Gaszenie iskier

Powstawanie iskier w kanałach wylotowych

Odciągi, kanały wylotowe z maszyn, młynów, pieców niejednokrotnie transportują żarzące się materiały w postaci niedopałków i iskier. Szybka detekcja i gaszenie iskier zabezpiecza przed: wybuchem i rozerwaniem silosu, pożarom filtrów workowych, powstaniem pożaru w rurociągu, pęknięciem nagrzanego kanału i wydostaniem się pożaru na zewnątrz rurociągu, itd.

Systemy gaszenia iskier najczęściej nie działają

Dzieje się tak ponieważ większość użytkowników zapomina o czyszczeniu szybek wizjerów.  U wielu producentów ta czynność jest uciążliwa ze względu na trudny demontaż i montaż czujników. WSZYSTKIE rozwiązania firmy OTECH eliminują ten problem, ponieważ posiadają:

  • Kontrolę czystości wizjera. Zabrudzenie wizjera wywołuje:
    • alarm optyczny,
    • krótki alarm akustyczny 98 dB,
    • wysyłanie komunikatów do obsługi.
  • Konstrukcję czujników umożliwiającą prosty demontaż i szybkie czyszczenie.
  • System automatycznego czyszczenia wizjerów, przez spryskiwanie wodą pod ciśnieniem 90 – 400 bar.

System automatycznego czyszczenia wizjerów

Jeżeli czujnik komunikuje zabrudzenie wizjera wtedy sterownik uruchamia elektrozawór czyszczenia. Wizjer jest spryskiwany „strzałem wodnym” pod ciśnienie 90..400 bar, co zapewnia skuteczne mycie (działa to na podobnej zasadzie jak spryskiwacze w reflektorach samochodowych). System wymaga montażu dodatkowego elektrozaworu, cieniutkiego przewodu wodnego o średnicy zewnętrznej 4mm, kołnierza ze spryskiwaczem. System doskonale sprawdza się w aplikacjach, w których wizjery ulegają szybkiemu zabrudzeniu.

System spryskiwania wizjerów chroni czujniki przed przegrzaniem w przypadku pożaru w rurociągu. Pożary najczęściej następują w brudnych rurociągach, gdzie ściany rury są oblepione materiałem palnym i pyłem (olej+pył, żywica+pył).

Czujnik iskier OTECH SD-64T

 

  1. Funkcja kontroli zabrudzenia szyby wizjera (częstotliwość ultradźwięków 22kHz)
  2. Przystosowane do współpracy z systemem automatycznego czyszczenia wizjera
  3. Chłodzenie wizjera w trakcie pożaru w rurociągu, umożliwia przetrwanie pożaru
  4. Wykrywania iskier
  5. Wykrywania czarnych ciał gorących (elementy nagrzane do 300°C, które po wpadnięciu do trocin w silosie mogą wywołać pożar lub wybuch)
  6. Wykrywania pożaru
  7. Precyzyjny pomiar temperatury -10 – 300°C
  8. Wykrywania uszkodzeń własnych i kabla połączeniowego
  9. Dwa pierścienie uszczelniające i tłumiące wibracje, wykonane z NBR lub silikonu
  10. Montaż całkowicie odporny na wibracje, zabezpieczenie pierścieniem Heiermanna
  11. Szybki i prosty montaż/demontaż do czyszczenia wizjera
  12. Stabilną czułość dzięki podgrzewaniu elementów pomiarowych
  13. Elektronika wykonana na kondensatorach tantalowych i elementach nie starzejących się
  14. Trąbkowe wyprowadzenie kabla, oraz kabel o wysokiej odporności na tarcie i przełamania
  15. Pełna hermetyczność, test ciśnieniem 100 bar
  16. Zabezpieczenia i filtry przepięciowe, bardzo wysoka odporność na zakłócenia
  17. Obudowę z mosiądzu, brązu lub stali kwasoodpornej

Sterownik detekcji i gaszenia iskier OTECH SWI-1749,

co go wyróżnia na tle konkurencji:

