DE19718464A1 - Kontinuierlicher Gasanalysator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kontinuierlichen Gasanalysator zur kontinuierlichen Analyse einer Zielgaskom­ ponente, die in einem Probengas enthalten ist, und insbeson­ dere auf einen Analysator, wie etwa eine SO₂-Meßvorrichtung zur Analyse einer Komponente, die einer Störung durch Feuch­ tigkeit unterliegt.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche SO₂-Meßvorrichtung. Ein Probengas-Einleitungsdurchgang 6 zum Ansaugen eines Proben­ gases mit einer Saugpumpe und Einleiten desselben in einen Analysator ist mit einem Strömungssteuerventil 8 strömungs­ oberhalb der Pumpe 2 versehen, während ein Entfeuchter 10 zwischen der Pumpe 2 und dem Analysator 4 als Konstantfeuch­ tigkeitsvorrichtung zum Halten der Feuchtigkeitskonzentra­ tion in dem Probengas auf einem konstanten Wert vorgesehen ist. Ein Standardgas-Einleitungsdurchgang 14 ist mit dem Kanal zwischen der Pumpe 2 und dem Entfeuchter 10 über einen Dreiwegehahn 12 verbunden. Der Standardgas-Einleitungsdurch­ gang 14 ist mit Flaschen 16 und 18 eines Nullgases, das kein SO₂ enthält, und eines Spannen- bzw. Meßbereichsgases, das SO₂ in einer konstanten Konzentration enthält, über Schalt­ ventile 20 bzw. 22 verbunden. Zum Schalten und Einleiten des Proben-, Null- und Spannengases in den Analysator 4 über den Entfeuchter 10 wird der Dreiwegehahn 12 geschaltet und wer­ den die Schaltventile 20 und 22 geöffnet/geschlossen.

Der Analysator 4 enthält einen Datenverarbeitungsteil, der einen Eichkurvenspeicherteil zum Halten von Meßwerten des Null- und Spannengases, die aus dem Standardgaseinlei­ tungsdurchgang 14 zugeführt werden, als Eichkurvendaten zur Berechnung der Probengaskonzentration auf der Grundlage der Eichkurvendaten aufweist.

In Bezug auf eine SO₂-Messung ist ein Nachweisteil des Analysators 4 auch auf Feuchtigkeit empfindlich. Die Feuch­ tigkeit wirkt daher auf Nachweiswerte als Feuchtigkeitsstö­ rung ein.

Bei der Eichung werden der Dreiwegehahn 12 und die Schaltventile 20 und 22 geschaltet, um Null- und Spannen-Gas in den Analysator einzuleiten. Die Standardgase werden dabei auch mit Feuchtigkeit einer konstanten Konzentration aus dem Entfeuchter 10 zugeführt. Eine Feuchtigkeitsstörung wirkt also konstant zwischen null und einem Spannen- bzw. Meßbe­ reichswert.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen Eichkurven und Feuchtigkeitsstörung. Wenn Null- und Spannengas über den Entfeuchter 10 dem Analysator 4 zugeleitet werden, wird eine Eichkurve (b) infolge der durch die Feuchtigkeitsströmung positiv orientierten Anzeige ausgebildet. Infolge der Ei­ chung in einem nassen Zustand, der Feuchtigkeit an Null- und Spannenpunkten enthält, verläuft eine scheinbare Eichkurve (a) jedoch durch den Ursprung nach der Eichung. Es läuft also darauf hinaus, daß die Eichung unter Hinzufügung der Feuchtigkeitsstörung durchgeführt wird.

Wenn die Zielgaskomponente SO₂ ist, das einer Feuchtig­ keitsstörung ausgesetzt wird, ist die Ansprechgeschwindig­ keit des Probengases infolge einer Absorption der Zielgas­ komponente durch die Feuchtigkeit im nassen Zustand verzö­ gert, was die Eichzeit verlängert. Folglich kommt es zu einem Verbrauch der Null- und Spannengase in großer Menge, so daß das Fassungsvermögen der Standardgasflaschen nicht vermindert werden kann, was eine Verkleinerung der Gesamt­ vorrichtung behindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Gesamtvorrichtung durch Verminderung des Fassungsvermögens von Standardgas-Flaschen durch Ermöglichung eines Abschlusses der Eichung in kurzer Zeit zu verkleinern.

