RU2078357C1

RU2078357C1 - Environments ecology monitoring system

Info

Publication number: RU2078357C1
Application number: RU95117876A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Банин; И.А. Герасимов; В.Е. Губяк; А.Р. Маргулов; В.П. Полуэктов; Н.Н. Севастьянов; А.В. Серов; Г.П. Ставкин; Р.Х. Сулейманов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "ГАЗКОМ"; Предприятие "ЯМБУРГГАЗДОБЫЧА"; Банин Виктор Никитович; Герасимов Игорь Александрович; Губяк Владимир Емельянович; Маргулов Александр Рантикович; Полуэктов Владимир Петрович; Севастьянов Николай Николаевич; Серов Александр Валерьевич; Ставкин Геннадий Петрович; Сулейманов Рансар Хамзутдинович
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-04-27

Abstract

FIELD: ecology monitoring aids technology. SUBSTANCE: system has body with bottom, diagnostic operation and control blocks placed inside body, thermometry instruments for cold and heated air temperature determining, air sampling device, measuring device for atmospheric pollution detecting and air conditioner. System is furnished by placed in body air dehumidifier made like airtight construction composed by cylindrical cowling, dome-like cap and support skirt fixed at body bottom. Conditioner has thermoelectric battery which heat exchanger upper surface serves like part-member of air duct placed inside body at its axis of symmetry combined with internal fan. Heat exchanger lower surface is a part of body of external air duct with external fan. Internal air duct is connected by air flow distributor to volume of measuring device for atmospheric pollution detecting, but external air duct is connected to air sampling device. System provides stability of apparatus technical data at wide range of external temperature and air humidity during long time of work without of somebody assistance. EFFECT: higher workability and stability of operating. 2 dwg

Description

Изобретение относится к экологическим информационным системам, а именно к системам автоматического контроля физико-химического, радиационного состояния атмосферного воздуха. The invention relates to environmental information systems, and in particular to systems for automatic control of the physicochemical and radiation state of atmospheric air.

Особенно актуально применение подобных систем в районах нефтегазовых месторождений, металлургических, химических производств, атомных производств и т.п. The use of such systems in areas of oil and gas fields, metallurgical, chemical industries, nuclear production, etc. is especially relevant.

Создание эффективных автоматических средств контроля, работающих в сложных климатических условиях без участия человека при резком перепаде температур, влажности, давлений, является сложной проблемой, решение которой является предметом интереса во всем мире. The creation of effective automatic control tools operating in difficult climatic conditions without human intervention with a sharp difference in temperature, humidity, pressure is a complex problem, the solution of which is a matter of interest around the world.

Такие системы, созданные с той или иной степенью автоматизации, используются, например, в США (Чикаго, Лос-Анжелес, Нью-Йорк), Японии (префектура Гума, г. Нагоя), Великобритании (станции фирмы "Тельстор"), Польше (Горносилезский промышленный округ) и т.д. Such systems, created with varying degrees of automation, are used, for example, in the USA (Chicago, Los Angeles, New York), Japan (Guma Prefecture, Nagoya), Great Britain (Telstor stations), Poland ( Gornosiles Industrial District), etc.

Например, автоматизированная система контроля г. Питтсбург, графство Аллегени, США (Щербань А.Н. Примак А.В. Копейкин В.И. Автоматизированные системы контроля загрязненности воздуха, Техника г. Киев, 1979 с. 54) содержит корпус, измерительную аппаратуру, устройства обработки и передачи информации, устройство управления. For example, an automated control system in Pittsburgh, Allegheny County, USA (Shcherban A.N. Primak A.V. Kopeikin V.I. Automated air pollution control systems, Technique Kiev, 1979, p. 54) contains a housing and measuring equipment , information processing and transmission devices, control device.

