Способ размещения датчиков на открытых технологических установках нефтеперерабатывающих производств

 

Изобретение относится к пожарной сигнализации и может быть использовано для оптимизации обнаружения взрывопожароопасных смесей в воздухе открытых технологических установок нефтеперерабатывающих производств. Датчики взрывопожароопасных концентраций конвекционно-диффузионного типа размещают по территории технологической установки на расстоянии двух радиусов обслуживания друг от друга в каждом последующем ряду со сдвигом на величину радиуса обслуживания по отношению к предыдущему ряду и вокруг технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием и в зависимости от ширины технологического блока. Производят расчет избыточных площадей перекрытий зон датчиков, обслуживающих технологические блоки и территорию технологической установки, затем удаляют избыточные датчики. При размещении датчиков на границе технологической установки радиус обслуживания датчиков рассчитывают с учетом направления и силы ветрового потока. Технический результат при осуществлении изобретения выражается в оптимизации расположения датчиков, исключении избыточных датчиков и улучшении качества контроля взрывопожаробезопасности за счет учета дополнительных факторов при размещении датчиков. 6 ил.

Изобретение относится к пожарной сигнализации, а именно к размещению пожарных датчиков, и может быть использовано на открытых технологических установках нефтеперерабатывающих и газовых производств.

Известен способ противопожарного контроля волокнистого материала [авторское свидетельство N 269400, МКИ G 08 B 17/00]. В соответствии с данным способом противопожарный контроль осуществляется посредством расположенных по периметру технологического блока датчиков.

Недостатком данного способа является его ограниченная применимость для открытых установок нефтеперерабатывающих производств ввиду сложного пространственного расположения технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием в открытых технологических установках.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является известный способ размещения датчиков на открытых технологических установках нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности [Требования к установке сигнализаторов и газоанализаторов (ТУ-газ-86), Москва, 1986 г., с. 7, 8, 21-25]. По данному способу датчики размещают по территории технологической установки на расстоянии двух радиусов обслуживания (R) друг от друга в каждом последующем ряду со сдвигом на величину радиуса обслуживания по отношению к предыдущему ряду и вокруг технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием. Территории, определяемые открытыми технологическими установками, включают технологические блоки с взрывопожароопасным оборудованием.

Получению требуемого технического результата препятствуют отсутствие учета направления и силы господствующего ветрового потока и учета размеров блоков взрывоопасного технологического оборудования при расположении вокруг них датчиков.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является оптимальное размещение датчиков на открытых установках нефтеперерабатывающих производств с наиболее полным режимом контроля загазованности.

Технический результат при осуществлении заявляемого изобретения выражается в оптимизации расположения датчиков, исключении избыточных датчиков и улучшении качества контроля взывопожаробезопасности за счет учета дополнительных факторов при размещении датчиков.

Для достижения вышеуказанного технического результата в способе размещения датчиков на открытых технологических установках нефтеперерабатывающих производств, заключающемся в том, что датчики размещают по территории технологической установки на расстоянии двух радиусов обслуживания (R) друг от друга в каждом последующем ряду со сдвигом на величину радиуса обслуживания по отношению к предыдущему ряду и вокруг технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием, размещение датчиков вокруг технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием производят в зависимости от ширины технологического блока (Δy) в соответствии с соотношениями: при Δy > 2R датчики размещают по периметру блока попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии двух радиусов обслуживания друг от друга, при датчики размещают по периметру блока попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга, при этом первый датчик размещают с боковой стороны технологического блока на продольной оси, при датчики размещают по периметру блока попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга, при 0,922R < Δy < R датчики размещают по периметру блока попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга, при Δy < 0,922R датчики размещают по периметру блока в шахматном порядке относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга; после чего производят расчет избыточных площадей перекрытий зон датчиков, обслуживающих технологические блоки и территорию технологической установки, затем удаляют избыточные датчики, при размещении датчиков на границе технологической установки радиус обслуживания датчиков рассчитывают по формуле где Δy_tz - расстояние от места аварийного выброса до границы установки (м); V_eff - эффективная скорость переноса облака топливовоздушной смеси (м/с);
U_v - скорость ветрового потока (м/с);
r_D - расстояние до погруженного в область ветровой тени датчика (м);
γ - угол направления ветра.

Учет таких факторов, как размеры технологического блока и направление и сила господствующего ветрового потока, при размещении датчиков позволяет существенно улучшить качество контроля взрывопожаробезопасности, исключение избыточных датчиков способствует наиболее оптимальному расположению датчиков.

На фиг. 1 изображена блок-схема размещения датчиков вокруг технологического блока при Δy > 2R, на фиг. 2 изображена блок-схема размещения датчиков вокруг технологического блока при на фиг. 3 изображена блок-схема размещения датчиков вокруг технологического блока при на фиг. 4 изображена блок-схема размещения датчиков вокруг технологического блока при 0,922R < Δy < R, на фиг. 5 - блок-схема размещения датчиков вокруг технологического блока при Δy < 0,922R, на фиг. 6 - схема влияния ветрового потока на эффективный радиус обслуживания датчиков.

Размещение датчиков на открытых технологических установках нефтеперерабатывающих производств производят в следующем порядке.

Сначала размещают датчики по территории технологической установки на расстоянии двух радиусов обслуживания (R) друг от друга в каждом последующем ряду со сдвигом на величину радиуса обслуживания по отношению к предыдущему ряду. При этом производят расчет гексагональной упаковки окружностей, при которой каждый круг окружен шестью такими же, так, что каждые три центра датчика, образуют равносторонний треугольник со стороной 2R. В данном случае решается задача прямолинейной триангуляции полиэдра, т.е. многогранника, в данном случае прямоугольника, в виде тела геометрического симплициального комплекса, другими словами, такое его разбиение на замкнутые симплексы, в данном случае - треугольники, что каждые два симплекса либо не пересекаются, либо пересекаются по их общей грани.