Die Erfindung schafft einen kontinuierlichen Gasanaly­ sator mit einem Nachweisteil zum Nachweisen einer Zielgas­ komponente, einem Probengaseinleitungsdurchgang zum leiten eines Probengases zum Nachweisteil über eine Konstantfeuch­ tigkeitsvorrichtung zur Einstellung der Feuchtigkeitskonzen­ tration des Probengases auf einen konstanten Wert, einem Standardgaseinleitungsdurchgang, der schalten und ein Null-Gas, das keine Zielgaskomponente enthält, und ein Spannen­ gas, das die Zielgaskomponente in konstanter Konzentration enthält- zuführen kann und mit dem Probengaseinleitungs­ durchgang über ein Schaltventil verbunden ist, und einem Datenverarbeitungsteil mit einem Eichkurvenspeicherteil zum Halten von Meßwerten des Null- und Spannengases, die aus dem Standardgaseinleitungsdurchgang zugeführt werden, als Eich­ kurvendaten zur Berechnung der Probengaskonzentration auf der Grundlage der Eichkurvendaten. Ein Verbindungsort für den Standardgaseinleitungsdurchgang und den Probengaseinlei­ tungsdurchgang ist zwischen die Konstantfeuchtigkeitsvor­ richtung und den Nachweisteil gelegt. Der Probengaseinlei­ tungsdurchgang ist mit einem Lufteinlaß versehen, der Atmo­ sphäre anstelle des Probengases strömungsoberhalb der Kon­ stantfeuchtigkeitsvorrichtung einführen kann. Der Datenver­ arbeitungsteil weist den Eichkurvenspeicherteil zum Halten von Werten des Null- und Spannengases, die im trockenen Zustand gemessen sind, als Eichkurvendaten auf. Der Daten­ verarbeitungsteil weist ferner einen Feuchtigkeitsstörungs­ korrekturteil zum Subtrahieren eines Meßwerts der an der Lufteinlaßöffnung eingeführten Atmosphäre als Feuchtigkeits­ störungswert vom Meßwert des Probengases auf, wobei ein Rechenteil des Datenverarbeitungsteils die Zielgaskomponente durch Anwenden der Eichkurvendaten des Eichkurvenspeicher­ teils auf ein Meßergebnis, das durch Korrigieren der Feuch­ tigkeitsstörung gewonnen ist, berechnet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die in trocke­ nen Zuständen gemessenen Werte des Null- und Spannengases als Eichkurvendaten verwendet, und der Wert der an der Luft­ einlaßöffnung eingeführten und in der gleichen Feuchtig­ keitskonzentration wie das Probengas gemessenen Atmosphäre wird als Feuchtigkeitsstörungswert verwendet, der vom Meß­ wert des Probengases abzuziehen ist, um eine Feuchtigkeits­ störungskorrektur durchzuführen und die Eichkurvendaten auf das mit der Korrektur der Feuchtigkeitsstörung gewonnene Meßergebnis anzuwenden, womit die Zielgaskomponente berech­ net wird. Die Eichung wird also in einem trockenen Zustand durchgeführt, wodurch die Standardgase nicht durch Feuchtig­ keit absorbiert werden, die Zeiten zur Zufuhr der Standard­ gase verkürzt werden, verglichen mit der Eichung im nassen Zustand, der Verbrauch der Standardgase vermindert wird, die verwendeten Gasflaschen verkleinert werden können und der Gesamtanalysator miniaturisiert werden kann.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, auf welchen

Fig. 1 ein Durchlaufdiagramm ist, welches eine herkömm­ liche SO₂-Meßvorrichtung zeigt,

Fig. 2 die Beziehung zwischen Eichkurven und Feuchtig­ keitsstörung zeigt,

Fig. 3 ein Durchlaufdiagramm ist, welches eine SO₂-Meß­ vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 4 ein Blockschaltbild ist, welches einen Datenver­ arbeitungsteil in der SO₂-Meßvorrichtung gemäß der Ausfüh­ rungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm ist, welches das Arbeiten der Ausführungsform zeigt,

Fig. 6 ein Flußdiagramm ist, welches Eichung und Feuch­ tigkeitsstörungskorrektur bei der Ausführungsform zeigt, und

Fig. 7 ein Flußdiagramm ist, welches einen Probenmeß­ vorgang bei der Ausführungsform zeigt.