Подобная схема используется на автоматической системе контроля загрязнения воздушного бассейна г. Санкт-Петербурга (Щербань А.Н. Примак А.В. Копейкин В.И. Автоматизированные системы контроля загрязненности воздуха, Техника. г. Киев, 1979 с. 150). A similar scheme is used on an automatic air pollution control system in St. Petersburg (Shcherban A.N. Primak A.V. Kopeikin V.I. Automated air pollution control systems, Technique. Kiev, 1979, p. 150).

Наиболее близкой по исполнению и достигаемому эффекту является система экологического контроля окружающей среды АНКОМ-АМ ("Проблемы экологии Москвы. Сеть наземных измерений" Под ред. Е.И. Пупырева, М. 1992, Московское отделение гидрометеоиздата, с. 144 146), выбранная в качестве прототипа. The closest in execution and effect achieved is the environmental monitoring system ANKOM-AM ("Ecological Problems of Moscow. Network of Ground-Based Measurements" Edited by E.I. Pupyrev, M. 1992, Moscow Branch of Hydrometeorological Publishing, p. 144 146), selected as a prototype.

Известная система содержит корпус, опорную раму, метеокомплекс, измерительную аппаратуру загрязненности воздуха, пробозаборники воздуха, блоки диагностики, управления и передачи информации, кондиционер и нагреватель, датчики температуры нагретого и холодного воздуха. The known system comprises a housing, a supporting frame, a meteorological complex, measuring equipment for air pollution, air intakes, diagnostic, control and information transfer units, an air conditioner and a heater, temperature sensors for heated and cold air.

Общие недостатки аналогов и прототипа заключаются в том, что они не обеспечивают стабильности характеристик измерительной аппаратуры в течение длительного времени эксплуатации в экстремальных условиях эксплуатации, например в удаленных районах при низких и высоких температурах, высокой относительной влажности без возможности оперативного доступа человека к измерительной аппаратуре. The common disadvantages of analogues and prototype are that they do not ensure the stability of the characteristics of the measuring equipment for a long time operating in extreme operating conditions, for example, in remote areas at low and high temperatures, high relative humidity without the possibility of immediate human access to the measuring equipment.

Задачей изобретения является обеспечение стабильности характеристик измерительной аппаратуры в широком диапазоне изменения внешних воздействий (температуры, влажности, давления) в течение длительного времени эксплуатации при полной автономности работы системы экологического контроля (без участия человека). The objective of the invention is to ensure the stability of the characteristics of the measuring equipment in a wide range of changes in external influences (temperature, humidity, pressure) over a long period of operation with full autonomy of the environmental monitoring system (without human intervention).

На данную систему накладываются упомянутые требования в связи с тем, что используемая измерительная аппаратура по существу является сверхчувствительной газоаналитической аппаратурой, т.к. необходимо проводить измерения загрязненности воздуха на уровне 0,1 0,5 среднесуточной ПДК (предельно-допустимой концентрации), что является не простой задачей и для лабораторных условий по многим загрязнителям воздуха, не говоря уже о полевых условиях. The aforementioned requirements are superimposed on this system due to the fact that the measuring equipment used is essentially an ultra-sensitive gas analysis equipment, since it is necessary to measure air pollution at the level of 0.1 to 0.5 of the average daily maximum permissible concentration (maximum permissible concentration), which is not an easy task for laboratory conditions for many air pollutants, not to mention field conditions.

