SU1087825A1 - Газоаналитическа система - Google Patents

Abstract

ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, содержаща  пробоотборники отход щих газов и кислородного дуть , подклкгченные к устройству пробоподготовки, переключающие клапаны, установленные на входе смесител , соединенного с первичным измерительнЕ м преобразователем , коммутатор сигналов, микропроцессор с блоками оперативной и внешней пам ти н блок управлени , выходы которого подключены к управл ющим входам переключающих клапанов , коммутатора и микропроцессора. о т л и ч а ю щ а   с   тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  расчета, система снабжена пневмодроссёлем, установленным в линии подачи отход щих газов, делителем , подключенным первым и вторнрм выходами к блоку внешней пам ти, и сумматором, соединенным одним из выходов с первым входом делител , третий и четвертый выходы которого св заны соответственно с первым входом Сумматора и с одним из входов блока оперативной пам ти, подключенного выходом к соответствукицим входам сумматора и делител , а выход первичного измерительного преобразовател  подключен через коммуел татор к первому входу блока оперативной пам ти, второй вход которого соединен с вторым выходом сумматора , при этом выход отход щих газов устройства пробоподготовки соединен непосредственно с одним из входов смесител  и через пневмо00 дроссель и переключающий клапан с другим входом смесител , к третьему входу которого подключен выход кислородного дуть  устройства пробоподготовки .

Description

Изобретение относитс  к аналити ческой технике и может быть исполь зовано в автоматизированных системах газового анализа дл  управлени  технологическими процессами выплавки чугуна и стали на предпри ти х черной металлургии, а именно дл  анализа состава отход пщх газов и кислородного дуть  доменного и конвертерного производства. Известно газоаналитическое устройство , содержащее газовый тракт с устройством отбора, подготовки и подачи анализируемой пробы газа в первичный измерительный преобразова тель (газоанализатор ), значени  величин сигналов на выходе которого после соответствующей обработки характеризуют процентные содержани  компонентов газовой смеси в месте отбора пробы С1. Недостатком известного устройств  вл етс  ограниченна  функциональна возможность, так как концентраци  компонентов в газовой смеси, отбира емой йз одного исследуемого объекта (отход щие газы или кислородное дутье), не может быть определена одновременно по двум каналам. Известно также устройство дозиро ванного смешени  газовых потоков, содержащее емкость дл  жидкости, побудитель расхода газа и мерную емкость с каналами подачи жидкости и газа, выполненную в виде капил рной трубки с открытым концом, снабженной регул тором дозы и задатчиком дозы, соединенным с системой переключени  жидкости и газа 2 . Это устройство сложно по,крнструктивному выполнению и не пригодно дл  зкспресс-анализа. . Наиболее близкой по технической сущности к изобретению  вл етс  газоаналитическа  система, содержаща  пробоотборники отход щих газов и кислородного дуть , подключенные к устройству пробоподготовки, переключающие клапаны, установленные на входе смесител , соединенного с первичным измерительным преобразователем , коммутатор сигналов, микро процессор с блоками оперативной и внешней пам ти и блок управлени , выходы которого подключены к управл кхцнм входам переключающих клапано коммутатора и микропроцессора . Недостатком известной системы  вл етс  сложность и невысока  точность анализа, обусловленные зависимостью от конструктивных параметров газораспределительных трактов, от точности их выполнени , от соответстви  расчетных данных с реальным перераспределением потоков в результате переключени  клапанов, от точности измерени  и стабилизации расходов смешиваемых потоков. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и упрощение расчета. Указанна  цель достигаетс  тем, что газоаналитическа  система, содержаща  пробоотборники отход щих газов и кислородного дуть , подключенные к устройству пробоподготовки, переключакщие клапаны, установленные на входе смесител , соединенного с первичным измерительным преобразователем , коммутатор сигналов, микропроцессор с блоками оперативной и внешней пам ти и блок управлени , выходы которого подключены к управл ющим входам переключающих клапанов коммутатора и.микропроцессора, снабжена пневмодросселем, установленным в линии подачи отход щих газов, делителем , подключенным первым и вторым выходами к блоку внешней пам ти, и сумматором, соединенным одним из выходов с первым входом делител , третий и четвертый выходы которого св заны соответственно с первым входом сумматора и с одним из входов блока оперативной пам ти, подключенного выходом к соответствующим входам сумматора и делител , а выход первичного измерительного преобразовател  подключен через коммутатор к первому входу блока оперативной пам ти, второй вход которого соединен с вторым выходом сумматора , при зтом выход отход щих газов устройства пробоподготовки соединен непосредственно с одним из входов смесител  и через пневмодроссель и переключающий клапан с другие входом смесител , к третьему входу которого подключен выход кислородного дуть  устройства пробоподготовки . На чертеже представлена блоксхема газоаналитической системы. Газоаналитическа  система состоит из пробоотборников 1 и 2 отход щих газов и кислородного дуть .