Fig. 3 veranschaulicht den gesamten Aufbau einer SO₂ Meßvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Was Fig. 3 anbelangt, so sind Teile, die mit denen aus Fig. 1 übereinstimmen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie dort. Ein Probengaseinleitungsdurchgang 6 zum Ansaugen eines Probengases mit einer Saugpumpe 2 und Einleiten des­ selben in einen Analysator 4a ist mit einem Strömungssteuer­ ventil 8 an einer Stelle strömungsoberhalb der Pumpe 2 ver­ sehen, während ein Entfeuchter 10 zwischen der Pumpe 2 und dem Analysator 4a als Konstantfeuchtigkeitsvorrichtung zum Halten der Feuchtigkeitskonzentration im Probengas auf einem konstanten Wert vorgesehen ist.

Ein Dreiwegehahn 12, der ein Verbindungsteil zwischen einem Standardgaseinleitungsdurchgang 14 und dem Probengas­ einleitungsdurchgang 6 ist und der in Fig. 1 strömungsober­ halb des Entfeuchters 10 angeordnet ist, ist bei der vor­ liegenden Ausführungsform strömungsunterhalb des Entfeuch­ ters 10, d. h. zwischen dem Entfeuchter 10 und dem Analysator 4a, angeordnet. Flaschen 16 und 18 für ein Nullgas, das kein SO₂ enthält, und ein Spannengas, das SO₂ in einer konstanten Konzentration enthält, sind mit dem Standardgaseinleitungs­ durchgang 14 über Schaltventile 20 bzw. 22 verbunden, wobei darüber hinaus ein Trockengasdurchgang 40, der ein trockenes Gas über ein Schaltventil liefern kann, mit dem Standardgas­ einleitungsdurchgang 14 verbunden ist.

Eine Lufteinlaßöffnung 44, die Atmosphäre einführen kann, ist mit dem Probengaseinleitungsdurchgang 6 über einen Dreiwegehahn 42 an einer Stelle strömungsoberhalb des Strö­ mungssteuerventils 8 verbunden.

Wenn der Dreiwegehahn 12 auf den Standardgaseinlei­ tungsdurchgang 14 gelegt wird, werden das Null-, Spannen- und Trockengas geschaltet und in den Analysator 4a durch Öffnen/Schließen der Schaltventile 20 und 22 und durch den Trockengasdurchgang 40, ohne durch den Entfeuchter 10 zu gehen, eingeführt. Wenn der Dreiwegehahn 12 auf den Proben­ gaseinleitungsdurchgang 6 gelegt ist, werden andererseits das Probengas und die Atmosphäre durch Schalten des Dreiwe­ gehahns 42 geschaltet und durch den Entfeuchter 10 in den Analysator 4a eingeführt.

Der Analysator 4a enthält einen Datenverarbeitungsteil, der einen Eichkurvenspeicherteil zum Halten von Meßwerten der aus dem Standardgaseinleitungsdurchgang 14 zugeführten Null- und Spanngase als Eichkurvendaten zur Berechnung der Probengaskonzentration auf der Grundlage der Eichkurvendaten aufweist.

Fig. 4 zeigt den Datenverarbeitungsteil 30, der den Eichkurvenspeicherteil 32, einen Feuchtigkeitsstörungs­ korrekturteil 34 und einen Rechenteil 36 enthält. Der Eich­ kurvendatenspeicherteil 32 ist so eingerichtet, daß er im trockenen Zustand gemessene Werte des Null- und Spannengases hält. Der Feuchtigkeitsstörungskorrekturteil 34 verwendet einen Meßwert der an der Lufteinlaßöffnung 44 eingeführten Atmosphäre als Feuchtigkeitsstörungswert und subtrahiert diesen Feuchtigkeitsstörungswert von dem Meßwert des Proben­ gases. Der Rechenteil 36 wendet die Eichkurvendaten des Eichkurvenspeicherteils 32 auf ein durch Korrigieren von Feuchtigkeitsstörung erhaltenes Ergebnis zur Berechnung einer Zielgaskomponente an.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 beschrieben.

