CS201605B1

CS201605B1 - Device for metering the concentration of the vapours of substances in the gases

Info

Publication number: CS201605B1
Application number: CS705176A
Authority: CS
Inventors: Milos Malik; Miroslav Volny
Original assignee: Milos Malik; Miroslav Volny
Priority date: 1976-11-02
Filing date: 1976-11-02
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález se týká zařízení pro měření koncentrace par látek v plynech vyskytujících se v technologických a laboratorních systémech.The invention relates to a device for measuring the vapor concentration of substances in gases occurring in technological and laboratory systems.

Při řízení výrobních i laboratorních postupů vzniká v technické praxi, zejména v chemickém průmyslu, často potřeba přesného měření koncentrace par organických i anorganických látek v plynech. Dosud se při řešení těchto požadavků používá různého přístrojového zapojení ke stanovení koncentrace par látek v plynech, nejčastěji zařízení pro chromatografické stanovení obsahu par, zařízení pro stanovení spalného tepla směsi a zařízení pro stanovení rosného bodu směsi. Možnost praktického použití stávajících zařízení pro měření koncentrace par látek v plynech je silně omezena vlastnostmi měřených látek, značně složitým postupem při odběru vzorků nebo nedostatečnou provozní bezpečností. Přístrojové zapojení se vyznačuje značnými pořizovacími náklady a nedostatečnou spolehlivostí, která vyplývá bučí z použité metody, neb© ze složitosti měřicího zařízení. Proto se v současné době používá i v případech, kdy znalost koncentrace par látek v plynech má prvořadou důležitost pro správné a bezpečné vedení výrobního procesu často zařízení pro nepřímé měření koncentrace par. Z takových měření se usuzuje o koncentraci par většinou Jen s malou přesností a s nepříznivými důsledky na využívání výrobní kapacity, na měrné výrobní náklady a na bezpečnost provozu*In the control of production and laboratory processes in technical practice, especially in the chemical industry, there is often a need for accurate measurement of the concentration of vapors of organic and inorganic substances in gases. To date, various instrumentation has been used to determine the vapor concentration of substances in gases, most commonly a vapor content chromatographic device, a combustible heat determination device, and a dew point determination device. The practical use of existing equipment for measuring the vapor concentration of substances in gases is strongly limited by the properties of the substances being measured, the complicated sampling procedure or the lack of operational safety. The instrumentation is characterized by considerable purchase costs and a lack of reliability due to either the method used or the complexity of the measuring device. Therefore, it is currently used even in cases where knowledge of the vapor concentration of substances in gases is of paramount importance for the correct and safe management of the production process, often equipment for indirect vapor concentration measurement. Vapor concentration is usually estimated from such measurements with little accuracy and adverse effects on production capacity utilization, specific production costs and operational safety *

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro měření koncentrace par látek v plynech podle vynálezu. Toto zařízení sestává z kondenzačního kapacitního snímače, který je zabudo201 605These deficiencies are eliminated by the device for measuring the vapor concentration of substances in gases according to the invention. This device consists of a capacitive capacitive sensor, which is built-in 605

201 BOS ván do systému s měřeným plynem, z kapacitního vysílače pro průběžné elektrioké kapacitní měření množství látky vykondenzované v měřicí mezeře kondenzačního kapacitního snímače, z liniového zapisovače pro vyhodnocování a zapisování měřené hodnoty, z regulátoru průtoku malých množství umístěného na vývodu měřeného plynu z kondenzačního kapacitního snímače do atmosféry pro řízení konstantního odběru vzorků měřeného plynu, z regulátoru malých množství umístěného na přívodu regeneračního plynu pro řízení konstantního průtoku regeneračního plynu, přičemž přívod regeneračního plynu Je zaústěn do vývodu měřeného plynu mezi kondenzační kapacitní snímač a regulátor průtoku malých množství, a z elektromagnetického ventilu umístěného na přívodu regeneračního plynu za regulátorem průtoku malých množství a ovládaného programovým spínačem pro naprogramování množství odebíraných vzorků měřeného plynu a množství regeneračního plynu.201 BOS into the gas measuring system, from the capacitive transmitter for continuous electrical capacitance measurement of the amount of substance condensed in the measuring gap of the condensation capacitive sensor, from the line recorder for measuring and recording the measured value Atmospheric sensors for controlling the constant sampling of the gas to be measured, from the small quantity regulator located at the regeneration gas inlet to control the constant flow of the regeneration gas, wherein the regeneration gas supply is connected to the metering gas outlet between the condensation capacitive sensor and located on the regeneration gas supply downstream of the small volume flow regulator and controlled by a program switch to program the quantities measured gas samples to be taken and the quantity of regeneration gas.

