CN202974901U

CN202974901U - 一种多组分气体在线监测装置

Info

Publication number: CN202974901U
Application number: CN 201220707147
Authority: CN
Inventors: 郑建; 李滨; 侯丽珍; 刘洪国; 吴东
Original assignee: BEIJING GUANGYAO ELECTRICITY AUTOMATION CO LTD
Current assignee: Beijing Guangyao Power Technology Co ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-19

Abstract

本实用新型涉及属于一种多组分气体在线监测装置，其中气体信号采集单元的输出端与数据AI输入模块的输入端连接，数据AI输入模块的输出端与光电隔离模块的输入端连接，光电隔离模块的输出端与CPU处理单元输入端连接，CPU处理单元的输出端与光电隔离模块的输出端连接，光电隔离模块的输出端分别连接报警输出模块、量程切换模块、数据AO输出模块、光隔离通讯模块的输入端，数据AO输出模块的输出连接二次设备。本装置可以用于精确快速和连续在线监测氢冷发电机中氢气纯度和氮气、CO₂等多种气体的纯度，对于提高生产效率，保证生产安全将是非常必要的。

Description

一种多组分气体在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及属于一种多组分气体在线监测装置，一种既可测量两组分混合气中的某一气体含量、又可用于热导系数相差较大的多组份混合气中的某一成分含量测量的装置。

背景技术

现代大型发电机组运行中，冷却发电机组普遍采用导热系数较大,纯度较高的氢气作为冷却介质，但对氢气的纯度要求较高,如果氢气纯度低，在发电机内粘度变大，热导变小，也导致发电机效率下降，造成机组内局部过热，从而导致铁芯及其金属部件腐蚀，绝缘老化的问题，给生产和人身安全带来威胁。

氢气是易燃易爆的气体，在氢气和空气混合的气体中，当氢气含量在3％～75％时，具有爆炸危险性，为了防止发生爆炸，在将发电机内的空气置换为氢气、或将发电机内的氢气置换为空气过程中，必须采用二氧化碳或氮气等惰性气体作为中间介质进行的置换。例如,氢冷式发电机正式运行前,首先用CO₂气体置换机组内被充满的空气，然后再用氢气置换CO₂气体。当氢气达到一定纯度时，发电机组才能正常运行。在发电机组停机时，也要先用CO₂气体置换氢气，再用空气置换CO₂气体。

因此，氢气纯度分析对于氢冷式发电机组的生产效率和安全性两个方面至关重要。一方面,氢气浓度过低将影响生产效率和节能效果。另一方面，当氢气达到了某一纯度的有限条件，将形成爆炸性气体，影响安全生产。所以，在氢冷发电机组生产过程中，精确快速和连续在线监测氢气纯度和氮气、CO₂等多种气体的纯度，对于提高生产效率，保证生产安全将是非常必要的。目前，尚没有发现可以在线连续检测多组分气体的装置。

发明内容

本实用新型目的在于提出一种多组分气体在线监测装置。该装置实现对气体多组分含量的在线监测。

本实用新型是这样实现的：

一种多组分气体在线监测装置，包括气体信号采集单元1、数据AI输入模块2、显示界面模块3、光电隔离模块4-1和4-2、报警输出模块5、量程切换6、数据AO输出模块7、光隔离远程通讯模块8、电源模块9、CPU处理单元10、监控计算机11，其中气体信号采集单元1的输出端与数据AI输入模块2的输入端连接，数据AI输入模块2的输出端与光电隔离模块4-1的输入端连接，光电隔离模块4-1的输出端与CPU处理单元10输入端连接，CPU处理单元10的输出端与光电隔离模块4-2的输出端连接，光电隔离模块4-2的输出端分别连接报警输出模块5、量程切换模块6、数据AO输出模块7、光隔离通讯模块8的输入端，数据AO输出模块7的输出连接二次设备12，光隔离通讯模块8的输出端连接监控计算机11，显示界面模块3与CPU处理单元10显示接口连接。

本实用新型一种较佳的实施方式，所述气体信号采集单元1为热导式原理气体纯度分析传感器。

本实用新型又一种较佳的实施方式，所述电源模块9给所有用电模块单独供电。

本实用新型的优点和效果是：

1.数据AI输入模块，进行信号的滤波，双差分修正、高精度数据转换AD，保证了信号的高精度以及线性度。

2.每个模块之间全数字光隔离，全电源隔离。抗干扰能力好，在复杂电磁环境下测量精度不受影响；

3.可测量多种气体，灵活的数据提供方式，方便操作人员进行量程切换显示；

4.多种数据接口，模拟量输入输出单元、开关报警量输出、远程通讯，更好的适应用户需求；

5.可以测量各种设定气体纯度，整机，安全稳定；

6.专业的后台工作站的监测软件，为气体的实时数据显示，历史数据的存储、浏览，并对参数进行诊断和分析数据。

附图说明

以下附图仅旨在于对为本实用新型做示意性说明和解释，并不限定为本实用新型的范围。其中:

