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專利名稱：事故現(xiàn)場自動氣體采樣過程及其裝置的制作方法
事故現(xiàn)場自動氣體采樣過程及其裝置
技術(shù)領(lǐng) 域本發(fā)明涉及的是一種事故現(xiàn)場自動氣體采樣過程及裝置，該裝置預(yù)先安裝于化工 生產(chǎn)裝置附近，在發(fā)生化工裝置發(fā)生泄露、燃燒、爆炸事故時自動啟動，實(shí)時或延時收集現(xiàn) 場氣體樣品并保存于密閉容器中。
背景技術(shù)：
大型化工生產(chǎn)裝置在為人類的吃、穿、住、行帶來便利的同時，因化學(xué)品泄露、燃 燒、爆炸而對人類生命和健康的危害必須加以有效防范。目前，有發(fā)明揭示了火災(zāi)自動報警 裝置(CN200810013953.6)、可燃?xì)怏w泄漏自動報警裝置(CN92100169. χ)等，這些裝置可以 感知泄漏、燃燒事故的發(fā)生，自動啟動聲、光報警系統(tǒng)，甚至可以與有關(guān)部門進(jìn)行通訊聯(lián)系， 以便及時進(jìn)行處置。然而，對于物料種類繁多、生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜的大型化工生產(chǎn)裝置來說，比 及時撲救更重要的是，調(diào)查事故原因，吸取教訓(xùn)，避免重蹈覆轍。但是，化學(xué)品事故常常伴隨 著燃燒和爆炸，調(diào)查人員進(jìn)入現(xiàn)場時絕大多數(shù)化學(xué)品已燃燒殆盡，現(xiàn)場物證的提取、實(shí)驗(yàn)室 分析、事故原因追溯等各階段都產(chǎn)生重重困難。若能及時采集并保存化學(xué)品事故現(xiàn)場的揮發(fā)性氣體樣品，對事故原因的分析調(diào)查 將起到非常重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種事故現(xiàn)場自動氣體采樣過程及其裝置，以彌補(bǔ)已有技 術(shù)的不足。本發(fā)明所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣過程包括傳感系統(tǒng)利用傳感器將周圍壓 力、溫度、敏感氣體濃度等信息轉(zhuǎn)換為電信號；判斷系統(tǒng)可以智能判斷是否發(fā)生了爆炸、 燃燒或泄露事故；及取樣系統(tǒng)在判定發(fā)生事故之后立即或延時啟動氣體樣品采集系統(tǒng)。采集后的氣體樣品保存于密閉容器中，在清理現(xiàn)場時由調(diào)查人員帶回實(shí)驗(yàn)室，其 分析結(jié)果用于判斷事故發(fā)生原因。本發(fā)明所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置的傳感系統(tǒng)包括1個或多個傳感器，每 個傳感器包括感知元件和轉(zhuǎn)換器件，用于感知壓力或壓力變化、溫度變化、敏感氣體濃度， 并將其轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電阻等電信號，這些信號分別傳送至判斷系統(tǒng)。其中，沖擊波傳感 器包括壓差和壓力傳感器；溫度傳感器包括溫度和溫差傳感器；敏感氣體傳感器包括H2S， C12，NH3、CH4及揮發(fā)性有機(jī)物等傳感器。根據(jù)化工生產(chǎn)裝置實(shí)際情況，可以設(shè)置敏感氣體、 溫度、沖擊波等傳感器中的1種或多種，每種1個或多個。本發(fā)明所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置的判斷系統(tǒng)主要包括單片機(jī)及相關(guān)編 寫程序。單片機(jī)對于傳感系統(tǒng)傳入的電信號進(jìn)行分析、處理，若達(dá)到報警閾值，則發(fā)出指令 啟動采樣系統(tǒng)。報警閾值根據(jù)化工生產(chǎn)裝置實(shí)際情況設(shè)定，例如以測定壓力高出大氣壓 lOKPa、測定溫度高出氣溫10°C、測定可燃?xì)怏w濃度達(dá)到最低爆炸極限(LEL)的10%時，分 另IJ作為爆炸、燃燒、泄露事故的報警閾值，或者可以實(shí)際情況及時修改報警閾值。
