Требования промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности регламентируют оценку эффективности систем [5, 6, 7]. Устройство систем вентиляции, в том числе аварийной, кратность воздухообмена должны определяться необходимостью обеспечения надежного и эффективного воздухообмена. Основными параметрами воздушного потока, используемыми при оценке эффективности систем вентиляции является скорость и объемный расход [1, 2, 3, 4]. Химически опасные производственные объекты работают с различными средами, температурами и уровнями запыленности, которые могут влиять на ход измерений и на возникновение ошибок. Существует большое количество приборов для измерения параметров воздушного потока: крыльчатые анемометры, термоанемометры, дифференциальные манометры с различными пневмометрическими трубками, комбинированные приборы. Поэтому, мы считаем, что вопрос выбора приборов и методик измерений требует аналитического обоснования.

В настоящей статье приводятся сравнения между приборами по принципу действия, а также даны рекомендации по выбору типов приборов в зависимости от условий измерения.

На Рисунке 1 показана линейка приборов для измерения параметров воздушного потока производства фирмы «Kimo Instruments», в порядке перечисления: термоанемометр, крыльчатый анемометр, дифференциальный манометр, пневмометрические трубки, комбинированный прибор со сменными зондами, воронки для определения объемного расхода. Сравнение приборов по основным характеристикам сведено в Табл.1.

 

Особый интерес представляют комбинированные приборы - многофункциональные средства измерения. Представляющие собой измерительный блок с возможностью подключения различных зондов: пневмометрических трубок, зондов-крыльчаток, термоанемометров, зондов скорости вращения, зондов температуры и влажности, воронок и др.

Воронки используются совместно с анемометрами для измерения объемного расхода на вентиляционных решетках и диффузорах. С воронками процесс измерения становится проще и точнее, так как проводится один замер, в отличии от работы с анемометром. Необходимо, чтобы воронка полностью накрывала решетку (диффузор), то есть размер и форма воронки должны соответствовать размеру и форме решетки. При использовании воронки в прибор вносится ее коэффициент, поэтому анемометр можно использовать только той фирмы, которая производит и воронки к нему.

При использовании оборудования необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

-не использовать термоанемометры и трубки Пито для измерения в потоках воздуха с большой запыленностью. В трубках Пито отверстие, воспринимающее полное давление, небольшого диаметра и оно может засорится. В термоанемометре может порваться чувствительный элемент - «обогреваемая струна»;

-не использовать термоанемометры в высокоскоростных потоках (более 20 м/с);

-не использовать приборы вне диапазона рабочих температур для измерительного блока и зондов. При высоких температурах рекомендуется использование пневмометрических трубок из нержавеющей стали или высокотемпературные крыльчатки из специальных сплавов;

-не использовать приборы без изучения инструкции по эксплуатации и техники безопасности. Измерения можно проводить непосредственно на решетке или в воздуховоде (газоходе).

Для измерений на решетке можно использовать анемометр или термоанемометр. Замеры будут точнее если использовать анемометр с крыльчаткой большего диаметра D=60-100 мм, так как в этом случае диаметр крыльчатки будет сопоставим с размерами решетки. Для упрощения измерений и уменьшения погрешности можно использовать воронку. Для измерений в труднодоступных местах можно использовать телескопический зонд или зонд с удлинителем. Анемометр с крыльчаткой малого диаметра D=16-25 мм и термоанемометры используются, когда требуется провести измерения с учетом геометрии решетки. Это занимает больше времени, а также уменьшает точность измерений ввиду того, что увеличивается вероятность отклонения от оси измерений при каждом замере.

При использовании любого из вышеперечисленных приборов желательно, чтобы он имел функцию расчета объемного расхода, а также усреднения по времени и количеству замеров. Измерения проводятся в два этапа. Сначала необходимо провести измерения скорости потока в нескольких точках, распределенных по решетке см. Рисунок 2, а затем рассчитать среднюю скорость (м/с) и объемный расход по формулам (м3/ч) (1, 2). Существуют анемометры с функциями расчета и усреднения, что облегчает работу наладчика -автоматизирует процесс расчета значений параметров воздушного потока.

