Федоров С.Н. Основы автоматизациии производственных процессов. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

извещатель дыма включается светодиод С, что означает срабатывание

извещателя, и срабатывает реле Р, контактами которого формируется сигнал о

пожаре.

М – модулятор; ИИ – источник извещения; ПИ – приемник извещения;

ТД – термодатчик; У1, У2 – промежуточные усилители; ВУ – выходной

усилитель; ОН – источник опорного напряжения; Р – реле;

С - сигнализация

Рисунок 4.6 – Блок-схема пожарного извещателя ДИП

Датчиками температуры являются два диода. При увеличении

температуры окружающей среды выше 60

С обратный ток p-n-перехода диодов

резко увеличивается и воздействует на второй вход усилителя У2. В результате

этого также срабатывают светодиод и реле, подавая сигнал о возникновении

пожара.

Источник излучения питается от модулятора импульсным током

длительностью импульсов 30 мкс и частотой их повторения 300 Гц.

Все пожарные извещатели работают в комплекте с какими-либо

промежуточными приемно-контрольными устройствами.

Промежуточное приемно-контрольное устройство (ППКУ)

предназначено для питания пожарных извещателей, приема от них

информации, контроля за исправностью линий питания и сигнализации,

передачи информации на пульт централизованного наблюдения, включения

цепей управления системами автоматического пожаротушения и местной

сигнализации. Оно включается в луч приемного пульта и обеспечивает

возможность подключения до 10 извещателей.

Луч, или шлейф пожарной сигнализации – это электрическая цепь,

соединяющая выходные цепи охранных (пожарных, охранно-пожарных)

М ИИ ПИ У1 Р

У2

ОН

ВУ

ТД

извещателей, включающая в себя вспомогательные (выносные) элементы

(диоды, резисторы и т. п.) и соединительные провода и предназначенная для

выдачи на приемно-контрольный прибор извещений о проникновении (попытке

проникновения), пожаре и неисправности, а в некоторых случаях и для подачи

электропитания на извещатели.

Кроме нормального режима работы, в ППКУ предусмотрены режимы

«Внимание», «Тревога» и «Повреждение линий». В режиме «Внимание»

устройство переходит при срабатывании одного извещателя или при выходе его

из строя, в режим «Тревога» - при срабатывании не менее двух извещателей

луча, в режим «Повреждения линии» - при извлечении извещателя из розетки,

обрыве или коротком замыкании линии питания либо линии сигнализации.

Звуковая сигнализация включается устройством в режиме «Тревога», а световая

– во всех режимах работы, включая нормальный режим.

На рисунке 4.7 показана структурная схема луча пожарной

сигнализации. Он включает ППКУ, 10 пожарных извещателей, оконечное

устройство и трехпроводную линию связи. Такой луч подключается к

центральному пульту контроля.

Центр.

пульт

ППКУ

Оконеч-

ное ус-

тройство

Сеть 220 В

На включение средств

пожаротушения и

сигнализацию

1-10 – пожарные извещатели типа ДИП-1

Рисунок 4.7 – Структурная схема луча пожарной сигнализации

Пожарные извещатели включены в лучевом комплекте параллельно.

При срабатывании одного из них или выходе из строя фотодиода в оптическом

устройстве любого извещателя в линию сигнализации включается резистор

извещателя сопротивлением 2 кОм, что соответствует предварительному

сигналу «Внимание». При срабатывании двух извещателей луча к линии

сигнализации параллельно подключаются два резистора сопротивлением по 2

кОм, что соответствует основному сигналу «Тревога».

Контроль за целостностью линий питания и сигнализации

осуществляется с помощью оконечного устройства, размещенного в конце

линии. В дежурном режиме через него по трехпроводной линии связи

протекают контрольные токи, фиксирующие состояние линии. В случае обрыва

или короткого замыкания в линии оконечное устройство срабатывает, и ППКУ

переходит в режим «Повреждение линии».

Оконечное устройство состоит из транзистора, работающего в ключевом

режиме, и резисторов, обеспечивающих требуемый режим его работы и

задающих необходимые значения контрольных токов в линии. В дежурном

режиме транзистор находится в насыщенном состоянии. В случае перегрузки,

короткого замыкания или обрыва линии связи транзистор закрывается.

Помимо автоматических извещателей, во всех защищаемых помещениях

установлены ручные пожарные извещатели модели ИПР.

Принципиальная схема извещателя приведена на рисунке 4.8. При

нажатии кнопки замыкается цепь питания извещателя, в которую поступает ток

тревоги, определяемый сопротивлениями R1 и R2, и происходит засветка

индикатора.