Zařízení pro měření koncentrace par látek v plynech podle vynálezu je Jednoduché, dostatečně přesné a má velmi širokou možnost provozního a laboratorního využití bez nutnosti úpravy pro jednotlivé případy použití. Měřicí soustava Je provozně zcela bezpečná, z její Jednoduchosti vyplývají nízké náklady na pořízení, provozování a údržbu, především však její potřebná přesnost a spolehlivost. Spolehlivost zařízení zvyšuje nespojitý způsob měření, nebot umožňuje trvalou kontrolu nulové hodnoty měřicí soustavy. Využití předmětu vynálezu v provozní praxi poskytne možnost zvýšení bezpečnosti provozu, lepšího využívání kapacit výrobních zařízení a snížení měrných výrobních nákladů.The device for measuring the vapor concentration of the substances in the gases according to the invention is simple, sufficiently precise and has a very wide range of operational and laboratory applications without the need for adaptation to individual applications. Measuring system It is operationally safe, its simplicity results in low costs of acquisition, operation and maintenance, but above all its necessary accuracy and reliability. The reliability of the device is increased by a discontinuous measurement method, since it permits continuous monitoring of the zero value of the measuring system. The use of the subject of the invention in operational practice will provide the possibility of increasing operational safety, better utilizing production facility capacities, and reducing specific manufacturing costs.

Přiložený výkres znázorňuje příkladné provedeni předmětu vynálezu jako blokové schéma zapojení zařízení pro měření koncentrace par látek v plynech.The attached drawing shows an exemplary embodiment of the invention as a block diagram of a device for measuring the vapor concentration of substances in gases.

Praktické sestavení zařízení pro měření koncentrace par látek v plynech je provedeno následovně. V systému s měřeným plynem je zabudován kondenzační kapacitní snímač 2. Množství látky vykondenzované v měřicí mezeře kondenzačního kapacitního snímače 2 je průběžně měřeno kapacitním vysílačem 2· vyhodnocováno a zapisováno liniovým zapisovačem 4. Řízení konstantního odběru vzorků měřeného plynu zajištuje regulátor průtoku malých množství 2t který Je umístěn na vývodu měřeného plynu z kondenzačního kapacitního snímače 2 do atmosféry. Do vývodu měřeného plynu mezi kondenzační kapacitní snímač 2 a regulátor průtoku malých množství 2 J® zaústěn přívod regeneračního plynu. Na tomto přívodu regeneračního plynu je umístěn postupně regulátor průtoku malých množství 8 pro zajištění konstantního průtoku regeneračního plynu a elektromagnetický ventil 6 ovládaný programovým spínačem £ pro naprogramování množství odebíraných vzorků měřeného plynu a množství regeneračního plynu. Funkce popsaného zařízení je následující. Regulátor průtoku malých množství 2 odpouští ze systému 2 s měřeným plynem přes kondenzační kapacitní snímač 2 konstantní množství měřeného plynu.The practical arrangement of the device for measuring the vapor concentration of substances in gases is carried out as follows. A condensation capacitance sensor 2 is built into the metering gas system. The amount of substance condensed in the measuring gap of the condensation capacitance sensor 2 is continuously measured by the capacitive transmitter 2 · evaluated and written by a line recorder 4. The constant sampling of the measured gas is placed on the outlet of the measured gas from the condensation capacitive sensor 2 to the atmosphere. The metering gas outlet between the condensation capacitance sensor 2 and the small flow regulator 2 J® has a regeneration gas supply. A small flow rate regulator 8 is provided sequentially on this regeneration gas supply to ensure a constant regeneration gas flow and a solenoid valve 6 controlled by a program switch 6 to program the amount of sample gas to be collected and the amount of regeneration gas. The function of the described device is as follows. The low flow rate controller 2 releases a constant amount of gas from the gas measurement system 2 via the condensation capacitance sensor 2.

V měřioí mezeře kondenzačního kapacitního snímače 2 se vhodnou volbou kondenzační teploty měřený plyn ochladí, páry látky rovnovážně zkondenzují a zbývající plyn odchází z kondenzačního kapacitního snímače 2 přes regulátor průtoku malých množství 2 ^do atmosféry. Množství vykondenzované látky je průběžně kapacitně snímáno pomocí kapacitního vysílače 2t vyhodnocováno a zapisováno liniovým zapisovačem 4 a je přímo úměrné výšce píku na zápisu přístroje. Množství odebíraného vzorku je závislé na koncentraci par látky v plynu, naIn the measuring gap of the condensation capacitance sensor 2, the gas to be measured is cooled by appropriate selection of the condensation temperature, the vapors of the substance condense equilibrally and the remaining gas leaves the condensation capacitance sensor 2 through a small volume flow regulator 2 ^{into the} atmosphere. The amount of condensed material is continuously sensed by capacitance transmitter 2t and evaluated by a line recorder 4 and is proportional to the height of the peak at the instrument record. The amount of the sample taken is dependent on the vapor concentration of the substance in the gas,