При использовании прибора с воронкой проводится один замер. Для диффузоров воронка является единственно возможным средством измерения. После установки воронки с анемометром на вентиляционную решетку (диффузор) см. Рисунок 3, поток воздуха будет идти прямо на чувствительный элемент датчика. При этом надо учитывать коэффициент преобразования воронки, который необходимо вводить в прибор.

Если прибор не рассчитывает объемный расход, то его можно вычислить по формуле (3):

Для проведения измерений в воздуховоде (газоходе) необходимо наличие отверстия диаметр которого соответствует диаметру измерительного зонда. Отверстие должно быть выполнено на прямом участке воздуховода длиной не менее пяти диаметров, где поток максимально однороден. Точка замера выбирается с условием, что до нее должно быть расстояние, равное трем диаметрам воздуховода, и после нее - двум диаметрам. Для замеров используются термоанемометры, крыльчатые анемометры с малым диаметром крыльчатки D=16-25 мм и дифференциальные манометры с пневмометрическими трубками. Для измерений скоростей воздуха <2 м/с дифференциальные манометры не рекомендуется использовать. Когда воздуховоды расположены достаточно высоко, можно использовать зонды с телескопической рукояткой или удлинители зондов. Для обеспечения расчетной погрешности чувствительный элемент прибора должен быть направлен строго навстречу потоку.

Анемометры с крыльчаткой D=16-25 мм и термоанемометры применяются в чистых воздушных потоках для измерения низких (<2 м/с) и более высоких скоростей, а анемометры с крыльчаткой D=60-100 мм в запыленных потоках. При высоких температурах (> 80 0С) используются высокотемпературные крыльчатки.

Дифференциальные манометры с пневмометрической трубкой используются при высоких температурах (> 80 0С) и скоростях(>2 м/с). Приборы можно условно разделить на две группы: одни измеряют только перепад давлений (динамический напор), другие еще имеют функцию усреднения и рассчитывают скорость потока и объемный расход. Не рекомендуется использовать пневмометрическую трубку Пито в запыленных потоках, в этом случае лучше проводить измерения с трубкой НИИОГАЗ. Измерения проводятся в точках см. Рисунок 2.

Для дифманометров из первой группы, которые не имеют функции расчета скорости потока и объемного расхода (например ДМЦ-010), упрощенные формулы для расчета приведены ниже.

Динамический напор, измеряемый прибором, (Па):

Среднее значение скорости потока и объемный расход вычисляется по формулам 1, 2.

По нашему мнению для формирования лаборатории для оценки эффективности работы систем вентиляции необходим следующий перечень приборов:

•   Термоанемометр ЭА-70(1) (зонд- «обогреваемая струна»)НПО «ЭКО-ИНТЕХ»

•   Крыльчатый анемометр анемометр ЭА-70(1) (зонд-крыльчатка) НПО «ЭКО-ИНТЕХ».

•   Дифференциальный цифровой манометр с обработкой данных ДМЦ-01М.

•   Пневмометрические трубки НИИОГАЗ и Пито.

•   Комбинированные приборы KIMO AMI 300.

Анализируя выше сказанное, мы считаем, что выбор средств измерений для оценки эффективности систем вентиляции должен осуществляться в соответствии с алгоритмом (см. Рисунок 4) и квалифицированным персоналам, аттестованным в соответствии с требованиями промышленной безопасности.

 

Список литературы

1.     ГОСТ 17.2.4.06-90 «Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения».

2.     ГОСТ 8.361-79 ГСИ «Расход жидкости и газа. Методика выполнения измерений по скорости в одной точке сечения трубы»

3.     ГОСТ ССБТ 12.3.018-79 Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний.

4.     СП 60.13330.2012 Свод правил. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003.

5.     Федеральный закон от 21.07.1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

6.     Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности химически опасных производственных объектов». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор») от 21.11.2013 г. № 559.

7.     Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств». Утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор») от 11.03.2013 г. № 96.