульт оператора 19, устройства сигнализации 20, устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией 21, устройства пуска средств ло ) 1788902

10

20

30

40 кализации аварийных выбросов 22, устройства пуска установок пожаротушения 23, устройства пуска средств охлаждения и тепловой защиты 24, устройства аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации 25, блок автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования

Изобретение относится к противопожарной технике, а именно к системам пожарной безопасности, и может быть использовано на промышленных предприятиях с непрерывным характером производства, технологические процессы которых потенциально взрывопожароопасны, например, в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности.

Известна система пожарной безопасности, содержащая соединенные с преобразователями сигналов пожарные извещатели, датчики параметров окружающей среды (газоанализаторы, анализаторы жидких и твердых веществ), датчики параметров технологического оборудования, датчики параметров технологического процесса, блок определения ложных срабатываний, логический блок, блок управления, вычислительное устройство, блок групповой тревожной сигнализации, пульт оператора, устройства сигнализации, устройства пуска установок пожаротушения, устройства аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации, блок автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования, Однако функциональные возможности известной системы ограничены, и она не сможет обеспечить предотвращения всех опасностей, возникающих на современных энергонасы щен н ых объектах.

Особенность современных аварий на таких объектах — цепной характер их протекания, когда разрушительное действие инициирующего события многократно(иногда в сотни раз) усиливается вследствие вовлечения в процесс энергонасыщенных компонентов технологии, Образно говоря, это цепной процесс разрушительного высвобождения собственного технологического энергозапаса. Так за последние 15 лет 90 Д крупных аварий в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР протекали именно по цепному механизму, Все упомянутые аварии представляют со26, блок автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации 27. 1 7 13 19 7- 14 17420 14- 1821

14 19 7-э1522- 19 15 23 15 24 19 16

2 8-16 15-25 3-9.-16 19 4-[phone]

- 16->27 6-й2-+16. 7 ил., 2 табл, бой последовательное развертывание во времени (от единиц до десятков часов) различных явлений аварии — пожаров, взрывов, выбросов взрывопожароопасных или токсичных веществ, когда одно из них вызывало появление другого.

Для современных технологий характерна неконтролируемость опасностей как штатными системами обеспечения безопасности самого предприятия, так и специаль ными силами по борьбе с авариями и черезвычайными ситуациями. Эта особенность опасностей объясняет во многом "автономный" характер, тип протекания аварий, когда темп нарастания событий (темп выделения энергии, опасностей) превышает возможности (штатные или специально привлекаемые) нейтрализации разрушительных процессов, Кроме того, при авариях на современных энергонасыщенных предприятиях возникают новые типы опасностей, появляющихся только вследствие комбинаций явлений аварии и не присущих собственно технологическим и роцессам. К видам таких новых опасностей следует отнести, например, значительное увеличение площади пожаров (количества взрывов) как от сильного теплового излучения так и от усиления слабых воздушных ударных волн над крупными горящими разлитиями топлив или выбросы взрывопожароопасных веществ сформировавшихся в ходе аварии под воздействием ее явлений в газовое облако. Взрывоопасное облако перемещаясь в пространстве и во времени по территории промышленного предприятия представляет также опасность для ближайших жилых микрорайонов и соседних промышленных объектов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей известной системы путем: прогнозирования опасности перемещения зон (облаков) взрывоопасных концентраций парогазовых сред по территории объекта защиты и выработки упреждающих решений по их локализации и ликвидации, а также решений по аварийно1788902

45 му оповещению обслуживающего персонала и жителей ближайших к объекту микрорайонов; исключения возможности дальнейшего распространения пожара (взрыва) за счет выработки решений на включение средств охлаждения и тепловой защиты; оперативного контроля достоверности пуска средств защиты и локализации; а также значительного повышения надежности срабатывания установок пожаротушения за счет непрерывного автоматического контроля и диагностирования их технического состоянияя.

