Охрана труда и БЖД

     На Фиг F-5 показана система снабжения пригодным для дыхания воздухом высокого давления. Она включает в себя:

- компрессор высокого давления,
- воздухоочиститель,
- ёмкость для хранения воздуха под высоким давлением,
- пульт управления для распределения воздуха под высоким давлением.

a. Компрессор высокого давления
Компрессор высокого давления выполняет ту же функцию, что и компрессор высокого давления. Но в системе низкого давления происходит сжатие воздуха 1 или 2-мя ступенями до давления от 0.69 до 1.38 МПа, а в системе высокого давления -  3-5 ступеней, давление 13.8 - 27.6 МПа.

     На каждой из ступеней объём воздуха уменьшается, а плотность и давление увеличиваются. При адиабатическом сжатии на каждой из ступеней происходит резкое увеличение температуры.

    После каждой из ступеней сжатия воздух проходит через теплообменник, где отдаёт значительное количество тепла окружающему воздуху. При уменьшении температуры сжатого воздуха, он уже не способен переносить столько влаги, сколько в нём находится, и она частично конденсируется. За каждым из теплообменников - воздухоохладителей находится улавливатель для капель конденсата, сделанный в виде расположенного вертикально циклона. В верхней части циклона по касательной воздух входит в пылеуловитель и, приобретая вращательное движение, по спирали спускается вниз. Поскольку плотность воды больше, чем плотность сжатого воздуха, то по инерции капли отбрасываются на стенки, стекают вниз и удаляются через клапан. Даже после конденсации и удаления части воды, воздух содержит много влаги - относительная влажность 100%. В таком состоянии для удаления влаги можно использовать дальнейшее сжатие или охлаждение. Это происходит на следующей ступени компрессора.

    Выйдя из одной ступени компрессора, воздух входит в следующую. Тут его снова сжимают, охлаждают, и удаляют сконденсировавшуюся влагу. Это происходит во всех ступенях компрессора. По сравнению с системой низкого давления, состоящей из 1-2 ступеней, система высокого давления удаляет из воздуха больше влаги и тепла.
    Удаление влаги и тепла происходит механическими методами. Это более или менее постоянные механизмы удаления, которые не требуют замены ёмкостей с поглотителем и связанного с этим техобслуживания. Сжатие до высокого давления позволяет удалить большую часть влаги и других загрязнений, присутствующих в воздухе. Это сильно снижает требования к воздухоочистителю, установленному после компрессора.
    Одним из важных последствий использования системы высокого давления является снижение количества и массы адсорбента, находящегося в её воздухоочистителе, находящемся за компрессором.

b. Воздухоочиститель
Воздухоочиститель высокого давления устанавливается за воздухоохладителем, и состоит из коагуляционного фильтра и нескольких контейнеров с адсорбентом.
    В воздухоохладителе происходит дополнительное охлаждение воздуха, который затем попадает в коагуляционный фильтр. При охлаждении в воздухе образуются очень маленькие капельки конденсата - воды, масла и т.п. Этот аэрозоль пропускается через коагуляционный фильтр, где капельки сталкиваются с большим числом препятствий. Это приводит к образованию сравнительно крупных капель, и улавливанию конденсата.
   
    После этого воздух поступает в адсорбер.
    Контейнеры с адсорбентом похожи на те, что используются в системе низкого давления, и могут содержать следующие адсорбенты:
- Молекулярные сита - цеолиты,
- Силикагель,
- Алюмогель Al2O3,
- Активированный уголь.

    При проектировании системы высокого давления здесь имеются 2 важных преимущества (по сравнению с системой низкого давления): в компрессоре произошло удаление большей части конденсата и загрязнений, и плотность воздуха гораздо больше. Увеличение плотности позволяет использовать для очистки воздуха меньшее количество адсорбента. Увеличение плотности воздуха и уменьшение его влажности и загрязнённости позволяет уменьшить количество адсорбента.
    Третьим фактором, влияющим на размеры системы, является использование ёмкости для хранения сжатого воздуха. Из-за большой плотности воздуха эта ёмкость может хранит много воздуха, что позволяет использовать компрессор меньшей производительности, что позволяет снизит количество адсорбента. Наличие запаса воздуха позволяет уменьшить производительность, размеры, массу и потребляемую компрессором мощность. Это снижает общую стоимость системы. Использование ёмкости для хранения сжатого воздуха снижает общую стоимость системы высокого давления и расходы при её эксплуатации.