Рисунок 4.8 - Схема извещателя ИПР

Любая система автоматического пожаротушения с применением

комплекса технических средств пожарной сигнализации и управления

выполняет следующие функции;

– обнаружение пожара;

– автоматическое и дистанционное управление установками пожаротушения;

– выдача извещений и служебной информации, в том числе по интерфейсу RS-

485, в аппаратуру верхнего уровня;

– управление, контроль и защита технологического оборудования.

В качестве примера рассмотрим систему автоматического

пожаротушения магистральной нефтеперекачивающей станции (НПС).

Объектами автоматической системы пенотушения являются:

- помещение магистральной насосной (насосный зал);

- нефтеловушка (электрозал магистральной насосной);

- блок-бокс системы сглаживания волн давления (ССВД).

Указанные помещения оснащаются пожарными извещателями пламени

модели ИП330-5 «Ясень».

При работе системы в автоматическом режиме формирование сигнала о

пожаре происходит при срабатывании двух или более автоматических

пожарных извещателей защищаемого помещения. Также сигнал о пожаре

можно подать с устройства дистанционного пуска, установленного у

эксплуатационного выхода защищаемого помещения (для закрытых

помещений) или у эксплуатационного прохода к защищаемому объекту (для

открытых площадок).

При получении сигнала АСУ ТП переводится в режим «Пожар», а

система автоматизации НПС производит автоматическое закрытие секущих

задвижек узла подключения магистральной насосной станции (МНС) к

магистральному насосу (МН), отключает все магистральные насосные агрегаты

(МНА), все вспомогательные системы НПС. При этом происходит закрытие

всех агрегатных задвижек (вход и выход) МНА, закрытие задвижек на приеме

фильтра-грязеуловителя (ФГУ), закрытие задвижек на выходе узла

регулирования давления (РД), закрытие задвижек подключения ССВД к НПС.

При получении сигнала о пожаре в насосном зале, электрозале или блок-

боксе ССВД включается рабочий насос пенотушения (один из двух насосов

пожаротушения ПТ-1, ПТ-2) а при неисправности или невыходе на режим -

резервный насос (второй из ПТ-1, ПТ-2). Невыходом на режим считается, если

давление после насоса через 30 с меньше 0,8 МПа. Насос работает 10 минут

(при пожаре в нефтеловушке 4,5 мин), а затем отключается. Если пожар не

потушен, повторное включение насоса производится дистанционно, для чего

необходимо включить насос пенотушения нажатием кнопки «Пуск» в

помещении местного диспетчерского пункта (МДП) либо по месту в насосной

пенотушения.

С включением насосов ПТ-1, ПТ-2 происходит автоматическое открытие

необходимых электрозадвижек с задержкой времени 30 с, необходимой для

эвакуации людей из защищаемых объектов. При этом в защищаемых

помещениях включается звуковая сигнализация и световое табло «Пена -

уходи» внутри помещения и «Пена - не входи» снаружи помещения над

каждым входом.

Также при срабатывании пожарных извещателей пламени ИП330-5

«Ясень» включается световая и звуковая сигнализация от контроллера К-2000 в

помещении МДП на панели сигнализации КТС-2000:

- «Внимание» - срабатывание одного пожарного извещателя, при этом

подается короткий прерывистый звуковой сигнал;

- «Пожар в помещении...» после срабатывания второго пожарного

извещателя, при этом выдается длинный прерывистый звуковой сигнал другой

тональности:

- о включении цепей открытия задвижек подачи раствора пенообразова-

теля;

- о пуске насоса пенотушения;

- об отключении автоматического пуска насосов пенотушения.

Одновременно при срабатывании пожарных извещателей ИП330-5

«Ясень» выдаются сигналы в систему общестанционной автоматики:

– на отключение соответствующей нефтенасосной станции;

– закрытие задвижек подключения соответствующей станции.

На панели сигнализации КТС-2000 в помещении МДП, кроме того,

постоянно контролируются сигналы:

– о состоянии задвижек подачи раствора пенообразователя в защищаемые

помещения;

– о неисправности системы обнаружения пожара;

– о неисправности насосов пожаротушения;

– об исчезновении напряжения на основном и резервном вводах

электроснабжения;

– о наличии напряжения в цепях управления насосами пожаротушения и

электроприводными задвижками;

– о снижении уровня в резервуарах противопожарного запаса воды.

Дополнительно выведены сигналы на панель сигнализации шкафа

автоматики в насосной пенотушения:

– об исчезновении напряжения на основном и резервном вводах

электроснабжения;

– об отключении автоматического пуска насосов пенотушения;

– о неполном открытии задвижек;

– о контроле наличия напряжения в цепи управления электроприводными

задвижками;

– об аварийном уровне в резервуарах противопожарного запаса воды.