Размещение датчиков вокруг технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием производят в зависимости от ширины технологического блока (Δy). Размещение датчиков должно соответствовать двум требованиям: датчики должны располагаться вне блока, действие датчиков должно покрывать весь блок. При решении геометрического размещения датчиков наблюдается зависимость их расположения от соотношения между шириной блока (Δy) и величиной радиуса обслуживания (R).

Если Δy > 2R (фиг. 1), очевидно, что полное покрытие зоны технологического блока невозможно, поэтому датчики размещают по периметру блока попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии двух радиусов обслуживания друг от друга.

Если (фиг. 2), тогда попарное расположение датчиков по сторонам обеспечивает их наложение по продольной оси зоны, как показано на фиг. 2, и величина этого наложения равна В указанном диапазоне V < R, поэтому располагать датчики слева и справа на продольной оси оптимально, поскольку они сразу покрывают всю зону на длину R по продольной оси. Датчики размещают по периметру блока попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга, при этом первый датчик размещают с боковой стороны технологического блока на продольной оси.

Если (фиг. 3), то оказывается, что V > R, и боковые датчики нецелесообразны, а достаточно расположить пары сверху и снизу, начиная от левого края зоны на расстоянии друг от друга. В результате датчики размещают по периметру блока попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга.

Если 0,922R < Δy < R (фиг. 4), то появляется перекрытие противоположной стороны блока одним датчиком на длину В данном случае датчики размещают по периметру блока попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга.

Если Δy < 0,922R (фиг. 5), оптимальным становится расположение датчиков в шахматном порядке. В данном случае датчики размещают по периметру блока в шахматном порядке относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга.

После расчетов по расположению датчиков по территории технологической установки и вокруг технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием производят расчет избыточных площадей перекрытий зон датчиков. Перекрытия возникают при столкновении радиусов обслуживания гексагонально расположенных датчиков на территории открытой технологической установки с датчиками, защищающими технологические блоки. Проверяются все датчики, расположенные на территории, на принадлежность к площади зон технологических блоков, начиная с нижнего ряда. Датчики, попавшие в зоны, заданные условиями на координаты границ, отмечают для последующего анализа на близость к датчикам, защищающим технологические блоки. В результате проводимого анализа удаляют избыточные датчики.

Последней операцией при размещении датчиков на открытой технологической установке является корректировка их размещения на границе технологической установки в связи с учетом направления и силы господствующего ветрового потока. Наличие ветра преобладающего направления для данной местности приводит к неравномерности переноса при выбросе контролируемых веществ как по направлению, так и по скорости, что может привести к выносу опасных концентраций за пределы территории технологической установки без регистрации и фактически уменьшает эффективный радиус действия датчиков защиты. Влияние ветрового потока на эффективный радиус обслуживания датчиков отражено на фиг. 6, где 1 - граница открытой технологической установки, 2 - технологический блок с взрывопожароопасным оборудованием, 3 - точка аварийного выброса, 4 - область ветровой тени, 5 - датчики.

При размещении датчиков на границе технологической установки радиус обслуживания датчиков рассчитывают по формуле

где Δy_tz - расстояние от места аварийного выброса до границы установки (м);
V_eff - эффективная скорость переноса облака топливовоздушной смеси (м/с);
U_v - скорость ветрового потока (м/с);
r_D - расстояние до погруженного в область ветровой тени датчика (м);
γ - угол направления ветра.

Для обнаружения предельных концентраций взрывопожароопасных смесей в воздухе открытых технологических установок, как правило, используют датчики конвекционно-диффузионного типа.

Способ размещения датчиков на открытой технологической установке реализован в программе для ПЭВМ типа IBM PC/AT в операционной среде MS DOS на языке СИ ++. С использованием данной вычислительной программы произведен расчет количества и координат датчиков газоанализаторов комплекса технических средств АСУ противопожарной защиты для установок типового нефтеперерабатывающего завода. Средняя относительная погрешность расчетов по известному нормативному способу и по заявляемому изобретению составляет 15%, что подтверждает правомерность утверждения об оптимальности размещения датчиков по заявляемому способу.

Формула изобретения

Способ размещения датчиков на открытых технологических установках нефтеперерабатывающих производств, заключающийся в том, что датчики размещают по территории технологической установки на расстоянии двух радиусов обслуживания (R) друг от друга в каждом последующем ряду со сдвигом на величину радиуса обслуживания по отношению к предыдущему ряду и вокруг технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием, отличающийся тем, что датчики размещают по периметру технологических блоков с взрывопожароопасным оборудованием в зависимости от ширины технологического блока (Δy) в соответствии с соотношениями: при Δy > 2R датчики размещают попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии двух радиусов обслуживания друг от друга, при датчики размещают попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга, при этом первый датчик размещают с боковой стороны технологического блока на продольной оси, при датчики размещают попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга, при 0,922R < Δy < R датчики размещают попарно напротив друг друга относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга, при Δy < 0,922R датчики размещают в шахматном порядке относительно продольной оси технологического блока на расстоянии друг от друга, после чего производят расчет избыточных площадей перекрытий зон датчиков, обслуживающих технологические блоки и территорию технологической установки, затем удаляют избыточные датчики, при размещении датчиков на границе технологической установки радиус обслуживания датчиков рассчитывают по формуле
где Δy_tz - расстояние от места аварийного выброса до границы установки (м);
V_eff - эффективная скорость переноса облака топливовоздушной смеси (м/с);
U_v - скорость ветрового потока (м/с);
R_д - расстояние до погруженного в область ветровой тени датчика (м);
γ - угол направления ветра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6