通过压力监测对设备、管道及类似装置防爆的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于设备、管道及类似设备的防爆方法和装置，它通过监测潜在爆炸区中按时间顺序连续的系统压力值，将这些值与预定压力阈值比较，利用超过该压力阀值作为触发判据以起动防爆设施。按本发明专利技术，压力阈值按当时的系统压力不断更新，而不是预先确定一个常数值。结果，可以在系统压力上设置比以前小的安全裕量来设定压力阈值。光强度与温度阈值也可以单独或与压力一起以任何方式组合使用在连续值监测中。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

Method and apparatus for explosion protection of equipment, pipes and similar devices by pressure monitoring

The invention discloses a method and a device for explosion-proof equipment, pipes and similar equipment, it through the potential explosion zone monitoring according to the time sequence of system pressure continuous values, these values with a predetermined threshold pressure, the use of more than the threshold value as the criterion of starting to trigger pressure explosion-proof facilities. In accordance with the present invention, the pressure threshold is updated at the time of the system pressure, rather than a constant value in advance. The safety margin can be set in the system pressure is smaller than before to set the threshold pressure. The light intensity and temperature threshold can also be used in combination in any way or separately with pressure in continuous value monitoring.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及设备、管道及类似装置的防爆方法，它通过监测潜在爆炸区中的按时序连续的系统压力值并将这些数值与一个预定的压力阈值比较(该阈值设定在比系统正常运行条件下的压力高出一定的安全裕量)，如果超过了该压力阈值就起动某些防爆设施，具体是将爆炸场所隔离在隔板后面以及放出灭火剂。本专利技术也涉及关于执行这一方法的装置。众所周知，在设备防爆中要监测设备的潜在爆炸区中的压力变化状况，如果超出了预定的阈值，就放出灭火剂、火焰消除器、隔板隔离等，遏制爆炸。从原则上讲，一方面这些防爆系统的目标是要设定一个用于触发过程的压力阈值，它仅仅略高于正常运行的系统压力，这样就可以尽早察觉潜在的爆炸。但在另一方面，由于起动或停机过程、由于打开密封或阀门以及由于大气压力的变化等原因，系统的压力具有不可避免的波动。这种无害的压力波动不应该导致触发，因为每次触发都会引起运行的中断，并必须按所用灭火剂的类型将设备进行彻底清洗，然后才能重新启动。因此，使防爆装置触发的压力阈值必须设置一个高于典型的系统压力的一定的安全裕量。根据运行参数的不同，这一安全裕量至少为100到200毫巴。这点即使在不仅监测静态压力水平同时还监测压力变化速度的情况下也是如此。这样，设备就可以可靠地区别危险的和非危险的压力增长。但事实上，由于这一安全裕量延迟了设备的响应，这样，在危险情况下该设备的相当大部分就要受到可致爆的压力增长的影响，设备的这些部分就必须能承受较高的压力负荷，并且必须相应地建造得更为坚固，从而也更为昂贵。基于上述考虑，本专利技术的基本目的是改善已有防爆监测系统的响应精度。即该系统应能够比以前的装置更早地判明一个已知的压力增长是无害的偏离正常值，还是标志着危险性情况的逼近。按照本专利技术，这一目的是通过下列方式达到的将有时序的系统压力值中至少一部分值存入记忆装置中，利用至少在30毫秒时间间隔内所存贮的一系列压力值求出一个平均压力值，在这一平均值上加上一个预先设置的安全裕量以确定一个新的压力阈值，连续地重复这种校正，并用新的压力值取代老的压力值，这样不断地更新压力阈值。籍助于本专利技术的监测系统，用于触发过程的压力阈值是不断适应于系统压力中出现的变化的。这样，安全裕量就可减小到以前数值的几分之一，以前的安全裕量则必须按所预料的运行过程中最大可能的压力增长而确定其大小。这样，由临近爆炸而引起的压力增长就可以被更早地发现(仅仅是以前的一半时间左右)，压力前锋的传播被限制在设备的一个较小的区域内，而最大压力增长值及设备的绝大部分所必须承受的压力负荷就可设置得相当低。