    Благодаря тому, что:
- Компрессор удаляет большую часть влаги, содержащейся в воздухе,
- Из-за увеличения плотности воздуха увеличивается эффективность адсорбента,
- Использование ёмкости для воздуха уменьшает производительность компрессора.
Можно использовать простой, маленький и недорогой воздухоочиститель.
   
    В этом воздухоочистителе можно использовать регенерируемый адсорбент - как и в системе высокого давления. Но высокая стоимость такого устройства делает его непривлекательным для конструкторов. При проектировании систем снабжения пригодным для дыхания воздухом обезвреживания асбеста их обычно не используют.
    Обычно после коагуляционного фильтра устанавливают 2-4 контейнера с адсорбентом. Их замену проводят через установленные периоды времени работы установки. Имеются также контейнеры с цветовым индикатором, меняющим цвет при насыщении поглотителя. Поскольку контейнеры не регенерируются, важно их вовремя заменять - по графику через заданные промежутки времени. Если это не сделать, загрязнения могут пройти через воздухоочиститель и попасть в ёмкость, где хранится запас воздуха. На Фиг. 6 показана типичная конструкция воздухоочистителя высокого давления, состоящего из коагуляционного фильтра и нескольких сменных контейнеров с адсорбентом.

    Датчик СО и сигнализация
    После воздухоочистителя установлен датчик СО и система сигнализации. Если содержание СО (попавшего в воздухозаборник или образовавшегося в самом компрессоре) в очищенном воздухе превышает 20 ppm датчик должен подать сигнал для включения звуковой или световой сигнализации. При использовании визуальной системы предупреждения используется или указатель (концентрации), или загорание зелёного/красного индикатора. Имеются сирены большой громкости.

    Можно отрегулировать датчик СО на разную концентрацию угарного газа. Для получения воздуха категории "D" она не должна превышать 20 ppm.

c. Ёмкость для хранения воздуха под высоким давлением
После воздухоочистителя полученный сжатый воздух категории "D" (или лучшей) проходит прямо в ёмкость для хранения. Ёмкость со сжатым воздухом позволяет:
- Обеспечит потребителей требуемым количеством воздуха при сильном и кратковременном увеличении его потребления - без установки мощного компрессора.
- Размеры воздухоочистителя могут быть меньше, чем это требуется для максимального расхода воздуха.
- При прекращении работы компрессора (поломка, превышение уровня СО и т.п.) подача воздуха потребителям будет продолжаться не менее часа.
- При использовании ёмкости большего размера, чем это необходимо для эвакуации, запас воздуха 3-6 часов позволит рабочим продолжать работу до обеда/до конца смены при прекращении подачи воздуха.

Ёмкость для хранения запаса - для компенсации кратковременного возрастания расхода

Случай, когда компрессор подаёт воздух напрямую большому числу рабочих, похож на случай, когда насос подаёт воду большому числу потребителей без ёмкости-накопителя. Производительность таких насосов должна соответствовать максимальному потреблению всех потребителей. Если в системе водоснабжения есть накопитель для воды, то при возрастании потребления вода будет поступать из ёмкости. А израсходованная из ёмкости вода будет подаваться туда насосом постепенно, в те периоды времени, когда потребление уменьшится. Такую конструкцию используют не только для удобства, она снижает общую стоимость системы. Даже в маленькой системе водоснабжения использование ёмкости позволит обойтись более дешёвым насосом меньшей производительности. Поэтому в городских системах водоснабжения используют ёмкости с запасом воды, расположенные в разных местах города.

Ёмкость для хранения воздуха под высоким давлением - для снижения стоимости
Хранение воды и воздуха имеет отличия. Объём воды не изменяется, а объём воздуха при сжатии уменьшается. При низком давлении воздуха его невозможно хранить сколько-нибудь эффективно. Поэтому компрессор низкого давления должен подавать воздух потребителям практически сразу, так как нет возможности эффективно хранить запас. А при возрастании плотности воздуха появляется возможность сделать сочетание компрессор/ёмкость, которая более эффективна при снабжении воздухом большого числа рабочих. Это позволяет использовать меньший, более лёгкий, менее мощный и дорогой компрессор высокого давления. Такой недорогой и маломощный компрессор подаёт воздух в ёмкость, откуда он подаётся потребителям в нужном количестве при временном возрастании потребления.
    Основная причина для использования ёмкости для хранения сжатого воздуха - экономическая. Ёмкость позволяет использовать маленький компрессор меньшей производительности, который стоит дешевле, но позволяет обеспечить воздухом большое число рабочих.  Без ёмкости потребовалось бы использовать более мощный компрессор и более крупный воздухоочиститель высокого давления для снабжения воздухом того же количества рабочих.

