АзбукаКИП
Главная » Обнаружение газов » Приборы и технологии

Различные схемы построения систем контроля загазованности. Выбор оптимального решения

При построении систем обнаружения утечек токсичных и горючих газов наиболее распространенным схемным решением является подключение каждой измерительной головки (газоанализатора) к отдельному аналоговому входу вторичного оборудования, например, канальной карте газового контроллера Dräger REGARD, отдельным отрезком соединительного кабеля.

стандартная схема подключения

Несмотря на простоту данного схемного решения, оно имеет несколько существенных недостатков, особенно в случае построения больших систем со значительным числом точек контроля при значительных расстояниях между ними:

  • большая протяженность соединительных кабелей до измерительных головок выливается в большие затраты на монтаж кабельных трасс (кабельная продукция, защитные трубы, лотки, эстакады и т.д.);
  • большое число измерительных каналов требует аналогичного числа входных аналоговых модулей (канальных карт, в случае применения системы Dräger REGARD) и контроллерных стоек - так называемых "корзин" для инсталляции этих входных модулей. Это увеличивает затраты на приобретение оборудования, усложняет монтаж и настройку.

Для уменьшения капитальных затрат при монтаже систем контроля газа на основе оборудования фирмы Dräger используются (или могут быть использованы) следующие схемные решения.

Магистральный кабель.

Для уменьшения затрат на кабельную продукцию и ее монтаж, в случае если имеется несколько попутно идущих кабелей от измерительных головок газоанализаторов, их часто объединяют в один магистральный кабель с большим числом проводов. Например, восемь трехпроводных кабелей 3х1,5 мм2 объединяют в один магистральный кабель 25х1,5 мм2.


Клеммная коробка


Достоинства:

  • простота реализации;
  • снижение затрат на кабельную продукцию и монтаж.

Недостатки:

  • наличие дополнительных клеммных соединений;
  • требуются клеммные коробки соответствующего уровня аттестации по Ех и IP и клеммные сборки на соответствующее число контактных групп (рекомендуется использовать пружинные клеммные сборки push-in);
  • провода от отдельных измерительных головок в магистральном кабеле не экранированы друг от друга. Возможны определенные проблемы с ЭМС в случае работы в условиях сильных индустриальных помех;
  • нет уменьшения затрат на вторичное оборудование (контроллерные карты и стойки).

Объединять несколько проводов аналогичного назначения от разных датчиков (обычно минусы питания датчиков) в один провод магистрального кабеля (даже имеющий большее сечение жилы) с целью экономии числа задействованных проводов при построении систем безопасности не рекомендуется.

Разбиение системы контроля газов на несколько подсистем.

Архитектура газового контроллера Dräger REGARD такова, что система может иметь до 99 входных измерительных каналов. Причем эти измерительные каналы могут быть установлены в разных контроллерных стойках, которые объединяются в единую систему через внутреннюю шину RS485 двухпроводным экранированным кабелем соответствующего типа.

Например, имеется 12 точек контроля утечек газа. При этом 6 точек (газоанализаторов) контроля географически сгруппированы в одном месте, а 6 оставшихся точек контроля сгруппированы в другом месте, значительно удаленном от первого.

В этом случае одну полноразмерную 19" стойку REGARD можно заменить двумя "половинчатыми" контроллерными стойками, в которые могут быть инсталлированы до 7 канальных карт. Эти "половинчатые" стойки, с 6 канальными картами в каждой, размещаются вблизи мест установки соответствующих групп газоанализаторов и объединяются в общую систему. Master карта, установленная в свободный слот одной из стоек (главная стойка), позволит отрабатывать сигналы тревоги по порогам и неисправностям одновременно с обеих стоек.

Достоинства:

  • снижение затрат на кабельную продукцию и монтаж;
  • визуализация данных и возможность управления системой непосредственно вблизи места установки каждой группы датчиков;
  • более оптимальные режимы электропитания удаленной группы газоанализаторов;
  • возможность реализации аварийной сигнализации по месту установки групп датчиков с меньшими затратами (контроллер с управляющими реле находится непосредственно вблизи мест установки газоанализаторов и светозвуковых оповещателей);
  • максимальное расстояние между самым удаленным газоанализатором и главной контроллерной стойкой может достигать 2 км.