Поставленная задача решается тем, что в системе экологического контроля окружающей среды, содержащей корпус с днищем, блоки диагностики и управления, датчики температуры нагретого и холодного воздуха, измерительную аппаратуру, корпус выполнен герметичным в виде цилиндрической обечайки с полусферической крышкой и снабжен опорной юбкой, под которой установлен наружный вентилятор, на оси симметрии корпуса установлен внутренний воздуховод с внутренним вентилятором, введена термоэлектрическая батарея, верхняя поверхность теплообменника которой сообщена с внутренним воздуховодом и через распределитель воздушного потока с объемом измерительной аппаратуры, нижняя поверхность теплообменника термоэлектрической батареи сообщена с наружным воздуховодом, который также сообщен с пробозаборниками воздуха, а в корпусе установлены осушители воздуха. The problem is solved in that in the system of environmental environmental monitoring, comprising a housing with a bottom, diagnostic and control units, temperature sensors for heated and cold air, measuring equipment, the housing is sealed in the form of a cylindrical shell with a hemispherical cover and equipped with a supporting skirt under which an external fan is installed, an internal duct with an internal fan is installed on the axis of symmetry of the housing, a thermoelectric battery is introduced, the upper surface of the heat exchanger which communicates with the internal duct and the air flow through the valve with the volume measuring apparatus, the bottom surface of the heat exchanger thermoelectric battery communicates with the outer duct, which is also in communication with the air probozabornikami, and installed in the housing dehumidifiers.

Предложенное изобретение представлено на фиг. 1 и 2, где 1 корпус, 2 - цилиндрическая бечайка, 3 полусферическая обечайка, 4 днище, 5 опорная юбка, 6 наружный воздуховод, 7 отверстия наружного воздуховода, 8 - пробозаборники, 9 наружный вентилятор, 10 внутренний вентилятор, 11 - внутренний воздуховод, 12 термоэлектрическая батарея (ТЭБ), 13 верхняя поверхность теплообменника ТЭБ, 14 нижняя поверхность теплообменника ТЭБ, 15 распределитель воздушного потока, 16 измерительная аппаратура, 17 блок диагностики, 18 блок управления, 19 выносная штанга, 20 метеокомплекс, 21 теплоизоляция, 22 датчики температуры нагретого воздуха, 23 датчики температуры холодного воздуха, 24 осушители воздуха. The proposed invention is presented in FIG. 1 and 2, where 1 case, 2 - a cylindrical beech, 3 hemispherical shell, 4 bottom, 5 support skirt, 6 external duct, 7 holes of the external duct, 8 - inlets, 9 external fan, 10 internal fan, 11 - internal duct, 12 thermoelectric battery (TEB), 13 upper surface of the thermoelectric heat exchanger, 14 lower surface of the thermoelectric heat exchanger, 15 air flow distributor, 16 measuring equipment, 17 diagnostics unit, 18 control unit, 19 remote rod, 20 meteorological complex, 21 thermal insulation, 22 temperature sensors of air, cold air 23 temperature sensors 24 dehumidifiers.

Предлагаемая система состоит из корпуса 1 с цилиндрической обечайкой 2, полусферической крышкой 3 и днищем 4. Под днищем 4 установлена опорная юбка, под которой размещен наружный вентилятор 9. На оси симметрии корпуса расположен внутренний воздуховод 11 с внутренним вентилятором 10. Верхняя поверхность теплообменника 13 термоэлектрической батареи 12 сообщена с внутренним воздуховодом 11 и через распределитель воздушного потока 15 с объемом с измерительной аппаратуры 16, блоками диагностики 17 и управления 18. The proposed system consists of a housing 1 with a cylindrical shell 2, a hemispherical cover 3 and a bottom 4. Under the bottom 4, a support skirt is installed, under which the external fan 9 is located. On the axis of symmetry of the housing there is an internal duct 11 with an internal fan 10. The upper surface of the thermoelectric heat exchanger 13 the battery 12 is in communication with the internal duct 11 and through the distributor of the air flow 15 with the volume from the measuring equipment 16, the diagnostic units 17 and control 18.

Нижняя поверхность теплообменника 14 термоэлектрической батареи 12 сообщена с наружным воздуховодом 6 через отверстия 7. Наружный воздуховод 6 сообщен пробозаборниками 8 воздуха окружающей среды с измерительной аппаратурой 16. The lower surface of the heat exchanger 14 of the thermoelectric battery 12 is in communication with the outer duct 6 through the openings 7. The outer duct 6 is connected by the samplers 8 of ambient air to the measuring apparatus 16.