Сигналы о возникновении пожара дополнительно выведены на панель

сигнализации, установленной в помещении пожарного депо.

Газоанализаторы также являются одним из основных элементов систем

непрерывного мониторинга производственного процесса.

Наибольшее распространение для контроля концентрации в воздухе

горючих газов получили термохимические газоанализаторы. Принцип их

действия основан на свойстве горючих газов и паров выделять теплоту при

окислении. Оно происходит на каталитически активной платиновой нити,

являющейся одновременно термочувствительным элементом.

Промышленный термохимический автоматический стационарный

пятиканальный сигнализатор непрерывного действия «Щит-2» предназначен

для контроля довзрывоопасных концентраций горючих газов, паров (от 80 до

100 горючих веществ в зависимости от типа датчика) и их суммы, а также

выдачи аварийной сигнализации в диапазоне сигнальных концентраций 5-50%

от нижнего концентрационного предела воспламенения (НКПВ).

В состав сигнализатора входят пять идентичных блоков У (каждый блок

является одним каналом сигнализатора) и пять термохимических датчиков

ДТХ-127 или ДТХ-128. Датчики отличаются друг от друга способом подачи

контролируемой среды: в ДТХ-127 предусмотрен конвекционно-

диффузионный, а в ДТХ-128 - принудительный.

Сигнализатор выдает сигнал "Концентрация" при появлении в месте

установки датчика заданной сигнальной концентрации горючих веществ и их

смесей с воздухом.

Проверка основной погрешности срабатывания сигнализатора

проводится на метановоздушной смеси концентрации (14 ± 8)% НКПВ.

Время выдачи сигнала "Концентрация", отсчитываемое с момента

поступления на вход датчика сигнальной концентрации, составляет не более 10

с.

При обрыве цепи питания датчика или перегорании чувствительного

элемента выдается сигнал "Неисправность".

Значение силы постоянного стабилизированного тока питания датчика в

рабочих условиях равно (0,180 ± 0,10) А.

Сигнализатор работает непрерывно без ручной корректировки

начального разбаланса и без поверки с помощью поверочных смесей в течение

45 дней.

Время прогрева сигнализатора после включения в сеть не превышает 5

мин.

Критериями отказов сигнализаторов являются:

- невыдача сигнала "Концентрация" при подаче поверочной смеси на

срабатывание или выдача сигнала за время более 10 с;

- выдача сигнала "Концентрация" при подаче поверочной смеси на

несрабатывание;

- невыдача сигнала "Неисправность" при обрыве цепи питания датчиков

или перегорании чувствительных элементов.

Сигнализатор выдерживает перегрузки по концентрации до 75% НКПВ в

течение 30 мин и работоспособен через 5 мин после установления значения

концентрации до 50% НКПВ.

Функциональная схема блока У (1 канал сигнализатора) приведена на

рисунке 4.9 и состоит из следующих функциональных узлов:

- трансформатора ТР;

- выпрямителей В1 и В2;

- фильтров Ф1 и Ф2;

- стабилизатора тока СТ;

- параметрических стабилизаторов напряжения СН1, СН2,

СНЗ;

- реле времени РВ;

- устройства сигнализации неисправности УСН;

- устройства искрозащиты УИЗ;

- усилителя-компаратора УС;

- устройства сигнализации концентрации УСК;

- измерительного прибора ИП;

- сигнальных светодиодов «Сеть», «Неисправность»,

«Концентрация».

Рисунок 4.9 – Функциональная схема блока У сигнализатора ЩИТ-2

СН1

УСН

РВ

Ф1ТР

УИЗ

СН3

В2

УСК

ИП

СН2

УС

СТ В1

ДАТЧИК

Ф2

«КОНЦЕНТРАЦИЯ»

« НЕИСПРАВНОСТЬ»

«СЕТЬ»

220 В, 50 Гц

Напряжение питания от сети переменного тока подается на

трансформатор, затем на выпрямители Bl, B2, преобразуется в постоянное

напряжение и сглаживается с помощью фильтров Ф1, Ф2. Постоянное

напряжение, снимаемое с фильтра Ф1, служит для питания стабилизатора тока

СТ и стабилизатора напряжения СН1.

Стабилизированное напряжение, снимаемое с СН1, подается на

устройство сигнализации неисправности УСН.

Со стабилизатора тока СТ стабилизированный ток поступает на датчик.

Устройство сигнализации неисправности УСН служит для выдачи

сигнала "Неисправность" при обрыве линии питания датчика или перегорании

чувствительного элемента.

Стабилизатор напряжения СН2 служит для питания усилителя-

компаратора УС и реле времени РВ, стабилизатор напряжения СНЗ - для

питания устройства сигнализации концентрации УСК.