本發(fā)明所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置的取樣系統(tǒng)包括多個氣體容器，每個容 器具有獨(dú)立的容器開啟及密閉裝置。氣體容器材質(zhì)應(yīng)采用耐壓、耐蝕材料，例如不銹鋼，其 內(nèi)壁應(yīng)預(yù)先清洗，無污染或揮發(fā)性氣體逸出。容器體積以IOOml至500ml為宜，保證足夠?qū)?驗(yàn)室分析之用。氣體容器在采樣后應(yīng)保持密閉狀態(tài)，直到事故調(diào)查人員將其取回。容器開 啟及密閉 可通過電磁閥控制，電磁閥脈沖信號來自判斷系統(tǒng)。氣體容器采樣可采取負(fù)壓和常壓兩種方式。負(fù)壓方式即氣體容器在平時保持負(fù)壓狀態(tài)，依靠電磁閥封閉瓶口，在事故發(fā)生時判 斷系統(tǒng)給出脈沖信號開啟電磁閥，使現(xiàn)場氣體進(jìn)入容器，給定時間例如10秒后關(guān)閉電磁閥。常壓方式即氣體容器在平時處于常壓狀態(tài)，依靠電磁閥封閉瓶口(防止污染)， 在事故發(fā)生時判斷系統(tǒng)給出信號，啟動與氣體容器相連的抽氣裝置，使得現(xiàn)場氣體進(jìn)入容 器，在給定時間后停止抽氣裝置，并封閉容器瓶口電磁閥。可以設(shè)置采樣后切斷容器與判斷系統(tǒng)之間的聯(lián)系，以保證容器不再誤開啟。多個氣體容器采用并聯(lián)方式與判斷系統(tǒng)相連，即每個容器獨(dú)立與判斷系統(tǒng)相連。 為了使得現(xiàn)場信息更全面，可以通過判斷系統(tǒng)程序設(shè)計依次開啟、封閉容器。每個容器開啟 時間以及兩個容器開啟時間間隔，可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。例如每個容器的開啟時間為 10s-60s，容器之間時間間隔為lmin-20min。氣體容器瓶口設(shè)計還應(yīng)考慮與分析儀器，如氣相色譜的進(jìn)樣口方便相連。作為備選，本發(fā)明的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置可以包括信息存儲裝置，記錄每 個容器采樣時的溫度、壓力及時間。作為備選，本發(fā)明的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置還可以設(shè)置遙控裝置，可以通過 遙控器直接啟動采樣系統(tǒng)，以備在傳感系統(tǒng)或判斷系統(tǒng)失效時直接啟動采樣系統(tǒng)。本發(fā)明的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置必須包括電源，以保證平時傳感系統(tǒng)及事故 發(fā)生時采樣系統(tǒng)動作所需。電源可以采用電池或電池與市電相結(jié)合的方式，應(yīng)加強(qiáng)平時檢 查、維修，保證電池正常工作。本發(fā)明的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置的所有部件應(yīng)設(shè)置在耐蝕、耐熱、抗沖擊的 外殼箱內(nèi)，該外殼箱基本封閉，除了在合適的位置開啟合適大小的孔，安置傳感器的敏感元 件表面、氣體采集口，必要時氣泵吸氣口。外殼可采用材質(zhì)符合要求的一次性成型工程塑料 或由一定厚度鋼板焊接而成。本發(fā)明的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置預(yù)先設(shè)置于化工生產(chǎn)裝置上或其周圍合適 的位置上。


圖1是本發(fā)明的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、2、3為傳感器，11、12、13為氣體容器，21、22、23為電磁閥，5為外殼，51、 52、53為外殼上傳感器開口，51’、52’、53’為外殼上氣體入口，6為遙控裝置，7為控制面板， 8為聲光報警裝置，9為存儲器，10為單片機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例具體說明本發(fā)明，然而本發(fā)明不僅限于實(shí)施例。