Während der Probengasmessung, wird der Dreiwegehahn 42 auf eine Seite zur Einführung des Probengases gelegt, wobei der Dreiwegehahn 12 auch auf die Seite zur Einführung des Probengases in den Analysator 4a gelegt wird. Das Probengas wird durch die Pumpe 2 angesaugt, so daß sein Feuchtigkeits­ gehalt durch den Entfeuchter 10 auf einem konstanten Wert gehalten wird, und wird dem Analysator 4a zur Analyse zu­ geführt.

Bei der Eichung wird der Dreiwegehahn 12 auf die Seite zum Leiten des Standardgaseinleitungsdurchgangs 14 zum Ana­ lysator 4a geschaltet, der Trockengaseinleitungsdurchgang 40 wird geschlossen, und das Null- und Spannengas werden durch Öffnen/Schließen der Schaltventile 20 und 22 geschaltet und in den Analysator 4a eingeführt.

Die Arbeitsweise wird nun im einzelnen beschrieben. Während der Probenmessung wird der Vorgang periodisch oder nach Bedarf auf Eichung geschaltet. Fig. 6 zeigt Eichung und Feuchtigkeitsstörungskorrektur. Wenn der Vorgang auf Eichung geschaltet wird, wird der Dreiwegehahn 12 auf den Standard­ gaseinleitungsdurchgang 14 geschaltet, und die Schaltventile 20 und 22 werden geöffnet bzw. geschlossen, um das Nullgas in den Analysator 4a einzuführen. Bei der Eichung wird ein Feuchtigkeitseinflußkorrekturvorgang gelöscht und die ange­ zeigte Ausgabe erhöht sich durch die Feuchtigkeitsstörung, wie dies bei 1 in Fig. 5 gezeigt ist. Die angezeigte Ausgabe vermindert sich mit der Trocknung des Inneren eines Rohres des Analysators 4a und wird schließlich nach dem Trocknen auf einen Nullpunkt gebracht. Die Nulleichung ist also abge­ schlossen (2 in Fig. 5).

Dann werden die Schaltventile 20 und 22 geschlossen bzw. geöffnet, um das Spannengas in den Analysator 4 ein­ zuführen, und die angezeigte Ausgabe wird auf einen Spannen­ bzw. Meßbereichspunkt gebracht, wenn sich die Anzeige stabi­ lisiert hat. Damit ist die Spannen- bzw. Meßbereichseichung abgeschlossen (3 in Fig. 5).

Der Dreiwegehahn 12 wird erneut geschaltet, um den Probengaseinleitungsdurchgang 6 mit dem Analysator 4a zu verbinden, und der Dreiwegehahn 42 wird auf die Lufteinlaß­ öffnung 44 geschaltet, so daß die Pumpe 2 Atmosphäre an­ saugt. Die angesaugte Atmosphäre wird in den Analysator 4a eingeführt, wobei ihr Feuchtigkeitsgehalt auf einen konstan­ ten Wert durch den Entfeuchter 10 eingestellt wird. Obwohl die Anzeige für die Atmosphäre, die keine Zielgaskomponente enthält, null sein muß, erscheint infolge der Störung durch die Feuchtigkeit eine Anzeige auf der positiven Seite. Diese Anzeige wird so auf null verschoben, daß die Größe der Feuchtigkeitsstörung von der Probenanzeige abgezogen wird. Damit ist die Feuchtigkeitsstörungskorrektur abgeschlossen (4 in Fig. 5).

Wenn die Eichung und Feuchtigkeitsstörungskorrektur abgeschlossen sind, kehrt der Vorgang zur Messung des Pro­ bengases, wie in Fig. 7 gezeigt, zurück. Die Größe der Feuchtigkeitsstörung ist bereits vom Meßwert des Probengases abgezogen, weshalb zur Berechnung und Ausgabe der Zielgas­ komponentenkonzentration die Eichkurvendaten auf den Meßwert angewandt werden.

