Ultrazvukový detektor úniku plynu GM Detekce úniku plynu rychlostí zvuku
Jak rychle váš systém detekce plynu detekuje úniky?
Protože každý život má smysl...
Výhoda ultrazvuku Technologie, jako jsou katalytické senzory, infračervené bodové senzory a infračervené prostorové senzory, které jsou tradičně používány k detekci úniků uhlovodíkových plynů u stacionárních instalací, mají společné jedno omezení: aby bylo možné detekovat únik, musí být plyn buď v těsné blízkosti detektoru nebo v předem definované oblasti. Problémem ovšem je, že venkovní povětrnostní podmínky, jako jsou změny směru větru a rychlý rozptyl plynového mraku při úniku ve venkovní instalaci, často způsobují, že tradiční systémy detekce plynů jednoduše selžou, protože se plyn k detektoru nikdy nedostane.
Ultrazvukové plynové detektory GM jsou založeny na robustní technologii využívající detekci pomocí mikrofonu. Detekují venkovní úniky na základě specifického vysokofrekvenčního ultrazvuku emitovaného všemi úniky plynů stlačených pod vysokým tlakem. Díky jedinečné ultrazvukové detekční technologii Gassonic nemusí samotný unikající plyn vůbec přijít do kontaktu se senzorem – stačí zvuk vydávaný při úniku. Přidáním ultrazvukových detektorů úniku plynu lze získat rychlejší odezvy a nižší provozní náklady.
Výrazně vyšší bezpečnost Operátoři v petrochemickém průmyslu neustále hledají způsoby, jak snižovat rizika, předcházet ztrátám a zajistit bezpečnou a spolehlivou výrobu. Jednou z klíčových věcí, jak toho dosáhnout a zvýšit celkovou účinnost, je zajištění rychlejší odezvy systému detekce požárů a úniků plynu.
Níže vyobrazený strom událostí při uvolnění plynu nabízí širší pohled na dopady úniku plynu. Je evidentní, že nasazení vhodné technologie pro detekci rizik v počáteční fázi (při vzniku úniku), než budou mít čas se rozvinout nebo rozšířit, má významný vliv na snižování pravděpodobnosti výskytu velkých nehod.
Tradiční systémy detekce plynu musí čekat, než plyn vytvoří mrak výparů, který se může nebo nemusí vznítit, a který může nebo nemusí zabránit ztrátám tím, že umožní závod na zpracování plynu včas vypnout. Ultrazvukové detektory úniku plynu reagují na vznik úniku plynu rychlostí zvuku a nejsou ovlivněny změnou směru větru a rozptylem plynu (viz obrázek níže).
STROM UDÁLOSTÍ PŘI UVOLNĚNÍ PLYNU Okamžité vznícení
Ultrazvukový detektor úniku plynu
Vytvoření a vznícení mraku Spad a vznícení tekutin výparů
Vznik exploze
Toxické chemikálie
Ano
Výsledek
Tryskový požár Ano
Exploze mraku výparů
Ano Ne
Konvenční plynový detektor
Mžikový (bleskový) požár
VÍTR
Uvolnění plynu
Ne Ano Ne
Plošný požár Ano
Toxické ohrožení
3
Ne ULTRAZVUKOVÁ DETEKCE PLYNU
KONVENČNÍ DETEKCE PLYNU
Ne
Bez následků, vyjma poškození životního prostředí
Strom událostí při uvolnění plynu ilustruje posloupnost událostí, které mohou nastat při úniku plynu. Obrázek ukazuje, že ultrazvukové plynové detektory reagují na vznik úniku, zatímco konvenční detektory reagují pouze tehdy, když už došlo k nahromadění plynu a vzniku mraku výparů.
Ultrazvukové detektory úniku plynu nepotřebují fyzický kontakt s plynem. Nemá na ně vliv vítr, rozptyl plynu a směr pohybu plynového sloupce.
MSAsafety.com/detection
Co je ultrazvuk?
Zvukové vlny jsou jednoduše tlakové vibrace ve vzduchu, které lidské ucho vnímá stejným způsobem, jakým je detekuje mikrofon. Lidské ucho je schopno vnímat akustické vlnění ve frekvenčním rozsahu mezi 20 a 20 000 Hz (20 kHz). Z toho důvodu se tento frekvenční rozsah nazývá slyšitelné frekvenční pásmo. Akustické frekvence nad 20 kHz se nazývají ultrazvuk. Při uvolnění stlačeného plynu vzniká syčivý zvuk, který se nazývá širokopásmový akustický hluk. Má rozsah od slyšitelného frekvenčního pásma až po ultrazvukové frekvenční pásmo. Předchozí generace ultrazvukových detektorů úniku plynu pouze „naslouchaly“ zvukům úniku plynu v ultrazvukovém frekvenčním pásmu přibližně od 25 kHz výše. Díky novému algoritmu rozpoznávání zvuku u umělých neuronových sítí, které jsou implementovány do přístrojů OBSERVER-i, lze frekvenční rozsah detektoru rozšířit od 12 kHz, aniž by docházelo k rušení nežádoucím okolním hlukem. Ve srovnání s předchozími verzemi ultrazvukových detektorů úniku plynu umožňuje frekvenční rozsah přístroje OBSERVER-i, začínající na nižších frekvencích, výrazně rozšířit detekční rádius ve všech oblastech použití, přičemž stále zachovává imunitu vůči falešným alarmům.