所以，按照本专利技术所保护的设备就可以更容易、更廉价地建造。由本专利技术提供的监测在更好地防止误触发方面也具有特点。例如如，如果运行路径中的破裂引起预料不到的压力的急剧增高，那么在以往的系统中就会没有必要地触发而放出灭火剂。这点在本专利技术中由于使压力阈值作为实际系统压力的函数不断被跟踪而得到防止。为保证在因爆炸引起压力升高的事件中，压力阈值不会上升到使触发不再发生的程度，平均值是利用一定时间间隔的压力值得出的，这段时间间隔显著地长于与可致爆的压力增长有关的时间间隔。这样，被更新的压力阈值总是以一定的滞后跟随着实际的系统压力，从而决定爆炸的压力增长完全不会引起压力阈值的进一步升高，或者只是在很迟以后才会如此，以致于在任何情况下，在致爆压力增长的事件下该阈值才会被超过，换句话说，触发(即阈值被超过)判据得到满足。与此对应的时间间隔(按此间隔得到用于构成平均压力的各压力值)与设备特性有很大关系，即它不仅取决于爆炸介质和它们的混合比例，以及爆炸容积，它还取决于在该设备中的起始压力和起始温度。所以建议用于构成平均值的压力值的时间间隔应当是可变的。如果由于设备的特殊参数，预料在爆炸事件中压力是急剧升高的，则可采用较短时间间隔如20到100毫秒，而对于一般的压力增长速度，则应选择较长的时间间隔，大约为100到500毫秒。从安全的观点看，对时间间隔没有正式的上限，但是随着时间间隔的加长，更新过程中产生的数据的质量将随之下降，并且节省的触发的时间也相应减少。所以，作为一般规定，该上限取至2到5秒之间。通常系统压力是以毫秒量级的时间间隔进行测量的，从而为计算平均值只要每5个到200个数值取样已足够，特殊情况下则每10个到100个数值取样。这样，只要较小的记忆装置容量即可适用。下面揭示一个特别有用的方法，用于按当时占主导的系统压力来更新压力阈值。在实施例中并没有采用存于记忆装置中的大量的压力值来确定平均值或中间值，而是仅仅保存那个最新测得的压力值，再结合后来测得的一个压力值来构成中间值;然后再在这个中间值上加上前面提到过的安全裕量，以得出校正的压力阈值。这一校正工作不断重复以更新压力阈值，可以随意选择按每个新测值或按每二个、每五个或更往后的测值来确定一个新的中间值。这儿再说明一下，中间数值计算得越频繁(即它们更新得越快)，那么所选择的安全裕量就可以越小。以这种方式进行更新的重大优点就是几乎不需要记忆装置容量，而且计算也进行得更快。在前述第一种方法情况下，平均值是根据一系列测值构成的，再将老的中间值与新测量的压力值结合起来确定一个新的值，可以用不同的方法来更新中间值。例如，可以采用算术平均值或积分平均值方式，另外也可以给新测值加数，使之重放被校正的老值，在平均值是由大量存于记忆装置中的测值来确定时更需如此。与此相反，如果更新是按上面提到的实施例中的方法执行的，那么建议给老的中间值加以比新测值更高的数。这样，一个致爆的压力增长仍会照样察觉到。此时可采用权利要求11中所列的公式。按照本专利技术可得到响应灵敏度的进一步改进除了监测阈值以外，还监测按时间顺序的压力变化曲线的二阶导数(或正比于它的变量)，并将其与一个预定的值比较，只有在这个值和预定的压力阈值同时被超过时才出现触发。利用二阶导数还有一个优点，就是可以发现压力随时间变化的趋势(从数学意义上说即是压力曲线的曲率随时间的变化)。例如，如果其最终值是零或负值，那么，即使系统压力有重大增加，超出了预定的压力阈值仍是可以允许的。由本专利技术申请人所作的测试事实上表明在预定的压力阈值水平上，一个致爆的压力增长总是发生在压力随时间渐增的情况下。如果这种渐增性不存在或不再存在，那么在预定的压力阈值被超过时，压力的增长就是由于其它的非危险的原因所致，因而触发防爆设施是很有必要的。与此同时，响应灵敏度再一次得到改善，因为触发判据(按此判据压力时间曲线的二阶导数必须超过某个确定的值)早在压力曲线的起始段已经满足，在这一段压力曲线仍具有相对平稳的上升。如果利用压力曲线的上升来作为触发判据的话，那么就不可能发觉危险状况，除非在很迟的时间以后。作为执行压力(数据)更新的装置，只需一个具有记忆装置(用来存放系统压力信号)的适配单元，一个用于选择被存贮信号的控制单元及一个产生平均值的装置即已足够。适配单元是一台程序控制的微处理器，其输出送到一个加法或乘法单元中(根据要加在计算得到的平均值上的安全裕量是采用相加还是相乘的方法而定)。如果另外采用了压力时间曲线二阶导数的监测或对与其正比的变量的监测，那么建议所述计算单元应当增加一个微分器，其输出接到一个加有预定值的比较器上，比较器的输出接到一个“与”逻辑元件上，“与本文档来自技高网...

【技术保护点】
工厂设备、管道和类似设备的一种防爆方法，它包括下列步骤：设定一个预定的系统参数阈值，该值比正常运行条件下系统的参数值高出一定的安全裕量；监测潜在爆炸区中按序排列的系统压力值；将至少一些所说的按序排列的参数值存贮在存贮装置中； 利用在至少３０毫秒时间间隔上得到的一系列已存贮的参数值确定一个平均参数值；在这一平均参数值上加一个所述的安全裕量，确定出一个参考变量；将连续的平均参数值与所述参考变量比较；继续上述步骤，用新的参数值取代老的参数值，以不断更新所述 的参考变量；参考变量一被超过就触发一个信号，引起保护动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：布伦尼克赫曼，利里赫尔斯特，科克雷恩霍德，
申请(专利权)人：工业合理化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]