Поставленная цель достигается тем, что система имеет датчики метеорологических параметров (датчики направления и скорости ветра, температуры, давления и влажности атмосферного воздуха) 3, датчики параметров технического состояния установок пожаротушения 6, дополнительные преобразователи сигналов 9, 12, при этом к третьему входу вычислительного устройства 16 подключен выход 9, э к шестому выход

12; устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией 21. подключенные через блок аварийного оповещения 18, к выходу логического блока 14; устройства пуска средств локализации аварийных выбросов, водяных и парогазовых преград 22, устройства пуска средств охлаждения и тепловой защиты 24 соединенных с блоком управления 15 и пультом оператора 19; блок автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предуп редител ь ной си гн ализа ции 27. подключенный к выходу 5 вычислительного устройства 16, Автоматизированная система взрывопожарозащиты содержит(фиг. 1), пожарные извещатели 1, датчики параметров окружающей среды (газоанализаторы, анализаторы жидких и твердых веществ) 2, датчики метеорологических параметров 3, датчики параметров технологического оборудования 4, датчики параметров технологического процесса 5, датчики параметров технического состояния установок пожаротушения 6, преобразователи сигналов 7 — 12, блок определения ложных срабатываний

13, логический блок 14, блок управления 15, вычислительное устройство 16, блок групповой тревожной сигнализации 17, блок аварийного оповещения 18, пульт оператора

19, устройства сигнализации 20, устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией 21, устройства пуска средств локализации аварийных выбросов, водяных и парогазовых преград 22, устройства пуска установок пожаротушения 23, устройства пуска средств охлаждения и тепловой защи50

35 ты 24, устройства аварийного отключения и переключения аппаратов и коммутации 25, блок автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования 26, блок автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации 27.

Блоки 14, 15, 16, организующие работу всей системы представлены в виде конкретных специализированных программно-реализуемых устройств (табл, 1).

Блок управления 15 как совокупность взаимосвязанных функциональных модулей имеет следующую структуру;

Конструктивное выполнение блока управления 15.

Блок, управления представляет собой дублированную подсистему обработки информации, выполненную на базе микроЭВМ "Электроника MC. 1260,12" и имеет модульную структуру. Все модули размещены в корзинах микро-ЭВМ и каркасах, которые в свою очередь расположены в стойке, имеющей постоянную законченную конструкцию и монтаж.

Блок управления конструктивно разделяется на шесть блоков (фиг. 2): 1 — блок

ЭВМ первичного уровня в составе двух микро-Э В М "Электроника M С.1260.12"; 2 — блок памяти; 3 — блок ввода-вывода для организации ввода информации; 4, 5 — блоки ввода-вывода для организации вывода информации; 6 — первичный источник питания, Соединение между блоками осуществляется с помощью кабелей, Блоки памяти и ввода-вывода предусмотрены для установки в них следующих модулей: 7 — ИК-2; 8 — БИБ-1; 9, 10 — ВАИ-1;

11 — КСН-1; 12 — КСН-2; 13 — KCB-1.

Интерфейс канала ИК-2 предназначен для выхода на второй уровень 3ВМ (в частности для соединения с вычислительным устройством 16 системы взрывопожарозащиты). Модуль ИК-2 размещается в каркасе стойки (в блоке памяти 2), Модули ввода.

Для ввода аналоговой информации с пожарных извещателей 1 системы взрывопожарозащиты предназначен модуль ввода аналоговой информации ВАИ-1.Модули

ВАИ-1 размещаются в каркасе стойки (в блоке ввода-вывода 3).

Модуля вывода.

Для вывода информации на блок определения ложных срабатываний 13 системы взрывопожарозащиты и внешние устройства световой сигнализации предназначен модуль ключей силовых низковольтных

1788902

15

35

КСН-1. Модули КСН-1 размещаются в каркасе стойки (в блоке ввода-вывода 4).

Для вывода информации на исполнительные механизмы постоянного тока устройств 22, 23, 24, 25 системы предназначен модуль ключей силовых низковольтных

КСН-2. Модули КСН-2 размещаются в каркасе стойки (в блоке ввода-вывода 5).

Для вывода информации на исполнительные механизмы переменного тока устройств 22, 23, 24, 25 системы предназначен модуль ключей силовых высоковольтных

KCB-1. Модули KCB-1 размещаются на тех же установочных местах (в блоке ввода вывода 5), что и модули КСН-2 с задней стороны стойки, Система работает следующим образом.

По программе заложенной в вычислительном устройстве 16, реализующей алгоритм представленный на фиг. 3, или по команде с пул та оператора 19, осуществляется периодический опрос датчиков параметров окружающей среды 2, датчиков метеорологических параметров 3, датчиков параметров технологического оборудования 4, датчиков параметров технологического процесса 5 и датчиков параметров технического состояния установок пожаротушения 6, информация с которых посредством соответствующих преобразователей сигналов 7-12 (например, преобразователь

7 — ОКП 42 2719 0287 06; П282; преобразователи 8 — 12 — ОКП 42 2719 0291 10, П2821, ТУ 6 — 87, 5Г2.728.006ТУ) преобразуется в унифицированные сигналы постоянного тока 0 — 5 мА и поступает на вход вычислительного устройства 16.