Lidský sluch vs. ultrazvuk Akustický frekvenční rozsah třetí generace ultrazvukových detektorů úniku plynu OBSERVER-i Díky rozšířenému frekvenčnímu rozsahu lze zajistit větší rozsah detekce úniku.
Akustický frekvenční rozsah první a druhé generace ultrazvukových detektorů úniku plynu
20HZ
HUMAN HEARING
12KHZ
Akustický zvuk v rozsahu slyšitelném lidským uchem. Většina okolního hluku v závodech a dalších průmyslových zařízeních, včetně turbín, motorů a kompresorů, spadá do tohoto frekvenčního rozsahu.
20KHZ
ULTRASOUND
100KHZ
Akustický zvuk mimo rozsah slyšitelný lidským uchem. V této oblasti se vyskytuje velmi málo okolního hluku. Unikající plyn generuje akustický zvuk v tomto rozsahu.
Technologie samočinného akustického testování SENSSONIC U přístrojů používaných v provozech, obzvláště v drsném venkovním prostředí, může docházet k poruchám nebo selháním. Není však přípustné, když takové události nejsou odhaleny, obzvláště, je-li v sázce bezpečnost. Aby bylo u těch nejpokročilejších ultrazvukových detektorů úniku plynu zajištěno bezporuchové fungování, vyvinuli jsme technologii samočinného testování SENSSONIC. Technologie samočinného testování SENSSONIC provádí každých 15 minut test plné akustické integrity ultrazvukového detektoru úniku plynu OBSERVER-i. K tomu využívá vysoce kvalitní zvukový převodník, který vzduchem přenáší ultrazvukový signál do mikrofonu detektoru. Tím je zajištěno nepřetržité testování mikrofonu a elektroniky ve správně definovaných tolerancích, a pokud tento pravidelný test selže, dojde k vyrozumění obsluhy. Technologie SENSSONIC zajišťuje spolehlivý a bezporuchový provoz ultrazvukových detektorů úniku plynu čímž chrání váš majetek a zajišťuje bezpečí osob ve vašem průmyslovém závodě. Technologie SENSSONIC je jedinou technologií na trhu, která umožňuje samočinné testování jak mikrofonu, tak i jeho ochranné mřížky. Tím je zajištěno odhalení případných nečistot a dalších cizích objektů na ochranné mřížce, což by mohlo snižovat výkon detekce.
5
MSAsafety.com/detection
Proč technologie neuronové sítě?
Nezbytným výkonovým parametrem ultrazvukových detektorů úniku plynu je zajištění vysoké akustické citlivosti vůči skutečným únikům plynu ve velkých prostorách při současné minimalizaci rušení od zdrojů okolního hluku, které s úniky plynu nijak nesouvisí. Aby nebyly ultrazvukové detektory úniku plynu ovlivňovány rušením, využívají buďto jednoduché analogové filtry s prahovými hodnotami alarmů, které potlačují nízkofrekvenční okolní hluk, nebo složité režimy kalibrace na základě akustického otisku přímo v místě instalace, které okolní hluk ignorují. OBSERVER-i je třetí generací ultrazvukového detektoru úniku plynu, která v pokročilé konstrukci zpracování zvuku využívá algoritmy umělé neuronové sítě (ANN Artificial Neural Network) a umožňuje tak rozlišit zvuk skutečného úniku plynu a nežádoucí okolní hluk. Technologie ANN využívá matematický algoritmus a na jeho základě vyhledává v rozsáhlých a komplexních datových sadách známé zvukové otisky. Kalibrace neuronové sítě Technologie ANN funguje podobně, jako když lidský mozek zpracovává nepřetržitý přísun informací. Když potkáte nějakého člověka, obdrží mozek díky zraku obrovské množství vizuálních informací a za nějakou dobu toto obrovské množství informací slouží k rozpoznání daného člověka o mnoho let později – a dokonce i k rozpoznání dalších členů jeho rodiny. Poté, co mozek přijme vizuální informace o ostatních členech rodiny, je pro něj snazší tyto členy rodiny rozpoznávat od cizích lidí. Jinými slovy, čím více svůj mozek procvičujeme, aby rozpoznával podobné věci, tím lépe dokážeme poznat nebo odmítnout obličej jiné osoby. Mozek nehledá přesnou shodu, hledá podobnosti – stejně jako technologie UNS. Ovšem stejně jako mozek je nutné to neuronovou síť nejdříve naučit. Zvuk úniku plynu Rozpoznáno detektorem
Algoritmus
Ultrazvukový detektor úniku plynu nemusí rozeznávat různé lidi. Musí účinně rozpoznat akustický otisk úniku plynu a zároveň odfiltrovat akustické podpisy okolního hluku, které s únikem plynu nijak nesouvisí. Přístroj OBSERVER-i je vybaven předem zkalibrovanými algoritmy neuronové sítě, které jsou výsledkem více než 10 let zkušeností a bezpočtu zvukových nahrávek z pobřežních i příbřežních závodů. Detektor kvůli přizpůsobení specifickým akustickým podmínkám závodu nevyžaduje komplikované postupy kalibrace v místě instalace. Místo toho ihned po instalaci podává optimální výkony ve všech druzích akustického prostředí.