Метокомплекс 20 установлен на выносной штанге 19, закрепленной на корпусе системы. Metocomplex 20 is installed on the remote rod 19, mounted on the system housing.

Внутренние поверхности корпуса 1 и днища 4 накрыты теплоизоляцией 21. The inner surfaces of the housing 1 and the bottom 4 are covered with thermal insulation 21.

Датчики температуры нагретого и холодного воздуха установлены соответственно в зоне измерительной аппаратуры 16 и распределителя потока 15. Внутри корпуса 1 в зоне измерительной аппаратуры 16 установлены осушители воздуха 24. The temperature sensors of the heated and cold air are installed respectively in the area of the measuring equipment 16 and the flow distributor 15. Inside the housing 1 in the area of the measuring equipment 16 air dryers 24 are installed.

Система экологического контроля параметров окружающей среды работает следующим образом. The system of environmental control of environmental parameters works as follows.

При превышении температуры в зоне измерительной аппаратуры допустимого значения по сигналу датчика температуры нагретого воздуха 22 включаются внутренний вентилятор 10, наружный вентилятор 9 и термоэлектрическая батарея в режим охлаждения. Нагретый воздух от аппаратуры из-под полусферической крышки 3 по внутреннему воздуховоду 11 поступает на верхнюю поверхность теплообменника ТЭБ, где он охлаждается и через распределитель потока 15, выполненный, например, в виде мембраны с отверстиями, направляется на обдув аппаратуры. Атмосферный воздух по наружному воздуховоду 6 направляется на обдув горячей нижней поверхности 14 теплообменника ТЭБ 12, где он нагревается и выбрасывается в атмосферу. When the temperature in the measuring equipment zone is exceeded, the allowable value is activated by the signal of the temperature sensor of the heated air 22, the internal fan 10, the external fan 9 and the thermoelectric battery in cooling mode. Heated air from the equipment from under the hemispherical cover 3 through the internal duct 11 enters the upper surface of the heat exchanger TEB, where it is cooled and through the flow distributor 15, made, for example, in the form of a membrane with holes, is directed to blowing the equipment. Atmospheric air through the external duct 6 is directed to blowing hot bottom surface 14 of the heat exchanger TEB 12, where it is heated and released into the atmosphere.

При падении температуры в объеме, где установлена аппаратура, до допустимого значения внутренний вентилятор 10, наружный вентилятор 9 и ТЭБ 12 отключаются. When the temperature drops in the volume where the equipment is installed to an acceptable value, the internal fan 10, the external fan 9 and the thermopile 12 are turned off.

При падении температуры в зоне измерительной аппаратуры 16 ниже допустимой по сигналу датчика температуры холодного воздуха 23 вновь включаются внутренний вентилятор 10 и ТЭБ 12 в режим нагрева. When the temperature drops in the area of the measuring equipment 16 below the permissible signal of the cold air temperature sensor 23, the internal fan 10 and the thermopile 12 are switched on again in the heating mode.

При этом с верхней поверхности 13 теплообменника ТЭБ 12 горячий воздух через отверстия распределителя потока 15 направляется для подогрева аппаратуры. In this case, from the upper surface 13 of the heat exchanger TEB 12, hot air is directed through the openings of the flow distributor 15 to heat the equipment.

Герметичный корпус с цилиндрической обечайкой, полусферической крышкой и герметичной термоэлектрической батареей обеспечивает отсутствие во внутреннем объеме пыли и влаги из окружающей среды, что с введением во внутренний объем осушителями воздуха гарантирует отсутствие выпадения конденсата в течение всего времени эксплуатации. A sealed case with a cylindrical shell, a hemispherical cover and a sealed thermoelectric battery ensures that there is no dust and moisture in the internal volume from the environment, which, with the introduction of air dryers into the internal volume, ensures that no condensation occurs during the entire operation period.