В вычислительном устройстве 16 по математической модели, описывающей объект с точки зрения взрыво-пожаробезопасности, рассчитывается комплексный показатель безопасности, сравнивается текущее значение этого показателя с предыдущим значением и определяется скорость его изменения, По скорости изменения комплексного показателя безопасности осуществляется прогнозирование времени, по истечении которого при отсутствии внешнего управляющего воздействия этот показатель может достичь предельно допустимого значения, что создает на объекте защиты аварийную ситуацию, определяются параметры, способствующие повышению скорости приближения комплексного показателя безопасности к предельно допустимым границам, вырабатываются сигналы на Коррекцию этих параметров, которые с выхода 4 вычислительного устройства 16 поступают на блок автоматического регулирования параметров технологического процесса и технологического оборудования 26 и с выхода 5 на блок автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации 27. Сигналы, пропорциональные ожидаемому времени достижения комплексным показателем безопасности предельно-допустимого значения, с выхода 3 вычислительного устройства 16 поступают на вход пульта оператора 19 для визуальной оценки текущей обстановки на объекте защиты. Алгоритм обнаружения аварийной ситуации вычислительным устройством 16 представлен фиг. 4, Автоматически или оператором пульта

19, в зависимости от величины ожидаемого времени достижения комплексным показателем безопасности предельно-допустимого значения, устанавливается соответствующая частота опроса вычислительным устройством 16 датчиков 2. 3, 4, 5, 6.

При достижении комплексным показателем предельно-допустимого значения с выхода 1 и 2 вычислительного устройства 16 на вход блока управления 15 и вход логического блока 14 поступают сигналы, идентифицирующие параметры, по причине которых возникла взрывопожароопасная ситуация. По этим сигналам блок управления 15 определяет аппараты и. коммуникации, которые должны быть частично или полностью отключены или перекрыты для устранения опасности возникновения пожара (взрыва), и вырабатывает сигналы на приведение в действие устройств аварийного отключения 25, Блок-схема алгоритма отключения аппарата (коммуникации) блоком управления представлена в общем виде фиг. 5. С другого выхода блока управления

15 поступает сигнал на вход блока определения ложных срабатываний 13. работающего в режиме И.

Логический блок при этом определяет зону, в которой возчикла взрывопожароопасная ситуация, и вырабатывает сигналы на включение световой индикации, высвечивая на мнемосхеме пульта оператора 19 зону взрывопожароопасности, и сигналы поступающие на блок групповой тревожной сигнализации 17, который включает устройства сигнализации 20 на пульте оператора

19 и непосредственно в зоне опасности.

Блок-схема алгоритма функционирования логического блока 14 представлена фиг, 6, Если аварийная ситуация возникла в результате аварийного истечения или выброса взрывопожароопасных веществ в атмосферу открытых технологических установок объекта защиты, то по программе, заложен1788902

55 ной в вычислительном устройстве 16, по команде с пульта оператора 19, в реальном времени, определяются размеры зон довэрыво- и взрывоопасных концентраций парогазовых сред и осуществляется прогнозирование перемещения образовавшегося облака по территории обьекта защиты с учетом метеорологических параметров полученных в результате опроса датчиков 3, В основу вышеуказанной программы положена известная методика .расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий.

Базовым модулем программы является расчет поля концентраций, создаваемого одним точечным источником поллютанта (в/о газа или пара).

В табл. 2 показана последовательность действий в программе для вычисления концентраций поллютанта в одном узле.

Блок-схема алгоритма расчета (прогнозирования) полей взрывоопасных концентраций вычислительным устройством 16 представлена фиг. 7.

В вычислительном устройстве 16 вырабатываются управляющие сигналы, которые поступают на вход блока управления 15 и вход логического блока 14. По этим сигналам или по команде с пульта оператора 19 блок управления включает устройства пуска средств локализации аварийных выбросов, водяных и парогазовых преград 22, Сигнал о достоверности пуска средств 22 поступает на пульт оператора 19 и включает на мнемосхеме световую сигнализацию. Логический блок определяет вероятные границы взрывоопасной зоны на территории объекта защиты и вырабатывает сигналы на включение световой индикации, высвечивая на мнемосхеме пульта оператора 19 зону опасности и сигналы поступающие на блок аварийного оповещения 18, который включает устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией 21 в той зоне где возникла опасность взрыва. Полученные в вычислительном устройстве 16 данные (размеры взрывоопасного облака, направление, скорость и время его распространения) выводятся на дисплей (или печатающее устройство) пульта оператора 19 для визуальной оценки обстановки и принятия решения оператором о необходимости эвакуации жителей ближайших к объекту защиты микрорайонов и обслуживающего персонала соседних промышленных объектов.