  1. Szybkie i niezależne sterowanie trzech elektrozaworów. Zgromadzona w baterii  kondensatorów energia zostaje błyskawicznie skierowana do elektrozaworów.
  2. Sterowanie elektrozaworem systemu automatycznego czyszczenia wizjerów
  3. Uruchamiania chłodzenie wizjerów (poprzez zraszanie) w trakcie pożaru w rurociągu, co ratuje wizjery przed zniszczeniem
  4. Wyjście przekaźnikowe „system OK” do kontroli pracy
  5. Współpracuje z wieloma czujnikami iskier, obsługa zaawasowanych funkcji czujników SD-64T
  6. Pięć wejść do podłączenia czujników
  7. Linia komunikacyjna RS-485
  8. Niezależne bezpieczniki na obwodach (zasilania i wyjść elektrozaworów, itd.)
  9. Optyczny sygnalizator alarmu, wbudowane czerwone diody LED dużej mocy
  10. Akustyczny sygnalizator alarmu, wbudowana syrena 98 dB
  11. Przycisk (przyciski) na boku obudowy, do kontroli działania i ręcznego włączania gaszenia
  12. Stabilna praca przy silnych mrozach, wewnętrzna grzałka do stabilizacji temperatury
  13. Wykonanie hermetyczne IP67 lub IP66
  14. Wyświetlacz LCD do konfiguracji i odczytu
  15. W obudowie zielona dioda LED 14 lm, widoczna z kilkudziesięciu metrów, informująca o sprawności systemu
  16. Rozbudowane zabezpieczenia przepięciowe
  17. Zasilanie elektroniki poprzez transformator separujący
  18. System samo kontroli działania sterownika i czujników
  19. System samo kontroli działanie elektrozaworów gaszenia (opcja dodatkowa, wymaga montażu łopatowego czujnika przepływu)

Zalety wysokociśnieniowych systemów detekcji i gaszenia iskier

 

  1. Niewiele droższe od starszych systemów niskociśnieniowych (systemy 5 generacji są około 10 % droższe od 1 generacji).
  2. Umożliwiają gaszenie zużywając niewielkie ilości wody. Przyjmuje się, że zapotrzebowanie na wodę maleje 8 do 12 krotnie. System wysokociśnieniowy nie powoduje silnego zalewania materiału.
  3. Bardzo wysoka skuteczność. W systemach standardowych (działających na ciśnieniach niskich, do 30 bar) mimo użycia bardzo dużych ilości wody trudno uzyskać 100% skuteczności, zdarza się że iskra lub niedopałek przeleci przez barierę wodną.
  4. Możliwość automatycznego czyszczenia wizjerów. Wysokie ciśnienie wody umożliwia skuteczne czyszczenie wizjerów tzw. „strzałem wodnym”.
  5. Bardzo duża szybkość działania. Nowoczesna elektronika sterująca jest tak szybka, że jej opóźnienie jest pomijalnie małe. Prędkość działania systemów gaszenia iskier zależy od:  prędkości otwarcia elektrozaworu (która zależy od głównie ciśnienia wody i sposobu sterowania cewki) i przyśpieszenia wody płynącej do dyszy (które też zależy głównie od ciśnienia wody).

Konstrukcja systemów gaszenia iskier

Generacjasterowanie  zaworówopóźnienie sinusoidynapięcie cewki  zaworu w chwili uruchomieniaciśnienie pracy
 1przekaźnik 40 ms6 ms100%9 bar
2triak  1,5 ms6 ms100%20 bar
3tranzystor 0,3 ms0 ms100%30 bar
4tranzystor 0,2 ms0 ms100%50 bar
5tranzystor 0,1 ms0 ms500%90 bar
6tranzystor 0,1 ms0 ms900%400 bar

Systemy 5 generacji mają najlepszy stosunek ceny do wartości, są zaledwie 10% droższe od 1 generacji.

Zasilanie cewek prądem stałym z baterii kondensatorów likwiduje „opóźnienie sinusoidalne”. Opóźnienie spowodowane napięciem sinusoidalnym, niskim napięciem w sieci w momencie otwierania zaworu.

Sterowanie cewek elektrozaworów poprzez szybkie tranzystory IGBT o napięciu pracy do 1200V.  Napięcie podane na cewkę w momencie wyzwalania zaworu może być do 5..30 razy wyższe od napięcia statycznego, znacznie powyżej tego poziomu występują przebicia izolacji. W praktyce przemysłowej podaje się napięcie do 9 razy większe od stacjonarnego napięcia cewki.

