PL193459B1 - Układ do oznaczania dolnej lub górnej granicy wybuchowości mieszanin gazowych, zwłaszcza zawierających wodór - Google Patents

Abstract

1. Układ do oznaczania dolnej lub górnej granicy wybuchowości mieszanin gazowych, zwłaszcza zawierających wodór, składający się z detektora, który umieszczony jest w komorze przepływowej, wyposażonego w element aktywny zaopatrzony w katalizator spalania i w element pasywny, który umieszczony jest w przeciwległej gałęzi w stosunku do elementu aktywnego zrównoważonego mostka Wheatstone'a oraz z układu do pomiaru zmian napięcia w mostku Wheatstone'a, znamienny tym, że przed komorą przepływową (1) umieszczony jest trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2), do którego podłączona jest przewodem gazowym (8) butla (7) z gazem wzorcowym, zaś element aktywny (4) i element pasywny (5) detektora (3) połączone są przewodami sygnałowymi (d, e, f) ze sterownikiem mikroprocesowym (6), przy czym korzystnie przewody elektryczne zasilające (c, g) doprowadzone są w pobliże detektora (3), zaś trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2) połączony jest z siłownikiem (7), który połączony jest ze sterownikiem mikroprocesorowym (6) poprzez przewody elektryczne (a, b).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do oznaczania dolnej lub górnej granicy wybuchowości mieszanin gazowych, zwłaszcza zawierających wodór.

Wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu mieszaniny gazowe zawierające gazy palne są niebezpieczne ze względu na możliwość wybuchu. Wybuch może nastąpić, jeśli zawartość składnika palnego w powietrzu zawarta jest między dolną i górną granicą wybuchowości. Poniżej dolnej granicy wybuchowości wybuch nie następuje ze względu na niską zawartość składnika wybuchowego. Do bezpiecznych należą również mieszaniny wybuchowe o zawartości składnika palnego powyżej górnej granicy wybuchowości, gdyż nie są wybuchowe ze względu na niską zawartość utleniacza.

Znane są układy do oznaczania dolnej lub górnej granicy wybuchowości mieszanin gazowych składające się z komory przepływowej do spalania mieszaniny gazowej i układu do pomiaru wydzielonego ciepła. Spalanie mieszaniny gazowej odbywa się w obecności katalizatora, który umieszczony jest w warstewce pokrywającej aktywny element detektora. Ilość wydzielonego ciepła jest funkcją stopnia wybuchowości i powoduje ilościową zmianę rezystancji elementu aktywnego.

W komorze przepływowej umieszczony jest również element pasywny detektora, który służy do kompensacji wpływu czynników zewnętrznych, takich jak temperatura, ciśnienie, wilgotność i inne. Porównanie zmian rezystancji elementu aktywnego i elementu pasywnego następuje poprzez pomiar napięcia w mostku Wheatstone'a, w którym elementy te umieszczone są w przeciwległych gałęziach.

W wyniku pomiaru zmian napięcia przez układ pomiarowy oznaczana jest dolna lub górna granica wybuchowości.

Istotną wadą znanych układów do pomiaru dolnej lub górnej granicy wybuchowości jest powolny dryft sygnału zerowego, co powoduje systematyczny wzrost błędu pomiaru. Związane jest to głównie ze zmianami oporności przewodów elektrycznych w wyniku zmian temperatury otoczenia oraz naturalnym starzeniem się detektora.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i układu zapewniającego dokładny i stabilny pomiar dolnej lub górnej granicy wybuchowości mieszanin gazowych w dłuższych okresach czasu.

Układ do oznaczania dolnej lub górnej granicy wybuchowości mieszanin gazowych, zwłaszcza zawierających wodór, składający się z detektora, który umieszczony jest w komorze przepływowej, wyposażonego w element aktywny zaopatrzony w katalizator spalania i w element pasywny, który umieszczony jest w przeciwległej gałęzi w stosunku do elementu aktywnego zrównoważonego mostka Wheatstone'a oraz z układu do pomiaru zmian napięcia w mostku Wheatstone'a, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przed komorą przepływową umieszczony jest trójdrogowy zawór elektromagnetyczny, do którego podłączona jest przewodem gazowym butla z gazem wzorcowym. Element aktywny i element pasywny detektora połączone są przewodami sygnałowymi ze sterownikiem mikroprocesowym, przy czym korzystnie w celu zmniejszenia zakłóceń, wynikających, ze znacznych odległości, występujących często w praktyce, pomiędzy detektorem a sterownikiem mikroprocesorowym, przewody eklektyczne zasilające doprowadzone są w pobliże detektora. Trójdrogowy zawór elektromagnetyczny połączony jest z siłownikiem, który połączony jest ze sterownikiem mikroprocesorowym poprzez przewody elektryczne.