图1是一种多组分气体在线监测装置主结构图。

具体实施方式

为了对为本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明为本实用新型的具体实施方式。

将气体信号采集单元1安装在发电机氢气冷却系统管路中，监测氢气纯度和混合气体组分含量。

气体信号采集单元1采用热导式气体纯度分析传感器，用于分析氢、二氧化碳、甲烷或氮等组分，取样测量气体单元的气体纯度。该单元将采样物理量转换成标准的4-20mA模拟信号，通过标准4线接口输出。数据AI输入模块2进行信号的滤波，双差分修正，并进行高精度AD数据转换，保证信号的精度以及线性度。光电隔离模块电路4用于防止外部信号异常的干扰。隔离电源模块给装置内所用用电模块单独供电，即每个模块都是独立的供电系统，提高抗干扰性能。CPU数据处理单元10进行数字矫正、数字滤波和参数计算，实现实时数据分析处理。显示界面模块3进行显示设置和查看置换过程各种的气体参数指标包括在空气中的CO₂含量，在氢气和CO₂混合气体中氢气的含量。空气中的氢气含量，可手动切换量程和进行查看。远程量程切换6可以远程进行自动量程切换的控制和操作。报警模块5提供6组开关量报警接点，可以实现设置自动测量氢气纯度高、低两个等级阈值的报警量输出，以便在氢冷发电机氢气纯度低于96％或含氧量大于2％时，能自动动作报警输出。数据AI输入模块2、光电隔离模块4-1和4-2、数据AO输出模块7完成把电压信号转换成4-20mA模拟电流信号的功能，输出给各种二次设备使用。光隔离通讯模块8的提供标准的RS485接口，标准MODBUS_RTU协议,为其他设备或者监控计算机11提供监控通信接口、监测设备工作状态、诊断和分析的数据，实时上传数据，实现数据的远程通信。监控计算机11安装在站内并安装专门的监测软件，，可通过MODUS进行与的终端计算机进行数据交换，实现气体的实时数据显示，历史数据的存储、浏览，并对参数进行诊断和分析数据。普通的电脑只要安装了专用数据库管理软件，即可读取的监测的数据。数据管理软件能够对监测数据进行分析判断，及时发出预警信号，同时提供包括参数变化趋势图在内的相关信息，以便管理人员做出更为精确的诊断。

空气中的CO₂含量的测量范围为0～100%，精度±0.5％，对应电流值范围为4～5.5毫安；空气中的氢气含量的测量范围为90％～100％，精度±0.1％，对应电流值范围4～20毫安；在氢气和CO₂混合气体中氢气含量的测量范围为90%～100%，精度±0.5％，对应电流值范围为5.5～20毫安。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定为本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离为本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于为本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种多组分气体在线监测装置，包括气体信号采集单元（1）、数据AI输入模块（2）、显示界面模块（3）、光电隔离模块（4-1）和（4-2）、报警输出模块（5）、量程切换（6）、数据AO输出模块（7）、光隔离远程通讯模块（8）、电源模块（9）、CPU处理单元（10）、监控计算机（11），其特征在于气体信号采集单元（1）的输出端与数据AI输入模块（2）的输入端连接，数据AI输入模块（2）的输出端与光电隔离模块（4-1）的输入端连接，光电隔离模块（4-1）的输出端与CPU处理单元（10）输入端连接，CPU处理单元（10）的输出端与光电隔离模块（4-2）的输出端连接，光电隔离模块（4-2）的输出端分别连接报警输出模块（5）、量程切换模块（6）、数据AO输出模块（7）、光隔离通讯模块（8）的输入端，数据AO输出模块（7）的输出连接二次设备（12），光隔离通讯模块（8）的输出端连接监控计算机（11），显示界面模块（3）与CPU处理单元（10）显示接口连接。

2.根据权利要求1所述的多组分气体在线监测装置，其特征在于气体信号采集单元（1）为热导式原理气体纯度分析传感器。

3.根据权利要求1所述的多组分气体在线监测装置，其特征在于电源模块（9）给所有用电模块单独供电。