CS245934B1 - Zapojení pro ochranu tlakových snímačů s elektrickým výstupem - Google Patents

Abstract

Řečení se týká zapojení pro ochranu tlakových snímačů s elektrickým výstupem, které jsou použity v pneumatických obvo-r dech k měření tlaku a/nebo průtoku plynů, v nichž může při havarijních nebo mimořádných stavech .d£jít k tlakovému přetížení s následnou destrukcí tlakových snímačů. Podstata řešení spočívá v oddělení části pneumatického obvodu, v níž jsou . zařazeny tlakové snímače, elektricky ovládanými ventily, řízenými elektrickými signály tlakových snímačů při překročení povolené úrovně tohoto signálu. Při dalším případném nárůstu tlaku v této části pneumatického obvodu je navíc otevřen odpouštěcí ventil, jímž je přetlak odveden např. do atmosféry. Řešení může být použito ve všech případech, kdy je k měření tlaku nebo průtoku v pneumatických obvodech užito tlakových snímačů s elektrickým snímačem, například tenzometrických, které nejsou odolné proti tlakovému přetížení. Vynálezu je s výhodou využito při elektronickém řízeni průtoku plynů v plynovém chromatografu.

Description

Vynález se týká zapojení pro ochranu tlakových snímačů s elektrickým výstupem, například tenzometrických, použitých pro měření průtoku a/nebo přetlaku plynů, které, jsou přiváděny například k technologickému zařízení. Zapojení využívá elektrických výstupů snímačů pro řízení ochranných elektricky ovládaných ventilů.

Do současné doby se pro regulaci průtoku plynů používaly převážně mechanické jehlové ventily ve spojení s redukčními ventily s násladným měřením průtokoměrem, například bublinkovým v případě velmi malých průtoků, případně ventily se servomechanickým pohonem s následným měřením kalorimetrickou metodou. Uvedené způsoby regulace průtoku plynů neumožňovaly automatizaci buň vůbec, nebo jen se značnou časovou konstantou a sníženou přesností. Navíc je tento způsob málo vhodný pro přesnou automatickou regulaci malých průtoků plynů s rychlou odezvou, což se vyžaduje například v plynové chromatografii. Při použití elektro nické regulace se měří průtoky a tlaky plynů zpravidla snímači s elektrickým výstupem, například tenzometrickými. Tyto snímače jsou vhodné z hlediska vysoké citlivosti a rychlé odezvy, ale jsou málo odolné proti tlakovému přetížení. Výměna tenzometrického snímače poškozeného nadměrným tlakem je spojena s náročnou mechanickou montáží a vyžaduje následné elektrické cejchování nového snímače. Mimoto jsou tlakové snímače upravené pro použití v uzavřených pneumatických obvodech velmi nákladné.

245 934

Dosavadní nevýhoda tlakových snímačů s elektrickým výstupem, spojívající v jejich citlivosti na tlakové přetížení, je odstraněna zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že elektrické výstupy všech diferenčních tlakových snímačů, které jsou zapojeny v přívodech plynů s tlakovým výstupem ve stejné technologické skupině, jsou připojeny ke vstupu druhého komparátoru, v němž se jejich signál porovnává s předem zadanou srovnávací úrovní. Elektrické výstupy všech tlakových snímačů, tedy přetlakových i diferenčních, které jsou zapojeny v téže technologické skupině v přívodech plynů s beztlakovým výstupem, jsou připojeny ke vstupu prvního komparátoru. Výstupy obou komparétorů jsou připojeny ke vstupu povelového obvodu, jehož výstupy jsou spojeny s ovládacími prvky všech ochranných ventilů zařazených do všech plynových přívodů této technologické skupiny, to jest vstupních, výstupních a odpouštěcích ochranných ventilů. Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že každý z elektrických výstupů přetlakových i diferenčních snímačů je připojen přes zesilovač s nastavitelnou úrovní výstupního signálu k dělicímu obvodu. Výstupy dělicích obvodů všech snímačů jsou společně připojeny ke vstupu prvního komparátoru. Výstupy zesilovačů s nastavitelnou úrovní výstupního signálu, připojených k výstupům diferenční tlakových snímačů v přívodech plynů s tlakovým výstupem, jsou současně přes další dělicí obvody spojeny se vstupem druhého komparátoru. Srovnávací úroveň prvního komparátoru je přitom nižší než srovnávací úroveň druhého komparátoru.