Недостатки:

  • нет уменьшения затрат на вторичное оборудование и даже наоборот некоторый рост затрат (приобретение двух стоек вместо одной, двух щитов для монтажа стоек вместо одного щита, двух блоков питания 24В и коммутационной аппаратуры для организации электропитания контроллерных стоек);
  • на каждой из стоек лишь частичная информация об общем состоянии системы, так как данные о концентрации с одной стойки на другую не передаются (на мастер карту передается только информация о превышении пороговых значений и неисправностях). Данный недостаток устраняется установкой в стойку Modbus карты и передачей данных по всем каналам в SCADA систему верхнего уровня или на сенсорную панель визуализации RVP 5000.

Применение панели визуализации RVP 5000.

В некоторых случаях большое расстояние между газоизмерительными головками и контроллерным блоком объясняется необходимостью вывода текущей информации о измеренных концентрациях газов в помещение пульта управления технологической установкой (операторную). Если данные по загазованности не выводятся на одном из экранов общей SCADA системы управления установкой, и нет возможности эти данные туда добавить, то газовый контроллер часто монтируют непосредственно в помещении пульта управления. В результате за возможность получения оперативной информации об измеренной концентрации газов приходиться расплачиваться увеличением затрат на монтаж.

drager rvp 5000

Применение сенсорной жидкокристаллической панели визуализации данных Dräger RVP 5000 позволяет выводить данные об измеренной концентрации газов, порогах срабатывания и текущих неисправностях в режиме реального времени. При этом расстояние между контроллерной стойкой и панелью RVP 5000 может достигать 1 км. Для работы панели визуализации в контроллерной стойке должны быть установлены Master и Modbus карты.

Достоинства:

  • максимум информации о работе системы;
  • снижение затрат на монтаж кабельных трасс;
  • максимальное расстояние между самым удаленным газоанализатором и панелью RVP 5000 может достигать 3 км;
  • возможность реализации аварийной сигнализации по месту установки датчиков с меньшими затратами (контроллер с управляющими реле находится непосредственно вблизи мест установки газоанализаторов и светозвуковых оповещателей);
  • минимум две точки вывода данных о концентрациях газов: на контроллере и на панели визуализации, что упрощает работу обслуживающего персонала по поиску и устранению причин утечки газов и настройке системы;
  • возможность сохранения архивов данных по загазованности и срабатыванию тревог в панели визуализации (для версии панели с даталоггером);
  • возможность просмотра графиков (трендов) по каждому измерительному каналу в панели визуализации (для версии панели с даталоггером);
  • возможность доступа к информации системы контроля загазованности с любого ПК компьютерной сети предприятия и через сеть интернет, при наличии соответствующих прав доступа (для версии панели с web клиентом);
  • экономия места в помещении пульта управления технологической установкой.

Недостатки:

  • нет уменьшения затрат на вторичное оборудование и даже наоборот рост затрат (приобретение панели визуализации, Modbus карты и Master карты (если ее не было)).
Если существующая SCADA система позволяет создать дополнительный экран для вывода данных по загазованности, то их можно передавать с контроллерной стойки либо по Modbus с помощью Modbus карты, либо по Profibus с помощью интерфейсного модуля REGARD Profibus-DP.

Передача данных по HART.

Некоторые газоизмерительные головки Dräger могут использовать HART связь не только для настройки и калибровки, но и для постоянной автоматической передачи информации о текущей концентрации газов. При этом датчики с HART подключаются последовательно друг за другом к контроллерной HART карте и для подключения "гирлянды" из нескольких датчиков (до 7 штук) требуется всего один кабель.

HART card

Достоинства:

  • снижение затрат на монтаж кабельных трасс. Оптимальное решение для тоннелей и эстакад с простым последовательным расположением газоанализаторов;
  • снижение затрат на вторичное оборудование (канальные карты и контроллерные стойки). Одна карта для подключения до 7 датчиков;
  • возможность передачи сервисных сообщений (например, об истечении срока предыдущей калибровки сенсоров газоанализаторов).