W trakcie cyklu kompensacji z komory przepływowej usuwana jest mieszanina gazowa i zastępowana jest gazem wzorcowym. Po całkowitym wypełnieniu gazem wzorcowym komory przepływowej sterownik mikroprocesorowy przyjmuje wartość stabilnego sygnału napięciowego z detektora do swojej pamięci i traktuje ją jako zero.

W innej odmianie układu według wynalazku, przed komorą przepływową umieszczony jest pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny, a za komorą przepływową umieszczony jest drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny. Pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny i drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny połączone są przewodem gazowym. Element aktywny i element pasywny detektora połączone są przewodami sygnałowymi ze sterownikiem mikroprocesowym, przy czym korzystnie przewody eklektyczne zasilające doprowadzone są w pobliże detektora. Pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny i drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny połączone są z siłownikami, które połączone są ze sterownikiem mikroprocesorowym poprzez przewody elektryczne.

W tej odmianie wynalazku ustalenie sygnału napięciowego na poziomie zerowym następuje w końcu cyklu kompensacji, w przypadku pomiaru dolnej granicy wybuchowości, po całkowitym wypaPL 193 459 B1 leniu się gazu palnego w mieszaninie gazowej, zaś w przypadku pomiaru górnej granicy wybuchowości, po całkowitym zużyciu tlenu.

Dzięki korzystaniu z układów według wynalazku zapewniony jest dokładny i pewny pomiar zarówno dolnej jak i górnej granicy wybuchowości przez długi okres czasu.

Wynalazek przedstawiony jest bliżej na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 przedstawiają odpowiednio schematy dwóch odmian układu.

Przykład 1

W procesie technologicznym, w którym opróżnia się z mieszaniny gazowej zawierającej wodór, instalację chłodzenia generatorów prądu elektrycznego zainstalowanych w elektrociepłowni, wymagane jest ciągłe oznaczanie dolnej granicy wybuchowości tej mieszaniny.

Oznaczenia dolnej granicy wybuchowości dokonuje się w układzie przedstawionym na rysunku fig. 1.

Przed komorą przepływową 1 umieszczony jest trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2, do którego podłączona jest przewodem gazowym 8 butla 7 z gazem wzorcowym. Element aktywny 4 i element pasywny 5 detektora 3 połączone są przewodami sygnałowymi d, e, f ze sterownikiem mikroprocesorowym 6. Przewody eklektyczne zasilające c, g doprowadzone są w pobliże detektora 3. Trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2 przełączany jest siłownikiem 7, który sterowany jest sterownikiem mikroprocesorowym 6 poprzez przewody elektryczne a, b.

Element aktywny 4 stanowi opornik platynowy umieszczony w porowatej pastylce wykonanej z dwutlenku toru i trójtlenku glinu pokrytej katalizatorem palladowym. Element pasywny 5 stanowi opornik platynowy.

Poprzez spiek 10 do elementu aktywnego 4 i do elementu pasywnego 5 przenika mieszanina gazowa lub gaz wzorcowy.

Element aktywny 4 umieszczony jest w przeciwległej gałęzi mostku Wheaststone'a w stosunku do elementu pasywnego 5.

W cyklu kompensacji poprzez trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2 do komory przepływowej 1 podawany jest poprzez reduktor 11 czysty wodór z butli gazowej 7 przez okres ośmiu minut.

Na sygnał ze sterownika mikroprocesorowego 6 zawór elektromagnetyczny 2 odcina dopływ wodoru z butli gazowej 7 i umożliwia przepływ mieszaniny gazowej z instalacji chłodzenia generatora.

Sterownik mikroprocesorowy 6 przyjmuje do swojej pamięci wartość końcowego sygnału napięciowego z cyklu kompensacji i traktuje tę wartość jako zero w trakcie cyklu pomiarowego. Cykl pomiarowy trwa pięć godzin.

Przykła d 2

Mieszanina gazowa zawierająca wodór znajdująca się w instalacji chłodzenia generatorów prądu elektrycznego zainstalowanych w elektrociepłowni może w trakcie pracy zostać zanieczyszczona powietrzem, w związku z tym wymagane jest kontrolowanie jej górnej granicy wybuchowości.