Der Trockengaseinleitungsdurchgang 40 ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform mit dem Standardgaseinlei­ tungsdurchgang 14 verbunden, wodurch das Trockengas das Nullgas zur Trocknung des Inneren des Rohres bei der Eichung ersetzen kann. Zum Trocknen des Rohres wird also kein Null­ gas verbraucht, wodurch die Nullgasflasche miniaturisiert werden kann. In diesem Fall ist der Verbrauch von Null- und von Spannengas gleich.

Wenn das Innere des Rohres mit dem Nullgas, wie oben beschrieben, getrocknet wird, ist kein Trockengaseinleitungs­ durchgang 40 erforderlich.

Claims (5)

1. Kontinuierlicher Gasanalysator mit einem Nachweis­ teil (4a) zum Nachweisen einer Zielgaskomponente, einem Probengaseinleitungsdurchgang (6) zum Leiten eines Probenga­ ses zum Nachweisteil (4a) durch eine Konstantfeuchtigkeits­ vorrichtung (10) zur Einstellung der Feuchtigkeitskonzen­ tration des Probengases auf einen konstanten Wert, einem Standardgaseinleitungsdurchgang (14), der auf ein keine Zielgaskomponente enthaltendes Nullgas und ein die Zielgas­ komponente in einer konstanten Konzentration enthaltendes Spannengas geschaltet werden kann, wobei der Standardgas­ einleitungsdurchgang (14) mit dem Probengaseinleitungsdurch­ gang (6) über ein Schaltventil (12) verbunden ist, und einem Datenverarbeitungsteil (30) mit einem Eichkurvenspeicherteil (32) zum Halten von Meßwerten des Null- und des Spannenga­ ses, die aus dem Standardgaseinleitungsdurchgang (14) zu­ geführt werden, als Eichkurvendaten zur Berechnung der Pro­ bengaskonzentration auf der Grundlage der Eichkurvendaten, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Verbindungsstelle von Standardgaseinleitungsdurch­ gang (14) und Probengaseinleitungsdurchgang (6) zwischen der Konstantfeuchtigkeitsvorrichtung (10) und dem Nachweisteil (4a) angeordnet ist,
der Probengaseinleitungsdurchgang (6) mit einer Luft­ einlaßöffnung (44) versehen ist, durch die Atmosphäre statt des Probengases an einer Stelle strömungsoberhalb der Kon­ stantfeuchtigkeitsvorrichtung (10) eingeführt werden kann, und
der Eichkurvenspeicherteil (32) des Datenverarbeitungs­ teils (30) Werte des Null- und Spannengases gemessen in trockenem Zustand als die Eichkurvendaten hält, wobei der Datenverarbeitungsteil (30) ferner einen Feuchtigkeitsstö­ rungskorrekturteil (34) zum Subtrahieren eines Meßwerts der an der Lufteinlaßöffnung (44) eingeführten Atmosphäre als Feuchtigkeitsstörungswert von dem Meßwert des Probengases aufweist, und ein Rechenteil (36) des Datenverarbeitungs­ teils (30) die Konzentration der Zielgaskomponente berech­ net, indem die Eichkurvendaten des Eichkurvenspeicherteils (32) auf ein Meßergebnis angewandt wird, das durch Korrigie­ ren der Feuchtigkeitsstörung gewonnen ist.

2. Gasanalysator nach Anspruch 1, wobei der Standardgaseinleitungsdurchgang (14) mit einem Trockengasdurchgang (40) verbunden ist, der ein trockenes Gas über ein Schaltventil zuführt.

3. Gasanalysator nach Anspruch 1, wobei eine Saugpumpe (2) in dem Probengaseinleitungsdurchgang (6) vorgesehen ist, ein Strömungssteuerventil (8) und die Konstantfeuchtigkeitsvorrichtung (10) an Stellen strömungs­ oberhalb bzw. strömungsunterhalb der Saugpumpe (2) vorgese­ hen sind, und die Lufteinlaßöffnung (44) mit dem Probengas­ einleitungsdurchgang (6) über ein auf das Probengas schalt­ bares Schaltventil (42) strömungsoberhalb des Strömungssteu­ erventils (8) verbunden ist.

4. Gasanalysator nach Anspruch 1, wobei ein Entfeuchter (10) als Konstantfeuchtigkeitsvorrich­ tung verwendet wird.

5. Gasanalysator nach Anspruch 1, wobei ein zu analysierendes Gas SO₂-Gas ist.