Temperatury zapłonu pyłu i warstwy materiału palnego w filtrze lub silosie

Niskie temperatury zapłonu warstwy pokazują jak ważne jest wykrywanie czarnych ciał gorący, których czujniki starczych generacji nie wykrywają. Przykładowo jeżeli gorący kawałek drewna przeleci niewidocznie do silosu to w efekcie wywoła pożar lub wybuch pyłu.

Tłumienie wybuchów

Bardzo duże prędkości działania systemów wysokociśnieniowych umożliwia również tłumienie wybuchów pyłu drzewnego, a nawet pył aluminium (pył bardzo silnie wybuchowy, KNW=3, K=55MPa*m/s). W celu tłumienia wybuchów system musi posiadać szybkie czujniki ciśnienia i podczerwieni. Czujniki podczerwieni powinny posiadać detekcję czystości wizjera i spryskiwacz do czyszczenia wizjera.  Systemy oparte na gaszeniu mgłą wodną można testowo uruchamiać co kilka miesięcy. Taka procedura daje pewność że zawory nie uległy zapieczeniu. 

Coraz częściej do tłumienia wybuchów zamiast klasycznych systemów HDR bazujących na proszkach gaśniczych używa się systemów WS, Water Shot „Wodny Strzał”. Są to systemy wysokociśnieniowe gdzie proszek gaśniczy zastępuje czysta woda.  Układy WS nie mogą jednak pracować na zewnątrz w ujemnych temperaturach. Układy WS, Water Shot są stosowane w przemyśle spożywczym gdzie zadziałanie systemu nie powoduje konieczności zatrzymania produkcji i usuwania czynnika gaśniczego.  Układy WS bazują na wysokich ciśnieniach i cylindrach wodnych z stali nierdzewnej. Po każdym zadziałaniu cylindry są automatycznie napełniana wodą. Żywotność cylindrów wynosi 8 lat lub 2000 strzałów, potem podlegają wymianie. 

Brudne wizjery  czujników, lub niesprawny system detekcji i gaszenia iskier może doprowadzić do wybuchu. Najczęściej po wybuchu następuje pożar.

Detektor iskier SD-25

Starsze modele detektorów jak SD-25 zbudowane na 3 fotodiodach i 2 fototranzystorach.

Detektor iskier SD-64T

Detektory serii SD-64  współpracują z wysokociśnieniowym układem mycia wizjerów. Spryskiwanie pod ciśnieniem 90..400 bar zapewnia skuteczne usuwanie zabrudzeń.

Sterowanie szybkimi elektro-zaworami

Im większe napięcie podłączymy do cewki tym szybciej dostarczymy energii i szybciej dokonamy przesunięcia trzpienia. Podnosząc napięcie w pierwszej fazie otwierania możemy bezpiecznie przyśpieszyć otwarcie elektrozaworu 5..15 krotnie w zależności od konstrukcji zaworu i cewki. W drugiej fazie otwierania gdy trzpień pokonał już ponad połowę drogi otwierania wyhamowujemy trzpień.

Trzecia faza to kontrola pozycji trzpienia i kontrola dobicia. Gwałtowne dobicie trzpienia objawia się „igłę napięciową  na uzwojeniu”.  Dobicie należy kontrolować i automatycznie eliminować, poprzez zmianę parametrów otwierania zaworu. Dla każdego zaworu dobicie kontroluje się indywidualnie, jest to niezbędne, ponieważ zmienia się one z czasem eksploatacji, temperaturą, itd. W czwartej fazie już niewielkim prądem utrzymujemy trzpień w pozycji zawór-otwarty.

Prawidłowo wykonane szybkie sterowanie elektrozaworami po za dużą szybkością działania wydłuża żywotność zaworów i cewek, oraz podnosi bezawaryjność. W procesie tym musimy zachować dużą ostrożność. Porcja energii podana na zawór i czas jej podawania musi być pod ścisła kontrolą aby: nie uszkodzić uzwojenia, nie doprowadzić do samozniszczenia w wyniku dobić (uderzania trzpienia w obudowę po ściśnięciu sprężyny odbijającej), jeżeli sterujemy napięciem nie należy przekraczać punktu nasycenia rdzenia, nie możemy też przegrzać uzwojenia, itd.  Do szybkiego sterowania nadają się tylko cewki „klejone”, cewki zalewane w trakcie nawijania. W_takich cewkach duże prądy impulsowe nie powodują mikro ruchów uzwojenia, drgań uzwojenia.