Podstatou zapojení podle vynálezu je dále to, že do napájecích obvodů všech použitých snímačů jsou zapojeny proudové kon trolní prvky, jejichž výstupy jsou společně připojeny přes součtový obvod k povelovému obvodu. Podstatou vynálezu je konečně také to, že do přívodu plynů s beztlakových výstupem může být zapojen pouze diferenční tlakový snímač a k jeho ochraně pouze vstupní ochranný ventil.

Uvedené řešení má výhodu především v tom, že dokonale chrání nákladné tlakové snímače při všech poruchových stavech,

-3 245 934 ke kterým může dojít v pneumatických i elektrických obvodech, například při náhlém porušení /prasknutí/ nebo ucpání některé části pneumatického obvodu regulátoru plynů, při závadách v elektrickém zapojení včetně výpadku elektrického napájení apod. Další výhodou je to, že ochrana je nezávislá na funkci řídícího prvku regulátoru, například mikroprocesorového systému, takže zůstává v činnosti i při jeho případném výpadku nebo odpojení. Ochrana tlakových snímačů podle vynálezu chrání tyto citlivé měřicí prvky i proti chybám a nesprávným zásahům obv sluhy. Elektrické zapojení umožňuje jednoduché nastavení srovnávacích úrovní a jednoduchou kombinaci okruhů regulovaných plynů s tlakovým a beztlakovým výstupem® Výhodou zapojení podle vynálezu je také to, že po odeznění poruchového stavu /s výjimkou výpadku sítě/ se ventily samočinně uvedou do stavu, ve kterém se nacházely před ním.

Příkladné využití vynálezu je zobrazeno na připojených obrázcích č. 1, 2 a 3. Na obr. 1 jsou znázorněny tři okruhy regulovaných plynů plynového chromatografu, kde první okruh má tlakový výstup /do kolony a detektoru/ a je použit pro regulaci průtoku nosného plynu, například dusíku nebo helia. Druhý a třetí okruh s beztlakovým výstupem je použit pro regulaci vzduchu a vodíku pro plamínek plamenoionizačního detektoru. Poněvadž v jejich výstupu není zařazen žádný škrtící prvek, považují se tyto dva přívody za beztlakové - po uzavření jejich vstupního ochranného ventilu /V1/ v nich nemůže narůstat tlak. Na obr. 2 jsou znázorněny následující možné stavy okruhu s tlakovým výstupem: a/ provozní stav, b/ stav při překročení první srovnávací úrovně, c/ stav při překročení druhé srovnávací úrovně. Obr. 3 představuje elektrické zapojení, jímž se dociluje uvedení ochranných ventilů do popsaných provozních a poruchových stavů.

V popsaném využití vynálezu je přívod plynu J. připojen přes vstupní ochranný ventil VI k regulačnímu ventilu 2., jehož výstup je spojen přes měřicí prvek 2 ³ výstupem plynu £. Paralelně k měřicímu prvku 2 3^e připojen tenzometrický diferenční tlakový snímač PD. V okruhu plynu s tlakovým výstupem je k výstupu regulačního ventilu 2 připojen odpouštěcí ochranný ventil V3 a k výstupu měřicího prvku 2 3^Q připojen jednak pře- 4 245 934 tlakový snímač PP a výstupní ochranný ventil V2, zařazený před výstup plynu £.

V elektrickém zapojení podle obr. 3 jsou můstky tlakových snímačů PP, PD připojeny k napájecím zdrojům £1 až ££ přes proudové kontrolní prvky 61 až 64. Výstupy těchto můstků jsou připojeny ke vstupům zesilovačů 71 až 74. jejichž výstupy jsou přes dělicí obvody DO1 až DO£ spojeny se vstupem prvního komparátoru 8. Výstup zesilovače 71 diferenčního tlakového snímače PD1. zařazeného v okruhu plynu s tlakovým výstupem, je mimoto spojen přes další dělicí obvod D05 se vstupem druhého komparátoru χ. Výstupy obou komparátorů 8.9 jsou připojeny ke vstupu povelového obvodu 10. K němu jsou připojeny rovněž proudové kontrolní prvky 61 až 64 pře3 součtový obvod £1.· K výstupu povelového obvodu 10 jsou připojena ovládací vinutí vstupních ochranných ventilů V1. V1*. V1»». výstupního ochranného ventilu V2 a odpouštěcího ventilu V3.