Okolní hluk Odmítnuto detektorem
Technologie ANN v přístroji OBSERVER-i je předem zkalibrována na základě zvuků úniku plynu a okolních hluků.
I když se podmínky okolního hluku změní, algoritmus ANN je automaticky kompenzuje, takže není nutné provádět žádnou novou kalibraci.
Tři generace ultrazvukových detektorů úniku plynu První generace
Druhá generace
Třetí generace
První generace ultrazvukových detektorů úniku plynu využívá jednoduché analogové filtry typu horní propust, které zabraňují v aktivaci detektoru nízkofrekvenčním akustickým hlukem. Tyto detektory fungují dobře, ale mají omezený detekční rozsah závislý na okolním hluku. Ve velmi hlučných prostředích je detekční rozsah navíc snížen z důvodu nutnosti vyšších prahových hodnot pro spuštění alarmu.
Ultrazvukové detektory úniku plynu druhé generace využívají rozpoznávání podle vzorů, kdy je každý detektor po instalaci v závodě zkalibrován, aby potlačoval pouze konkrétní okolní hluk v den, kdy kalibrace proběhla. Pokud se z důvodu změněných podmínek v závodu akustický podpis okolního hluku změní, může docházet k falešným alarmům a je nutné provést novou kalibraci detektoru. Tím dochází ke změně účinnosti detekce úniků.
Třetí generace ultrazvukových detektorů úniku plynu využívá technologii umělé neuronové sítě, jejíž algoritmy jsou předem zkalibrovány pomocí akustických podpisů skutečných úniků plynu a velkého množství zdrojů okolního hluku (kompresory, helikoptéry, škrticí ventily atd.). Tyto ultrazvukové detektory úniku plynu nabízí kombinaci velmi snadné instalace a obsluhy, i při měnících se podmínkách v závodu, a zároveň představují špičku na trhu v oblasti detekce úniku plynu.
Zvuk úniku plynu
Zvuk úniku plynu
Technologie jednoduchého analogového filtru typu horní propust
Algoritmus ANN Více vzorků
Rozpoznávaní jednoho akustického vzoru
Bez rozpoznávání vzoru
Okolní hluk
Zvuk úniku plynu
Okolní hluk
Vyžaduje novou kalibraci na místě instalace jelikož dochází ke změně okolního hluku, který se tak liší od okolního hluku při kalibraci.
7
Okolní hluk Předem zkalibrováno. Není nutná kalibrace na místě instalace.
MSAsafety.com/detection
O společnostech MSA a General Monitors
Díky více než 100 letům zkušeností a znalostí v oboru komplexních bezpečnostních řešení se společnost MSA vyvinula v moderní a do budoucnosti hledící společnost, která chrání lidi, zařízení a životní prostředí. Společnost MSA je jedním z mála dodavatelů technologie stacionárního monitorování hořlavých plynů a plamene, která vyvíjí a dodává úplný sortiment produktů a integruje je do systémových řešení. Převzetím společnosti General Monitors v září 2010 se portfolio produktů MSA pro stacionární detekci plynů a plamene ještě rozšířilo. Spojením sil dvou jedinečných odborníků v oboru detekce plynů a plamene jsme dokázali, že správný mix odolných kvalitních produktů a inovativní technologie může zvýšit bezpečnost a současně podpořit efektivitu provozu. Firmy MSA a General Monitors nabízíjí nejširší sortiment technologií detekce plynů a plamene. Vytváříme řešení, která nejen zajišťují bezpečnost pracovníků a ochranu zařízení, ale také snižují celkové náklady na vlastnictví. Naši zákazníci mají nejen přístup ke skvělým produktům a službám, na které se spoléhali již dříve, ale nyní mají k dispozici mnohem více: špičkové služby, zlepšenou podporu, širší nabídku technologií a jedinečná řešení podpořená společnými silami společností MSA a General Monitors.
Česká Republika Argentinska 38 170 00 Prague 7 Phone +420 241 440537 Fax +420 241 440537
[email protected]
Změny vyhrazeny ID 07-490.2 CZ/02
MSAsafety.com/detection