При срабатывании пожарных извещателей 1 сигналы через преобразователь 7 по5

45 ступают на вход блока управления 15, вход логического блока 14 и вход блока обнаружения ложных срабатываний 13, При этом логический блок 14 определяет зону, в которой возник пожар и вырабатывает сигнал на включение световой индикации, высвечивая на мнемосхеме пульта оператора 19 зону пожара, и сигнал на блок групповой тревожной сигнализации 17, который включает устройства сигнализации на пульте оператора

19 и непосредственно в зоне, в которой возник пожар.

Блок управления 15 формирует сигнал, воздействующий на устройства пуска установок пожаротушения 23, а на выходе блока обнаружения ложных срабатываний 13 при наличии сигнала от блока управления 15 формируется сигнал, поступающий на пульт оператора и подтверждающий истинность информации, полученной с пожарных извещателей 1. При получении этого сигнала автоматически или по команде с пульта оператора 19 блок управления 15 включает устройства пуска средств охлаждения и тепловой защиты 24 непосредственно в зоне. где возник пожар. При отсутствии такого сигнала на выходе блока обнаружения ложных срабатываний 13 оператор пульта 19 дает команду блоку управления 15 на отключение установок 23, Сигнал о достоверности срабатывания средств 24 поступает на пульт оператора 19 и включает на мнемосхеме световую индикацию, Предлагаемая система позволяет существенно поднять уровень безопасности объекта защиты за счет прогнозирования опасности аварийной загазованности промтерритории объекта и, следовательно, своевременного оповещения обслуживающего персонала и населения ближайших жилых микрорайонов; выработки решений по локализации и ликвидации аварийных выбросов взрывопожароопасных веществ; исключения возможности возникновения и дальнейшего распространения пожара (взрыва); значительного повышения надежности срабатывания установок пожаротушения; оперативного контроля достоверности пуска средств защиты и локализации.

Формула изобретения

Автоматизированная система взрывопожарозащиты, содержащая пульт оператора, подключенный к первому входу вычислительного устройства. пожарные извещатели, соединенные с преобразователем сигналов, датчики параметров окружающей среды, датчики параметров технологического оборудования и датчики параметров технологического процесса. подключенные через соответствующие пре1788902

Таблица 1

Тип устройства,нормативно-техническая док ментация

Элементы системы

ОКП 34 2578 0602 Ol

УЭС - 10А

ТУ 6-84

5Д1. 620, ООЗТУ

ОКП 42 1598

Имеет модульную структуру /на каждый модуль имеются технические условия/

Мини ЭВМ

СМ-1420

Блок логики 14

Воронежское

ОКБА алгоритмы функцио нирования устройств ,14,15,16 представле ны в описании алгоритмы функционирования устройств

14,15,16 представлены в описании

Блок управления15

Воронежское

ОКБА

Завод вычислительных управляющих машин г,Киев

Вычислительное устройство 16

Таблица 2 вание модуля программе образователи сигналов к второму, третьему и четвертому входам вычислительного устройства, блок определения ложных срабатываний, логический блок, блок управления, блок групповой тревожной сигнализации, 5 устройства сигнализации, устройства пуска установок пожаротушения, блок аварийного переключения аппаратов, блок автомати-. ческого регулирования параметров технологического процесса, вычислитель- 10 ное устройство, первый выход которого соединен с логическим блоком, второй — c блоком управления, третий подключен к пульту оператора и четвертый — к блоку автоматического регулирования параметров 15 технологического процесса, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она содержит датчики метеорологических параметров, датчики параметров технического 20 состояния установок пожаротушения, дополнительные преобразователи сигналов, блок автоматическо о включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации, устройства аварийного оповещения и управления эвакуацией, подключенные через блок аварийного оповещения к выходу логического блока, устройства пуска средств покализации аварийных выбросов, устрой тва пуска средств охлаждения и тепловой защиты, соединенные с блоком управления и пультом оператора, при этом к пятому входу вычислительного устройства подключен выход преобразователя сигналов датчиков метеорологических параметров, к шестому входу-выходу преобразователя сигналов датчиков параметров технического состояния установок пожаротушения, а пятый выход вычислительного устройства соединен с блоком автоматического включения средств резервирования установок пожаротушения и предупредительной сигнализации.

Изготовитель, Примечание

1788902

Продолжение табл,2

1788902

1788902

1788902

Составитель А,Новацкий

Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий

Редактор В.Трубченко

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 79 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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