устройства 3 пробоподготовки, сме сител  А, пневмодроссел  5, переключающих клапанов 6 и 7, первичного измерительного преобразовател  8 (масс-спектрометра), коммутатора 9 аналоговых сигналов, микропроцессора , включающего аналого-цифровой .преобразователь 10 (АЦП, блок 11 оперативной пам ти с регистром 12 масс компонентов СО, СО, Н, 0, N2 и Аг отход щих газов, егистром

13масс компонентов СО, 0, N2 и Аг суммарной массы проб отход щих газов и кислородного дуть , регистром

14масс компонентов , и Аг кислородного дать  и регистром 15 отношени  масс, и блок 16 внешней пам ти с регистрами 17 и 18, концентраций компонентов в отход щих газах и концентраций компонентов 0, N 2 и Аг в кислородном дутье. Система содержит сумматор 19 и делитель 20. Управление работой системы осуществл етс  от блока 21, подключенного к управл ющим входам переключающих клапанов 6 и 7, коммутатору 9, сумматору 19 и делителю 20.

Обозначени , символы и расчетные выражени , по сн клцие суть изобретени : СО, СО, Н, 0, N.J, Аг;

. .

VM;

,,С ДКА анализируемые компоненты и их концентрации в отход щих газах ив кислородном дутье;

co -Vf. ...

массы компонентов СО...Аг в отход - .щих газах, в кислородном дутье ив суммарной пробе отход щих газов и кислородного дуть  соответственно;

,..

N м СкА МдДкА

массы пробы отход щих газов и пробы кислородного дуть  и массы составл ющих их компонентов;

Л

ji - (МсоСог.... .)

М

Гсо

асса пробы отход щих газов, смешиаемых с пробой кислородного дуть  }

,,

Cor)

м

со

м.

TCP

,.,. j

V

SДr-« M Ж

Сог

СО

выражени  дл  определени  масс MO Скд 3, %2Скд , Мд Сад 3 компонентов О

Ы2и Аг в кислородном дутье;

2

СО

СллСог M orJ СКА

О/КА}

i

выражени  дл  вычислени  концентраций компонентов СОАг в отход щих газах и в кислородном дутье соответственно.

Клапаны 6 и 7 переключаютс  в .;, противофазе с таким расчетом, чтобы с учетом выбранных сопротивлени  пневмодроссел  5 и расходов проб отход щих газов и кислородного дуть  на выходах устройства 3 прОбоподготовки расходы пробы на выходе снесител  4 бьши примерно посто нными мСогЗ « М(ог +МСкдЗ. Выход смесител  4 соединен с входом масс-спектрометра 8, в котором осуществл етс  идентификаци  значений orj... .... 3 масс компонентов СО,..Аг в отход щих газах при переключении клапана 7 на сброс кислородного дуть  и идентификации значений

2сй HZAr компонентов

М

СО....АГ в сукмарной пробе отход щих газов и кислородного дуть  при переключении клапана 6 отход щих газов на сброс части отход щих газов .

Газоаналитическа  система работает следукщим образом.

В работе газоаналитической системы можно выделить два режима: режим анализа отход щих газов и режим анализа суммарной пробы отход щих

газов и кислородного дуть  с вычислением компонентов кислородного дуть .

Режим анализа отход щих газов.

Переключающий клапан 6 закрывают а клапан 7 открывают в направлении Сброс. Вс  масса MforJ пробы отход щих газов через первый и третий входы и далее выход смесител  4 поступает в масс-спектрометр 8, масса МГкд пробы кислородного дуть  поступает на Сброс. Сигналы, пропорциональные массам .... ....Мд,.огЗ компонентов СО....Аг отход щих газов, с выходов массспектрометра 8 через коммутатор 9 аналоговых сигналов последовательно поступают в аналого-цифровой преобразователь 10, затем их числовые значени  считывают в блок 11 оперативной пам ти, где и запоминают в регистрах 12. Информацию из регистров 12 считывают на третий вход сумматора 19 и после вьшолнени  операции суммировани  значение с первого выхода сумматора 19 подают на первый вход делител  20, на второй вход которого подают значени  .... масс компонентов отход щих газов. По мере вьтолнени  операций определени  концентраций с первого выхода делител  20 считывают в регистр 17 через первый вход блока 16 внешней пам ти результат анализа отход щих газов значени  концентраций С- ог,.... ....

Режим анализа суммарной пробы отход щих газов и кислородного дуть с вычислением компонентов кислородного дуть .

