Автоматизированный контроль предельно допустимых концентраций водорода в промышленности

Вы используете водород в своем технологическом процессе? Избежать взрыва и других негативных последствий от высокой концентрации газа поможет система непрерывного мониторинга водорода.

Водород обширно применяется в химической, пищевой, медицинской, авиационной, топливной промышленности, метеорологии и энергетике. Этот газ очень пожароопасен, при смешивании с воздухом образовывает так называемый «гремучий газ», который при определенных концентрациях становится взрывоопасен. По этой причине на предприятиях, где применяется газ, используются системы непрерывного мониторинга уровня содержания водорода в воздухе.

Использование цифрового сигнального интерфейса и аналоговых сигналов на выходе датчиков H2 позволяет строить автоматизированные системы контроля и мониторинга концентрации водорода. Такие системы диспетчеризации позволяют хранить и просматривать ретроспективные данные за любой период времени.

Функции оперативного контроля уровня концентрации водорода в помещении:

— звуковая и световая сигнализация при превышении уровня концентрации H2 выше заданного предельно допустимого значения;

— дополнительные релейные и аналоговые выходы, для подключения внешних систем сигнализации;

— удобная работа с уставками граничных значений концентрации H2;

— возможность подключения к верхнему уровню системы диспетчеризации предприятия.

Область применения систем мониторинга и контроля уровня концентрации водорода

Одной из самых распространенных задач в области промышленного газового анализа является контроль концентрации водорода в помещениях и различных технологических установках. Контроль уровня водорода принципиально важен для поддержания уровня безопасности производства и контроля качества продукции.

Отраслевые направления, наиболее обширно применяющие водород в своих технологических процессах:

  • Металлургические предприятия;
  • Здравоохранение;
  • Химические производства;
  • Предприятия сельского хозяйства;
  • Топливная и энергетическая промышленность;
  • Очищение и обеззараживание воды.

Водород применяется для синтеза аммиака и соляной кислоты, производства метилового спирта, обработки металла водородной сваркой, производства синтетического бензина и очистки нефтепродуктов. Водород, являясь побочным продуктом, может выделяться в значительных количествах в некоторых технологических процессах.

Минимизация риска для жизни и здоровья оперативного персонала

В целях исключения нежелательного воздействия водорода на человеческий организм в промышленности активно используют различные датчики контроля водорода. Опасность вызвана в первую очередь взрывчатыми свойствами H2.

Также, в случае попадания жидкого водорода непосредственно на кожу человека, в месте контакта может случиться сильное обморожение.

Водород является нетоксичным с физиологической точки зрения инертным газом, который, лишь при чрезмерно высоких концентрациях, ухудшает самочувствие человека. Вреден для людей, в силу сниженного содержания O2 в воздухе.

Для минимизации риска в отношении жизни и здоровья оперативного персонала, смесь из водорода и воздуха заблаговременно удаляется системой вентиляции вытяжного типа. Для этого применяются приборы контроля водорода с дискретным выходом для подключения системы вентиляционной автоматики.

Конструктивные особенности системы контроля концентрации H2 в промышленности

Системы газоанализа применяются для непрерывных измерений содержания водорода в среде технологического процесса.

Наиболее распространенная технология измерения представляет собой сочетание газодиффузионной мембраны и твердотельного газового термокондуктометрического датчика. Такие приборы подходят для измерений в отработанном газе, сбросном газе, системах охлаждения реакторов и определения следовых количеств.

Функциональные возможности систем контроля H2:

• Непрерывное измерение содержания водорода;
• Выборочное измерение, на результат которого не оказывает влияния наличие других газов;
• Хорошая скорость информационного обмена с КИП;
• Компактная конструкция для простоты монтажа в технологическую линию.

Типы датчиков водорода

Количество сфер применения датчиков водорода на различных этапах технологических процессов огромно. Датчики водорода помогают решить проблемы определения концентрации H2 в окружающем воздухе. Датчики водорода отличаются по принципу действия.

Электрохимические датчики водорода получили наиболее широкую популярность благодаря отличительным техническим характеристикам. Датчикам этого типа свойственно многообразие вариантов исполнения и высокая стоимость.

Полупроводниковые датчики водорода заметно отличаются низкой стоимостью, но, одновременно с этим, обладают не самыми лучшими техническими характеристиками, пониженной чувствительностью и нестабильностью показаний.

Термокаталитические датчики водорода характеризуются широким диапазоном рабочих температур, бюджетной стоимостью, но по аналогии с полупроводниковыми эти датчики отличаются не стабильностью измерений.

Полимерные датчики водорода являются новинкой на рынке газового контроля и сегодня демонстрируют не лучшие показатели по измерениям, зато основным преимуществом является их длительный срок службы и низкая цена.

Эксплуатационные характеристики системы контроля концентрации H2 в промышленности

Внедряемые системы рассчитываются на длительную эксплуатацию. Процесс поглощения H2 чувствительным элементом является обратимым, и работа системы не приводит к износу рабочего элемента. Система мониторинга может служить годами, обеспечивая надежные показания.

Высокая точность показаний возможна благодаря использованию датчиков, применяющих высокоточные методы измерения сопротивления, способных отслеживать самые минимальные отклонения, достигается высокая точность измерений концентрации водорода.

Стабильность точности измерений в процессе эксплуатации обеспечивается точностью показаний контрольно-измерительных приборов. Уровень точности не понижается, оставаясь на стабильно высоком уровне.

Компактная конструкция, удобная для монтажа и сервисного обслуживания дает возможность подключения к верхнему уровню управления производственным предприятием.

Наличие дополнительных датчиков позволяет обеспечить комплексный мониторинг ситуации в эксплуатируемом технологическом процессе.

Руководящие документы и стандарты, применяемые при внедрении систем контроля H2

Главными объектами для контроля степени превышения максимально возможной концентрации водорода являются производственные помещения в составе предприятий, технологический процесс которых связан с использованием водорода

Главными нормативными документами и стандартами, которые определяют степень целесообразности применения в стационарных газовых анализаторах в производственных помещениях, где проводится контроль водорода, являются:

— ТУ-ГАЗ-86 — содержит основные требования по монтажу и применению сигнализационных датчиков и газовых анализаторов;

— ВСН 64-86 — содержит методические указания по монтажу сигнализаторов и газовых анализаторов с контролем допустимых концентраций газов в воздухе помещений, где осуществляется производство. Определение количества датчиков происходит на основании следующих расчётов: один датчик на 100 м2. При этом используется не менее, чем один датчик для одного помещения.

Меры безопасности при работе с водородом

Большое значение для безопасности оперативного персонала промышленных предприятий оказывает предельно допустимая концентрация водорода в воздухе, который находится в рабочей зоне.

Для повышения уровня промышленной безопасности необходим постоянный контроль H2, который происходит автоматически в отношении безопасных концентраций водорода в окружающем воздухе по отношению к помещениям, где происходит производственный процесс. Для этого используются системы контроля водорода стационарного типа.

Преимуществом стационарных систем контроля водорода является возможность предусматривать несколько измерительных каналов на основании показаний выносных датчиков. В том числе дублирование датчиков и каналов связи для повышения уровня промышленной безопасности. Это позволяет охватывать максимальные площади производственных мощностей для мониторинга уровня водорода в окружающей среде.

Автоматизированный контроль предельно допустимых концентраций водорода в промышленности