201 BOS elektrické permitivitě této látky, na geometrii použitého kondenzačního kapacitního snímače 2 a na citlivosti vyhodnocovacího zařízení a je dáno dobou průtoku měřeného plynu, která je časově řízena programovým spínačem £. Vzorkování měřeného plynu se ukončí tím, že programový spínač 2 otevře elektromagnetický ventil 6. Tím je uvolněna cesta regeneračnímu plynu, jehož tlak je vyšší než tlak v systému 2 ^s měřeným plynem a jehož průtok je konstantně řízen regulátorem průtoku malých množství 8. Proud regeneračního plynu se za elektromagnetickým ventilem 6 větví, jeden proud odchází přes regulátor průtoku malých množství do atmosféry, druhý proud prochází kondenzačním kapacitním snímačem 2 opačným směrem než měřený plyn při odběru vzorku. V měřicí mezeře kondenzačního kapacitního snímače 2 odpařuje regenerační plyn zkondenzovanou látku a její páry vynáší zpět do systému 2 s měřeným plynem. Množství regeneračního plynu je dáno dobou průtoku regeneračního plynu, která Je časově řízena programovým spínačem 2 a je voleno tak, aby bylo s jistotou dosaženo nulové hodnoty měřicí soustavy. Popsaný pochod se periodicky opakuje a umožňuje průběžně stanovit koncentraci par sledované látky v plynu s kontrolou nulové hodnoty měřicí soustavy před každým stanovením. Délka pracovního cyklu závisí na fyzikálních vlastnostech měřené látky, v jednotlivých případech je možno provést od deseti do Jedné analýzy za hodinu. Přesnost stanovení Je dána přesností použitých přístrojů /kapacitní vysílač, liniový zapisovač, regulátory průtoku malých množství a programový spínač/. Chyba stanoveni způsobená tím, že v měřeném plynu po průchodu kondenzačním*kapacitním snímačem 2 zůstává zbytkový obsah par látky v množství, které odpovídá tenzi par látky při teplotě kondenzace, je při vhodné volbě kondenzační teploty značně nižší než chyba použitých přístrojů a celkovou přesnost metody neovlivní. Při použití běžně dostupných přístrojů se celková chyba měření při praktickém provedení pohybuje v rozmezí 1 až 2 % z měřeného rozsahu.201 BOS the electrical permittivity of this substance, on the geometry of the condensation capacitance sensor 2 used and on the sensitivity of the evaluation device and is given by the flow time of the measured gas, which is time controlled by the program switch 6. Sampling measurement gas is terminated by a select switch 2 to open the solenoid valve 6. This clears the regeneration gas whose pressure is higher than the pressure in the system 2 ^{with the} measured gas flow and which is constantly controlled by the flow regulator 8. The current small amounts of regeneration gas with one branch flowing past the solenoid valve 6, one flowing through a small amount flow regulator into the atmosphere, the other flowing through the condensation capacitive sensor 2 in the opposite direction to the gas to be sampled. In the measuring gap of the condensation capacitance sensor 2, the regeneration gas evaporates the condensed substance and returns its vapors back to the gas measurement system 2. The amount of regeneration gas is given by the regeneration gas flow time, which is controlled by the program switch 2 and is selected so that the zero value of the measuring system is reached with certainty. The process described is repeated periodically and allows the vapor concentration of the substance to be monitored in the gas to be continuously monitored with a zero-value control of the measuring system before each determination. The length of the working cycle depends on the physical properties of the measured substance, in individual cases it is possible to perform from 10 to 1 analysis per hour. Determination accuracy It is given by the accuracy of the instruments used (capacitive transmitter, line recorder, small volume flow controllers and program switch). Determination error due to the fact that the residual vapor content of the substance corresponding to the vapor pressure of the substance at the condensation temperature remains in the measured gas after passing through the condensation capacitance sensor 2, when the condensation temperature is appropriately selected. . When using commercially available instruments, the overall measurement error in a practical embodiment is in the range of 1 to 2% of the measured range.

Claims

Apparatus for measuring the vapor concentration of substances in gases occurring in technological and laboratory systems, characterized in that it consists of a condensation capacitive sensor (2), which is built into the system (1) with the measured gas, a capacitive transmitter (3) Capacitive measurement of the amount of substance condensed in the measuring gap of the condensation capacitance sensor (2), from the line recorder (4) for evaluation and recording of the measured value, from the flow controller of small quantities (5) for controlling a constant sampling of the gas to be measured, from a small flow rate controller (8) located at the regeneration gas inlet for controlling a constant regeneration gas flow, wherein the regeneration gas inlet is connected to the metering gas outlet between the condensing capacitance a sensor (2) and a small flow rate controller (5), and a solenoid valve (6) located at the regeneration gas supply downstream of the small flow rate controller (8) and controlled by a program switch (7) to program the sample gas sampling and regeneration quantities gas.