Недостатки:

  • популярные бюджетные модели газоанализаторов Dräger (PEX 3000, PIR 3000, Polytron 3000) не поддерживают HART связь;
  • к HART карте могут быть подключены одновременно газоанализаторы только одного типа (но сенсоры могут быть на разные газы). Одновременное подключение газоанализаторов разных типов, например, Polytron 7000 и Polytron 2IR к одной HART карте не возможно;
  • разные версии внутреннего ПО HART карты для работы с разными газоанализаторами. Газоанализаторы других производителей с HART связью не поддерживаются;
  • более жесткие требования к характеристикам соединительного кабеля (определяются спецификацией HART связи);
  • требуются специальные барьеры безопасности с поддержкой HART (в случае применения барьеров безопасности);
  • меньшая максимальная длина соединительного кабеля (1 км и менее, в зависимости от числа последовательно подключенных газоанализаторов);
  • всего одна группа выходных реле на HART карте (три реле) на все 7 измерительных каналов, что затрудняет организацию сложных алгоритмов формирования управляющих сигналов. При необходимости это ограничение устраняется установкой релейного модуля или нескольких мастер карт с мажоритарным режимом работы выходных реле.

HART связь является оптимальным решением лишь для не большого числа приложений. Так для контроля концентраций газов на автомобильных паркингах более рациональным решением будет все же система Dräger Variogard.

Восьмиканальные аналоговые модули.

Восьмиканальные аналоговые модули конструктивно состоят из дисплейной карты, монтируемой в контроллерную стойку, и входного модуля для подключения восьми датчиков с выходом 4-20 мА по двух- или трехпроводной схеме. Дисплейная карта соединяется с входным модулем по RS485, при этом расстояние между ними может быть до 1 км. Дисплейная карта монтируется в контроллерную стойку Regard, а входной аналоговый модуль в "поле", рядом с датчиками.

8 chanel display

Достоинства:

  • снижение затрат на монтаж кабельных трасс;
  • снижение затрат на вторичное оборудование (канальные карты и контроллерные стойки);
  • подключение до 8 любых датчиков с выходом 4-20 мА по двух- или трехпроводной схеме на один входной модуль;
  • максимальное расстояние между самым удаленным газоанализатором и контроллерной стойкой может достигать 3 км.

Недостатки:

  • всего одна группа выходных реле на дисплейной карте (три реле) на все 8 измерительных каналов, что затрудняет организацию сложных алгоритмов формирования управляющих сигналов. При необходимости это ограничение устраняется установкой релейного модуля или нескольких мастер карт с мажоритарным режимом работы выходных реле;
  • дополнительные затраты на монтаж 8 канального входного модуля;
  • несколько сложнее настройка и обслуживание;
  • в случае отказа одного из элементов 8 канального аналогового модуля (например, отключили питание входного модуля) потеря данных сразу по 8 точкам контроля;

Система с 8 канальными аналоговыми модулями это оптимальное решение в случае необходимости объединения разрозненных групп датчиков в единую систему.

Комбинированная схема построения системы контроля загазованности.

Естественно приведенные выше схемные решения могут быть использованы одновременно и в разных сочетаниях в пределах одной системы контроля загазованности. Применение того или иного решения определяется в первую очередь схемой расположения точек контроля утечек газа на местности и экономической целесообразностью того или иного метода.

Приведенные схемы не являются единственно возможными при построении систем контроля загазованности на основе оборудования фирмы Dräger. Датчики Dräger позволяют организовывать системы (сети) на основе протоколов RS485, LON, Profibus, Field foundation и других, в том числе беспроводных, решениях. Но это потребует иного уровня материальных затрат и квалификации персонала для построения и обслуживания систем загазованности.

Рекомендуемые статьи
Первые устройства для обнаружения горючих газов
Различные сценарии распространения газа при утечке внутри здания
Маркировка взрывозащищенного оборудования (ГОСТ Р 51330.0-99)
Категория: Приборы и технологии | Просмотров: 5374

Эксплуатируемые вами газоанализаторы применяются для обнаружения:
Всего ответов: 50
Присоединяйтесь
Youtube
Контакт