При переключении клапанов 6 и 7, клапан 6 открыт, а клапан 7 закрыт в направлении Сброс. В этом случае часть пробы отход щих газов, мину  смеситель 4, идет на Сброс, а примерно равна  ей по массе масса J пробы кислородного дуть  с выхода устройства 3 пробоподготовки поступает в смеситель 4, и далее вместе с оставшейс  массой М orj ;; (массой отход щих газов) - в массспектрометр 8. Значени  2IOz . масс компонентов СО, 0 N- и Аг суммарной пробы отход щих газов и кислородного дуть  фиксируютс  в регистрах 13 блока 11 оперативной пам ти.

Далее определение концентрации 0 tbflj, С(у|, СкдД и Сд ГкдЗ компонентов Оо, Ил и Аг в кислородном дутье определ ют в следующей последовательности .

Подают из регистров 12 и 13 на второй вход делител  20 значени 

ZCO компонентов СО, определенных до и после смешени  проб отход щих газов с кислородным дутьем, вычисл ют их отношение считывают его с четвертого выхода делител  20 через третий вход блока 11 оперативной пам ти в регистр 15. Так как в кислородном дутье отсутствуют практически компоненты СО, С02 и Н2, то по величине отношени  MCO можно определить массу Mfor пробы отход щих газов, смешиваемых с пробой кислородного дуть , а, следовательно , можно определить и долевые

/W содержани  масс tor

М

Ico

компонентов О-.,

Мл JorJ

Ar -MpoM

N и Аг отход щих газов в суммарной пробе, дл  чего из регистров 12 и 15 на второй и четвертый входы делител  20 считывают соответственно значени  %Сог.... и Mj..p, после чего, по мере вычислени , с третьего выхода делител  на первый вход сумматора 19 и с регистров 13 на первый его вход последовательно noijapHO подают значени  MQ-forJt

Тгг,Л..

, и м« г„.. Ico

и . Результаты M(j кд.. . считывают с второго выхода сумматора 19 через второй вход блока 11

оперативной пам ти в регистры 14, после чего эти значени  из регистров 14 считывают на второй вход сумматора 19 дл  вычиспени  суммы МСкд.

Результат суммировани  и

значени  MQ .. .Мд, кд J соответственно с первого выхода сумматора 1:9 и из р1егистров 14 считывают на первый и третий входы делител  20,

с второго выхода которого через второй вход блока 16 внешней пам ти в регист1 1 18 считывают результат -анализа по кислородному дутью: концентрации Со,, (кд, С Скд и компонентов С)2, N и Аг в кислородном дутье.

Последовательность выполнени  oneрац|1й определ етс  сигналами с .да блока 21 управлени .

ft

Как следует из принципа работы гаэоаналитической системы и расчетных шлражений, точность анализа не зависит от конструктивных параметров , определ ющих соотношени  и расходы смешиваемых газовых проб, более того, дл  анализа не требуютс  измерительные операции и соответствукщие им датчики расходов и давлений в газоходах. Требуема  информаци  о массах анализируемых проб определ етс  по выходным сигналам масс-спектрометра. Возможные скачкообразные (до +10% от номинального расхода ) изменени  расхода пробы на выходе. ;смеситёлЯ( вызванные переключением клапанов 6 и 7 не вли ют на точность анализа. Это значительно упрощает конструкцию газовой части cиcтe a, снижает к ней требовани  и в то же врем  повышает точность анализа, определ емую в основном классом масс-спектрометра.

8-T-i

VJ

E г

Claims (1)

1. ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, содержащая пробоотборники отходящих газов и кислородного дутья, подключенные к устройству пробоподготовки, переключающие клапаны, установленные на входе смесителя, соединенного с первичным измерительным преобразователем, коммутатор сигналов, микро· процессор с блоками оперативной и внешней памяти и блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам переключающих клапанов, коммутатора и микропроцессора, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения расчета, система снабжена пневмодроссёлем, установленным в линии подачи отходящих газов, делителем, подключенным первым и вторым выходами к блоку внешней памяти, и сумматором, соединенным одним из выходов с первым входом делителя, третий и четвертый выходы которого связаны соответственно с первым входом сумматора и с одним из входов блока оперативной памяти, подключенного выходом к соответствующим входам сумматора и делителя, а выход первичного измерительного пре- g образователя подключен через коммутатор к первому входу блока оперативной памяти, второй вход которого соединен с вторым выходом сумматора, при этом выход отходящих газов устройства пробоподготовки соединен непосредственно с одним из входов смесителя и через пневмодроссель и переключающий клапан с другим входом смесителя, к третьему входу которого подключен выход кислородного дутья устройства пробоподготовки.

   SU „„1087825