Toto pneumatické a elektrické zapojení chrání tlakové snímače následujícím způsobem: Překročí-li tlak kteréhokoli v

snímače první srovnávací úroveň, nastavenou v prvním komparátoru 8, která může být například 105 % jmenovité hodnoty snímačů, uzavře povelový obvod 10 vstupní a výstupní ochranné ventily V1,V2 všech regulovaných plynů dané větve chromatografu, to jest nosného plynu, vzduchu i vodíku. Ke stejnému zákroku dojde v případě poklesu tlaku do záporných hodnot, například při poklesu tlaku pod úroveň -5 % jmenovité hodnoty kteréhokoli snímače. Při překroěení druhé srovnávací úrovně která je vyšší než první /Například í 110 % jmenovité hodnoty/ zabezpečí u diferenčního tlakového snímače PPI v okruhu plynu s tlakovým výstupem druhý komparátor X přes povelový obvod navíc otevření odpouštěcího ventilu V2 tohoto okruhu. Uvedené úrovně se nastavují jednoduchým způsobem volbou hodnot dělicích obvodů D01 až D05.

Při ztrátě napájení tlakových snímačů, například při poruše některého z napájecích zdrojů 51 až 54 zajistí součtový obvod 11 uzavření vstupních a výstupních ochranných ventilů obdobně jako při překročení tlaku první srovnávací úrovně, poněvadž tento zákrok je prováděn stejným koaparátorem.

- 5 245 934

Vynálezu je možno použít ve všech případech, kde jsou k měření tlaku používány tlakové snímače s elektrickým výstupem, například tenzometrické, k jejichž destrukci může dojít při překročení tlaku nad povolenou úroveň·

Claims (6)

1. PŘEDMÉT VYN/lE ZNU

   1. Zapojení pro ochranu tlatcovýiífisnlCmaM s elekfřický<i výstupem, například tenzometrických použitých pro měření průtoku a/nebo přetlaku plynů přiváděných k technologickému zařízení, využívající elektrických výstupů těchto snímačů pro řízení ochranných elektricky ovládaných ventilů, vyznačující se tím, že elektrické výstupy všech diferenčních tlakových snímačů /PD/ zapojených ve stejné technologické skupině v přívodech plynů s tlakovým výstupem jsou připojeny ke vstupu druhého komparátoru /9/, elektrické výstupy všech přetlakových snímačů /PP/ a všech diferenčních tlakových snímačů /PD/ zapojených v přívodech plynů s beztlakovým výstupem jsou připojeny ke vstupu prvního komparátoru /8/, přičemž výstupy obou komparétorů /8,9/ jsou připojeny'ke vstupu povelového obvodu /10/, jehož výstupy jsou spojeny s ovládacími prvky vstupních ochranných ventilů /Vl/, výstupních ochranných ventilů /V2/ a odpouštěcích ochranných ventilů /V3/, zařazených do všech plynových přívodů stejné technologické skupiny.
2. 2. Zapojení podle bodu lj vyznačující se tím, že každý z elektrických výstupů diferenčních tlakových snímačů /PD/ i přetlakových snímačů /PP/ je přes zesilovač /7/ s nastavitelnou úrovní výstupního signálu připojen k dělicímu obvodu /DO/, přičemž výstupy dělicích obvodů /DO/ všech snímačů /PD, PP/ jsou společně připojeny ke vstupu prvního komparátoru /8/.
3. 3. Zapojení.podle bodů 1 a 2jvyznačující se tím, že výstupy zesilovačů /7/ s nastavitelnou úrovní výstupního signálu, zapojených k výstupům diferenčních tlakových snímačů /PD/ zařazených do přívodů plynů s tlakovým výstupem, jsou současně připojeny přes další dělicí obvody /DO/ ke vstupu druhého komparátoru /9/·

   6 245 934
4. 4. Zapojení podle bodu 1 až 3,vyznačující se tím, že do napájecích obvodů všech snímačů /PD,PP/ jsou zapojeny proudové kontrolní prvky /6/, jejichž výstupy jsou společně připojeny přes součtový obvod /11/ k povelovému obvodu /10/.
5. 5· Zapojení podle bodů 1 až í. naznačují cl se tím, žq srovnávací úroveň prvního komparátoru'/8/ je ni2si než srovnávací úroveň druhého komparátoru /9/.
6. 6. Zapojení podle bodu 1 až 5/vyznačující se tím, že do pří vodu plynů s beztlakovým výstupem je připojen pouze diferenční tlakový snímač /PD/ a vstupní ochranný ventil /VI/.