Реле времени РВ шунтирует на определенное время выходной сигнал

датчика в момент включения сигнализатора и предотвращает ложную выдачу

сигнала "Концентрация".

Ложный сигнал при включении сигнализатора появляется за счет

тепловой инерционности чувствительных элементов; через 5-10 с наступает

тепловое равновесие измерительного моста датчика и сигнал исчезает.

Датчик ДТХ-127 служит для преобразования неэлектрической величины

концентрации горючих веществ в воздухе в электрический сигнал постоянного

напряжения.

Принципиальная электрическая схема датчика представлена на рисунке

4.10. Она состоит из чувствительных элементов (R

, R

) и постоянных

резисторов R

, R

, образующих неуравновешенный четырехплечий мост.

Чувствительные элементы представляют собой платиновую нить,

нагретую до (200…500)

С и играющую роль не только терморезистора, но и

также катализатора, на котором происходит каталитическое окисление

компонентов анализируемой газовой смеси (АГС). По выделяющейся при этом

теплоте определяется концентрация анализируемого компонента.

Один из чувствительных элементов является активным, а другой -

пассивным. Через камеру с активным элементом постоянно проходит АГС, а

пассивный элемент находится в камере, заполненной неопределяемыми

компонентами газовой смеси (в частности, воздухом). Резисторы R

и R

имеют

постоянное сопротивление и выполнены из манганиновой проволоки.

При наличии горючих веществ в контролируемой среде на активном

чувствительном элементе происходит дополнительное тепловыделение, что

вызывает появление на измерительной диагонали моста напряжения,

пропорционального концентрации этих веществ.

К измерительной диагонали моста подключен измерительный прибор

(ИП) для визуального контроля за изменением значения концентрации. Сигнал с

датчика через устройство искрозащиты УИЗ (оно обеспечивает

искробезопасную мощность в цепях датчика при аварийном режиме - коротком

замыкании или обрыве) поступает на устройство сигнализации концентрации

УСК.

№

Ток датчика «+»

Цепь

Ток датчика «-»

Сигнал «+»

Сигнал «-»

Рисунок 4.10 – Принципиальная электрическая схема датчика ДТХ-127

Настройка сигнализатора на определенный порог срабатывания

осуществляется с помощью схемы, показанной на рисунке 4.11.

Рисунок 4.11 – Настройка порога срабатывания сигнализатора

Операционный усилитель DA представляет собой компаратор. На его

неинвертирующий вход подается напряжение с измерительной диагонали

мостовой схемы датчика, а на инвертирующий – опорное напряжение с

делителя, образованного резисторами R

ПОР

и R

. Если сигнал с датчика

К УСК

Общий провод

От датчика

ПОР

превышает опорное напряжение, на выходе компаратора формируется сигнал

на УСК.

Лабораторные работы

№ 401

«Изучение пожарных извещателей ИП 212. ИП 330 и системы

автоматического пожаротушения на их основе»

Цель работы. Целью работы является изучение принципа действия и

устройства пожарных извещателей ИП 212-3СУ, ИП 330-1, ИПРЗ-С и

работающей в комплекте с ними вторичной аппаратуры, а также знакомство с

общими принципами построения систем пожаротушения на примере

использования данных извещателей.

Описание лабораторной установки. Структурная схема лабораторной

установки приведена на рисунке 4.12. В состав установки входят:

- пожарные извещатели ИП 212-3СУ (ИП1); ИП 330-1 (ИП2); ИПРЗ-С

(ИП3);

- прибор приёмно-контрольный пожарный 019-5-1-«Радуга»;

- кнопка снятия звукового сигнала;

- индикаторы единичные, имитирующие срабатывание различных

элементов схемы и индицирующие состояние пожарных извещателей;

- электронный таймер отсчёта времени с момента поступления сигнала

«Пожар» до момента включения насоса;

- кнопки, имитирующие обрыв и короткое замыкание линии связи.

Следует отметить, что доступ к органам управления прибора приёмно-

контрольного пожарного (ППКП) (кроме кнопки «Звук») осуществляется после

набора кода доступа, в данной установке для удобства пользования введен код

«1».

Порядок выполнения лабораторной работы. Для подготовки

лабораторной установки к работе необходимо:

- убедиться, что кнопка пожарного извещателя ИПР3-С находится в отжатом

положении;

- перевести переключатели «Сеть» и «Резервное питание» в положение

«Включено». При этом должен загореться индикатор, встроенный в корпус

переключателя «Сеть», индикатор «Норма» на ППКП, индикатор «Таймер» с

индикацией «0.0», индикаторы зеленого света «Насос выключен», задвижка

отсека № 1 «Закрыта», задвижка на напоре «Закрыта».

Имитация основных режимов работы автоматики пожаротушения

производится следующим образом.