Это позволит обеспечить необходимую стабильность работы измерительной аппаратуры и длительный ресурс ее работы без участия человека. This will ensure the necessary stability of the measuring equipment and the long life of its work without human intervention.

Наличие внутреннего вентилятора, установленного по вертикальной оси системы, полусферической крышки и распределителя воздушного потока обеспечивает отсутствие застойных зон и равномерное поле температур во внутреннем объеме. Это исключает локальные перегревы измерительной аппаратуры и связанные с этим дополнительные погрешности и нестабильность работы аппаратуры с возможным преждевременным выходом ее из строя. The presence of an internal fan mounted on the vertical axis of the system, a hemispherical cover and an air flow distributor ensures the absence of stagnant zones and a uniform temperature field in the internal volume. This eliminates local overheating of the measuring equipment and the associated additional errors and instability of the equipment with a possible premature failure of it.

Наружный воздуховод с внешним вентилятором обеспечивают охлаждение нижней поверхности термоэлектрической батареи и с помощью термоэлектрической батареи отвод избыточного тепла из внутреннего объема конструкции для создания требуемых условий работы измерительной аппаратуры. An external duct with an external fan provides cooling of the lower surface of the thermoelectric battery and, using a thermoelectric battery, removes excess heat from the internal volume of the structure to create the required operating conditions for the measuring equipment.

Опорная юбка является несущим элементом конструкции и одновременно обеспечивает непопадание в наружный воздуховод посторонних предметов из окружающей среды, что также обеспечивает стабильность параметров измерительной аппаратуры. The supporting skirt is the structural bearing and at the same time ensures that no objects from the environment enter the external duct, which also ensures the stability of the parameters of the measuring equipment.

Предлагаемая система контроля может быть реализована промышленным путем из производимых промышленностью комплектующих, таких как стандартные датчики температуры, измерительная аппаратура, вентиляторы, термоэлектрические батареи, воздуховоды, блоки управления и диагностики, метеокомплекс, осушители воздуха. The proposed monitoring system can be implemented industrially from components manufactured by the industry, such as standard temperature sensors, measuring equipment, fans, thermoelectric batteries, air ducts, control and diagnostic units, meteorological complex, air driers.

Корпус может быть выполнен из алюминиевых сплавов, цилиндрическая обечайка- из листового алюминия, полусферическая крышка методом штамповки, соединены клепано-сварными соединениями. Опорная юбка закатанный алюминиевый лист, укрепленный набором стрингеров по образующей поверхности, соединены в верхнем и нижнем поясах со шпангоутами алюминиевого стандартного профиля. В качестве теплоизоляции может быть использован, например, пенопласт ППУ-4. The case can be made of aluminum alloys, the cylindrical shell is made of sheet aluminum, the hemispherical cover is stamped, connected by riveted-welded joints. The skirt is rolled up aluminum sheet, reinforced with a set of stringers along the generatrix of the surface, connected in the upper and lower zones with frames of an aluminum standard profile. As thermal insulation can be used, for example, foam PPU-4.

Claims

An environmental environmental monitoring system comprising a housing with a bottom, diagnostics and control units located in the housing, temperature sensors for heated and cold air, measuring equipment for measuring air pollution, measuring equipment for measuring air pollution with an air inlet, and air conditioning means, characterized in that it is equipped with air dryers installed in a housing that is sealed from a cylindrical shell, hemispherically of the cover and the supporting skirt fixed on the bottom, the air conditioning means includes a thermoelectric battery with the upper surface of the heat exchanger being one of the surfaces of the internal duct installed on the symmetry axis of the housing together with the internal fan, and with the lower surface of the heat exchanger being one of the surfaces an external duct with an external fan, while the internal duct through the air flow distributor is communicated with the volume of the measuring equipment, and the outer duct with an air intake.