實(shí)施例1在新建化工生產(chǎn)裝置易發(fā)生泄漏、燃燒、爆炸事故的工段，在不影響正常生產(chǎn)的合 適位置固定1個或多個事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置。如附圖1所示，事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置具有IOmm厚鋼板焊接而成長方形外殼 5，外殼的合適位置開有合適大小的孔，作為傳感器敏感元件曝露口及現(xiàn)場氣體入口。外殼 內(nèi)設(shè)有溫度傳感器1、壓力傳感器2和甲烷氣體傳感器3，上述傳感器的輸出信號分別獨(dú)立 傳送至單片機(jī)10，單片機(jī)設(shè)定程序可以將溫度、壓力等信息連續(xù)或間斷存儲于外置存儲器 9中。外殼內(nèi)還設(shè)有不銹鋼制、體積為500ml、預(yù)先抽至負(fù)壓狀態(tài)的氣體容器11、12、13及分 別與其相連的電磁閥21、22、23，電磁閥21、22、23分別獨(dú)立接受單片機(jī)輸出信號。設(shè)定溫度 傳感器1輸出信息顯示1分鐘內(nèi)氣溫升高值超過10°C，壓力傳感器2輸出信號顯示壓力超 過大氣壓IOkPa,甲烷氣體濃度達(dá)到0. 5%的體積濃度(10% LEL)，為報警閾值，當(dāng)三個傳感 器信號中的1個或多個達(dá)到報警閾值時，單片機(jī)判定發(fā)生事故，啟動聲光報警裝置8，同時 立即開啟與氣體容器11相連的電磁閥21，在60秒后關(guān)閉電磁閥21，然后依次開啟、關(guān)閉與 氣體容器12、13相連的電磁閥22、23。遙控裝置6接收遙控器發(fā)出的指令，可以直接分別啟動電磁閥21、22、23，用于在 傳感器或單片機(jī)失效時直接采集現(xiàn)場氣體樣品。自動氣體采樣裝置內(nèi)還設(shè)有蓄電池，平時與市電相連，保持充電狀態(tài)，市電后仍可 維持正常動作。 一旦發(fā)生化學(xué)品泄露、燃燒、爆炸事故，在清理事故現(xiàn)場，提取現(xiàn)場其他物證的同 時取回上述自動氣體采樣裝置中的氣體容器，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，為事故原因調(diào)查分析 提供幫助。
權(quán)利要求
1.一種事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置，包括傳感系統(tǒng)利用傳感器將周圍壓力、溫度、 敏感氣體濃度信息轉(zhuǎn)換為電信號；判斷系統(tǒng)智能判斷是否發(fā)生了爆炸、燃燒或泄露事故； 取樣系統(tǒng)在判定發(fā)生事故之后立即或延時啟動氣體樣品采集系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置，其中傳感系統(tǒng)包括溫度、壓力、敏 感氣體傳感器中的一種或多種，每種傳感器1個或多個。
3.如權(quán)利要求1所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置，其中判斷系統(tǒng)包括信息處理系 統(tǒng)，判斷傳感器輸入信號是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的報警閾值。
4.如權(quán)利要求1所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置，其中采樣系統(tǒng)包括1個或多個預(yù) 先抽空至負(fù)壓狀態(tài)的容器，每個容器的唯一入口分別由電磁閥控制。
5.如權(quán)利要求1所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置，其中采樣系統(tǒng)包括1個或多個活 塞式容器，活塞運(yùn)動由步進(jìn)電機(jī)控制，每個容器的唯一入口分別由電磁閥控制。
6.如權(quán)利要求4或5所述的事故現(xiàn)場自動氣體采樣裝置的采樣系統(tǒng)，其中電磁閥為常 閉狀態(tài)，開啟電磁閥的脈沖信號由判斷系統(tǒng)判定事故發(fā)生之后立即或延時依次給出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種事故現(xiàn)場自動氣體采樣過程及其裝置，該裝置預(yù)先安裝于化工生產(chǎn)裝置附近，在發(fā)生化工裝置發(fā)生泄漏、燃燒、爆炸事故時自動啟動，實(shí)時或延時收集現(xiàn)場氣體樣品并保存于密閉容器中。該裝置包括傳感系統(tǒng)利用傳感器將周圍壓力、溫度、敏感氣體濃度信息轉(zhuǎn)換為電信號；判斷系統(tǒng)智能判斷是否發(fā)生了爆炸、燃燒或泄漏事故；取樣系統(tǒng)在判定發(fā)生事故之后立即或延時啟動氣體樣品采集系統(tǒng)。
文檔編號G01N33/22GK102033001SQ20091017692
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者萬平玉, 畢海成, 王志廣, 王梅英, 許平吉, 金鑫, 陳詠梅 申請人:北京化工大學(xué), 山東中惠儀器有限公司