Oznaczenia górnej granicy wybuchowości dokonuje się w układzie przedstawionym na fig. 2.

Przed komorą przepływową 1 umieszczony jest pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2A, a za komorą przepływową 1 umieszczony jest drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2B. Pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2A i drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2B połączone są przewodem gazowym 5A. Element aktywny 4 i element pasywny 5, które umieszczone są w przeciwległych gałęziach mostku Wheaststone'a, połączone są przewodami sygnałowymi d, e, f ze sterownikiem mikroprocesowym 6.

Przewody elektryczne zasilające c, g doprowadzone są w pobliże detektora 3. Pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2A przełączany jest siłownikiem 7A, który połączony jest sterownikiem mikroprocesorowym 6 poprzez przewody elektryczne a, b. Drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny 2B przełączany jest siłownikiem 7A, który połączony jest także ze sterownikiem mikroprocesorowym 5 poprzez przewody elektryczne h, i.

Element aktywny 4 stanowi opornik platynowy umieszczony w porowatej pastylce wykonanej z dwutlenku toru i trójtlenku glinu pokrytej katalizatorem palladowym. Element pasywny 5 stanowi opornik platynowy.

Podczas cyklu kompensacji pierwszy zawór elektromagnetyczny 2A i drugi zawór elektromagnetyczny 2B odcinają dopływ analizowanej próbki do komory przepływowej 1. W cyklu tym w komorze przepływowej 1 następuje całkowite zużycie tlenu w mieszaninie gazowej. Cykl kompensacji trwa 10 minut.

PL 193 459 B1

Sterownik mikroprocesorowy 6 przyjmuje do swojej pamięci wartość końcowego sygnału napięciowego z cyklu kompensacji ustalonego dla mieszaniny gazowej nie zawierającej tlenu i traktuje tę wartość jako zero w trakcie całego cyklu pomiarowego. Cykl pomiarowy trwa 6 godzin.

Claims (2)

1. Układ do oznaczania dolnej lub górnej granicy wybuchowości mieszanin gazowych, zwłaszcza zawierających wodór, składający się z detektora, który umieszczony jest w komorze przepływowej, wyposażonego w element aktywny zaopatrzony w katalizator spalania i w element pasywny, który umieszczony jest w przeciwległej gałęzi w stosunku do elementu aktywnego zrównoważonego mostka Wheatstone'a oraz z układu do pomiaru zmian napięcia w mostku Wheatstone'a, znamienny tym, że przed komorą przepływową (1) umieszczony jest trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2), do którego podłączona jest przewodem gazowym (8) butla (7) z gazem wzorcowym, zaś element aktywny (4) i element pasywny (5) detektora (3) połączone są przewodami sygnałowymi (d, e, f) ze sterownikiem mikroprocesowym (6), przy czym korzystnie przewody elektryczne zasilające (c, g) doprowadzone są w pobliże detektora (3), zaś trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2) połączony jest z siłownikiem (7), który połączony jest ze sterownikiem mikroprocesorowym (6) poprzez przewody elektryczne (a, b).

2. Układ do oznaczania dolnej lub górnej granicy wybuchowości mieszanin gazowych, zwłaszcza zawierających wodór, składający się z detektora, który umieszczony jest w komorze przepływowej, wyposażonego w element aktywny zaopatrzony w katalizator spalania i w element pasywny, który umieszczony jest w przeciwległej gałęzi, w stosunku do elementu aktywnego, zrównoważonego mostka Wheatstone'a oraz z układu do pomiaru zmian napięcia w mostku Wheatstone'a, znamienny tym, że przed komorą przepływową (1) umieszczony jest pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2A), a za komorą przepływową (1) umieszczony jest drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2B), przy czym pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2A) i drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2B) połączone są przewodem gazowym (8A), zaś element aktywny (4) i element pasywny (5) detektora (3) połączone są przewodami sygnałowymi (d, e, f) ze sterownikiem mikroprocesowym (6), przy czym korzystnie przewody elektryczne zasilające (c, g) doprowadzone są w pobliże detektora (3), zaś pierwszy trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2A) połączony jest z siłownikiem (7A), który połączony jest ze sterownikiem mikroprocesorowym (6) poprzez przewody elektryczne (a, b), a drugi trójdrogowy zawór elektromagnetyczny (2B) połączony jest z siłownikiem (7B), który połączony jest ze sterownikiem mikroprocesorowym (6) poprzez przewody elektryczne (h, i).