Использование системы высокого давления позволяет создать запас воздуха свыше 1 - 1.5 часа. Такой запас - свыше 1 часа - может использоваться для продолжения работы. Запас воздуха, превышающий время, требуемое для эвакуации, очень ценен, когда происходит незапланированная или запланированная остановка, поскольку позволяет не прерывать работу.

Ёмкость для хранения воздуха под высоким давлением - для опасной ситуации
Запас времени для продолжения работы снижает серьёзность опасных условий. Например, при неумышленной остановке компрессора и использовании системы низкого давления требуется немедленно переключить подачу воздуха на резервуар с запасом. Нормально-открытый клапан держат в закрытом положении до тех пор, пока не требуется его переключение чтобы обеспечить эвакуацию. Ёмкости со сжатым воздухом должны быть полностью заполнены. Рекомендуют устанавливать датчик низкого давления и сигнализацию для контроля за резервным запасом воздуха. При использовании системы высокого давления с ёмкостью для запаса воздуха рабочий не должен входить в опасную зону, если он не получает воздух из ёмкости. И внутри загрязнённой зоны, и снаружи неё должны устанавливаться манометры, которые всё время будут показывать давление - то есть запас воздуха в емкости (в часах) для всех рабочих. При остановке компрессора или прекращении  подачи энергии рабочие смогут продолжать работать, и переключение подачи воздуха не потребуется.
    Такой запас воздуха также снижает серьёзность других опасных ситуаций, которые могут возникнуть. Например, рассмотрим случай срабатывания датчика СО. Этот сигнал используется в системе высокого давления для предотвращения загрязнения хранящегося запаса воздуха (в ёмкости, где он был накоплен ранее, и откуда он подаётся потребителям). Такой сигнал может использоваться и в системе низкого давления для выключения компрессора и закрывания клапана между компрессором и ёмкостями с воздухом в системе высокого давления, и открывания клапана для подачи потребителям резервного запаса воздуха в системе низкого давления. В момент поступления сигнала клапан закрыт. Прекращение подачи воздуха в системах низкого и высокого давления может проводиться вручную после срабатывания датчика СО. При наличии запаса воздуха категории D в ёмкости при срабатывании сигнализации СО угрозы для рабочих не возникает. И находящиеся вне загрязнённого места начальники, и рабочие могут относиться к сигналу такой тревоги как к потенциальной проблеме СО. Рабочие могут использовать запасённый ранее воздух в течение нескольких часов. Причины срабатывания сигнализации могут быть выяснены и устранены.

d. Пульт управления для распределения воздуха под высоким давлением.
Воздух, хранящийся в ёмкостях под высоким давлением, подаётся к потребителям по маленьким линиям высокого давления. Эти линии могут быть гибкими или твёрдыми, длиной сотни метров. Эти линии приходят к находящемуся в здании лёгкому пульту управления для распределения воздуха. На пульте имеется манометр высокого давления. На шкале манометра могут быть отметки о давлении или о запасе времени в часах для различного числа рабочих. Каждый рабочий, чей шланг присоединён к этому пульту, в любое время может узнать - какой запас времени у него есть для продолжения работы и для эвакуации.
    Кроме того, на пульте находится регулятор (низкого) давления и манометр низкого давления. Регулятор устанавливает, регулирует и поддерживает давление, требуемое для работы шланговых респираторов. Мгновенные колебания давления в шлангах низкого давления компенсируются этим регулятором. Регулятор поддерживает постоянное давление в линии, что позволяет получить более стабильные защитные свойства респираторов.

При использовании шлангов низкого давления их длина не должна превышать 91 метр.

Заполнение баллонов ДА.
При наличии приспособлений для заправки, можно заправлять баллоны ДА в любой части системы высокого давления.

Охлаждение рабочего при использовании системы высокого давления
Охлаждение рабочего - это проблема, с которой постоянно сталкиваются при проведении работ по обезвреживанию асбеста. В системах низкого и высокого давления имеется встроенное охлаждение рабочих. Из-за более высокого давления в системе высокого давления эффект охлаждения оказывается заметнее. К пульту распределения воздух приходит под давлением  13.8 - 27.6 МПа и температуре 21-290С. На пульте давление снижается до 0.69-0.55 МПа. При этом температура снижается на 14-22 0С. Охлаждённый воздух по шлангам подаётся к рабочим. При движении воздуха по шлангам его температура несколько возрастает, но в конечном итоге рабочий постоянно получает охлаждённый воздух. Адиабатическое охлаждение - надёжный, легкий, не требующий дополнительного оборудования способ, который не влияет на расход воздуха и не требует установки дополнительного оборудования на компрессор.

---

Полезная информация: