SU1529094A1 - Способ контрол горючих газов и паров - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к газоаналитическому приборостроению, в частности к способам контрол  горючих газов термохимическим датчиком. Цель изобретени  - обеспечение точной, плавной регулировки чувствительности контрол . Способ включает изменение электротеплового режима работы измерительного и компенсационного чувствительных элементов датчика при изменении параметров (например, концентрации) контролируемых компонентов. Контролируемые параметры определ ют по изменению электротеплового режима чувствительных элементов датчика. Соотношение между тепловой чувствительностью измерительного и компенсационного термоэлементов измен ют величиной тока, протекающего через компенсационный чувствительный элемент. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к газоаналитическому приборостроению,в частности к способам контрол  горючих газов термохимическим датчиком, и может быть использовано в химической, нефтехимической и газовой промышленности дл  контрол  технологических процессов , при которых возникает необходимость измерени  концентрации или других параметров горючих газов в смеси с воздухом или иным окислителем.

Цель изобретени  - обеспечение точной , плавной регулировки чувствительности контрол .

Способ контрол  горючих газов и паров термохимическим датчиком заключаетс  в том, что измен ют электротепловой режим измерительного и компенсационного чувствительных элементов датчика при изменении параметров (например, концентрации) контролируе мых компонентов и определ ют контролируемые параметры по изменению электротеплового режима чувствительных элементов датчика. Перед анализом устанавливают заданное соотношение между тепловой чувствительностью измерительного и компенсационного термоэлементов путем измеиени  величины тока, протекающего через компенсационный чувствительный элемент. Кроме того, соотношение между тепло -, вой чувствительностью измерительного и компеисациониого термоэлементов

можно измен ть во врем  анализа при увеличении концентрации горючих газов и паров путем уменьшени  величины тока, протекающего через компенсаци- онньш чувствительньй элемент.

Измерительный и компенсационный чувствительные элементы включают в смежные плечи дифференциального электрического моста. Сигнал разбаланса дифференциального моста усиливают |И преобразуют в последовательность электрических импульсов заданной длительности, частота повторени  ко- 1торых обратно пропорциональна сигналу разбаланса дифференциального измерительного моста, возникающему вследствие каталитического окислени  на измерительном чувствительном элементе контролируемых горючих газов.С помощью электрических импульсов осуществл ют разогрев чувствительных элементов до температуры каталитического окислени  горючих газов. Амплитуда и начальна  частота следовани  импульсов выбираютс  достаточными дл  нагрева чувствительных элементов до заданной рабочей температуры. К чувствительным элементам подают эталонную газовоздушную смесь с заданной концентрацией контролируемого горючего газа Измен   ток разогрева компенсационного чувствительного элемента с помощью резистора сравнени , последовательно включенного с компенсационным чувстви тельньпу элементом, добиваютс  требуемой чувствительности контрол . Чтобы баланс измерительного моста при этом не нарушалс , последовательно с компенсационным чувствительным элементом ввод т дополнительШ)1й резистор. При изменении электротеплового режима компенсационного чувствительного элемента нарушаютс  его компенсационные свойства, поэтому термоэлементы дополнительно термостатируют. Если чувствительные элементы термохимического датчика нагревают с помощью встроенных в них отдельных нагревателей , контроль их температуры разогрева осуществл ют с помощью термомет ров сопротивлени , изготовленных из платиновой проволоки и электрически изолированных от нагревателей, нагреВ1атели измерительного и компенсационного термоэлементов включают последовательно и питают электрическими импульсами заданной амплитуды, дпительности и частоты, измен ющейс 

0

5

0

5

0

5

0

5

при изменении концентрации контролируемых горючих газов, а термометры сопротивлени  включают в смежные плечи дифференциального измерительного моста , то чувствительность контрол  в предлагаемом варианте измен ют путем изменени  тока, протекающего через термометр сопротивлени  компенсационного чувствительного элемента. При токе через компенсационный элемент практически равном нулю чувствительность контрол  минимальна и определ етс  электротепловыми параметрами измерительного чувствительного элемента . При увеличении тока через термометр сопротивлени  компенсационного элемента чувствительность контрол  возрастает и ограничиваетс  величиной тока, при которой процесс контрол  устойчив, т.е. при увеличении концентрации горючих газов частота питающих импульсов только уменьшаетс  и не возникает паразитных электротепловых автоколебаний Оптимальную велиг чину тока через компенсационный элемент определ ют в процессе настройки и калибровки устройства, реализующего способо

На фиг.1 схематически представлен электрический дифференциальный мост устройства, реализующего данный способ дл  чувствительных элементов с совмещенными термометром сопротивлени  и нагревателем термоэлемента; фиг.2 - то же, с отдельными нагревател ми .

Устройство содержит измерительный чувствительный элемент 1, компенсационный чувствительный элемент 2, посто нный резистор 3 Б плече измерительного чувствительного элемента, переменный резистор А, с помощью которого измен ют ток в плече компенсационного чувствительного элемента, добавочньй резистор 5, выравнивающий баланс дифференциального измерительного моста при изменении тока через компенсационный термоэлемент. К диагонали 6, 7 моста подвод т электрические импульсы тока заданной амплитуды дпительности дл  разогрева термоэлементов о Управл ющий выходной сигнал дебаланса снимают с диагонали 8, 9. Электрический дифференциальный мост с отдельными нагревател ми содержит последовательно включенные нагреватели 10 и И соответственно измерительного и компенсационного чувствительных элементов, к которым подают электрические импульсы посто нной амплитуды и длительности дл  разогрев до температуры каталитического окислени  горючих газов. В диагональ 6, 7 подают посто нное напр жение дл  питани  термометров сопротивлени  измерительного и компенсационного термоэлементов. Управл ющий выходной сигнал дебаланса снимают с диагнонали 8, 9.

Способ реализуют следующим образом .

В качестве чувствительных элемен- тов (фиг,2) используют цилиндрические тела из -окиси алюмини  диаметром 0,6-3 мм и длиной 1,5-6 мм, в которые концентрически, симметрично встроены нагреватель в виде спирали, содер- жащей дес ть витков проволоки из нихрома диаметром 0,06-0,1 мм и термометр сопротивлени , выполненный также в виде спирали,содержащей 5-10витков проволоки из платины диаметром 0,01- 0,03 ммо Разброс в размерах чувствительного элемента и его конструктивных -составл ющих обусловлен возможност ми технологии изготовлени . Измеринести на последовательно включенные нагреватели чувствительных элементов дл  их разогрева до температуры каталитического окислени  горючих газов.

Подаваемый к термоэлементам контролируемый горючий газ или пар в смеси с воздухом каталитически окисл ют с помощью измерительного чувствительного элемента. Получаемый при этом прирост температуры (термоэффект) преобразуют в электрический сигнал (дебаланс моста) с помощью термометра сопротивлени  измерительного чувствительного элемента, включенного в дифференциальньй электрический мост. Последовательно воздейству  полученны электрическим сигналом на дифференциальный усилитель, преобразователь напр жени  в частоту следовани  электрических импульсов и электронный ключ, добиваютс  уменьшени  подводимой к нагревателю измерительного чувствительного элемента электрической мощности и, следовательно, температуры разогрева термоэлемента путем уменьшени  частоты следовани  электрических импульсов питани  нагревател  термоэлемента. По измеиению

тельный и компенсационный чувствитель- 30 частоты следовани  импульсов питани 

ные элементы выполн ют идентичными. На поверхность измерительного термоэлемента нанос т мелкодисперсный платино-палладиевый катализатор, обеспечивающий его каталитическую активность к окислению контролируемых горючих газов и паров. Нагреватели чувствительных элементов соедин ют последовательно и подключают через электронный ключ к источнику посто нного напр жени . Работой электронного ключа управл ют сигналом с преобразовател  аналогового сигнала в частоту .

Термометры сопротивлений чувствительных элементов включают в электрический дифференциальный мост, к диагонали 6, 7 которого подают посто нное напр жение. С помощью сигнала

дебаланса моста через дифференциальный 50 подачи импульсов питани  на измериусилитель управл ют преобразователем аналогового сигнала в частоту следовани  электрических импульсов заданной длительности. Частотно-импульсный сигнал с выхода преобразовател  напр жени  в частоту подают на вход электронного ключа, с помощью которого регулируют поступление импульсного тока заданной амплитуды и дпительопредел ют концентрацию или иные параметры контролируемых горючих газов.

Поскольку нагреватели измерительного и компенсационного чувствительных элементов включены последовательно, то уменьша  частоту следовани  импульсов питани  термоэлементов, уменьшают и температуру разогрева компенсационного элемента. Изменение (уменьшение ) температуры компенсационного чувствительного элемента преобразуетс  в дополнительный электрический сигнал (дебаланс моста) с помощью тер- 5 мометра сопротивлени  компенсационного термоэлемента, включенного в смежное плечо дифференциального измерительного моста. Увеличенным сигналом дебаланса дополнительно снижают частоту

5

0

5

тельный чувствительный элемент, уменьша  температуру его разогрева и термоэффект от окислени  горючих газов и добива сь исходного баланса дифференциального электрического моста, куда включены термометры сопротивлени  измерительного и компенсационного термоэлементов. По уменьшению частоты следовани  импульсов питани  термоэлементов суд т о концентрации или иных параметрах контролируемых горючих газов.

Чувствительность способа контрол  определ ют как отношение изменени  частоты следовани  импульсов питани  термоэлементов к величине концентрации контролируемых горючих газов в эталонной смеси, подаваемой к термо- элементам при отладке способа контрол . Чувствительность способа контрол  измен ют путем изменени  соотношени  между тепловой чувствительность измерительного и компенсационного термоэлементов. При посто нной тепловой чувствительности измерительного чувствительного элемента измен ют тепловую чувствительность компенсационного чувствительного элемента путем изменени  тока в цепи термометра сопротивлени  компенсационного чувствит«2льного элемента. Тепловую чувствительность термоэлемента определ ют как отношение изменени  сигнал дебаланса дифференциального электрического моста, в который включен термоэлемент или его термометр сопротивлени , к заданному известному количеству теплоты или приросту темпера- туры, сообщаемому термоэлементу.

Измен   ток через термометр сопротивлени  компенсационного термоэлемента , измен ют чувствительность дифференциального моста и, следовательно, тепловую чувствительность компенсационного термоэлемента и чувствительность контрол .

В таблице представлена полученна  зависимость изменени  чувствительности контрол  от тока через термометр сопротивлени  компенсационного термоэлемента при подаче к чувствительным элементам эталонной смеси паров бензина с воздухом концентрацией 10

Изменение тока термометра сопротилени  компенсационного элемента в 1,83 раза приводит к изменению (увеличению ) чувствительности контрол  ,в 1,78 раза.

Чувствительность контрол , кГц/мл/м

1,25 1,26 1,28 1,36 1,83 2,23

Q 5 n 5 Q

Q

5

5

0

Возможность плавного изменени  чувствительности контрол  при изменении тока компенсационного термометра Сопротивлени  позвол ет dтaбилизиpoвaть чувствительность контрол , точно согласовать операции контрол  параметров горючих газов с последующими операци ми обработки .частотно-импульсного информационного сигнала и в результате повысить точность контрол  концентрации или иных параметров горючих газов и паров. Увеличение точности контрол  позвол ет снизить за-- траты на обслуживание процесса контрол  при его реализации.

Claims (2)

1.Способ контрол  горючих газов и паров термохимическим датчиком, включающий изменение злектротеплового режима работы измерительного и компенсационного чувствительных элементов датчика при изменении концентрации контролируемых компонентов и определение концентрации по изменению электротеплового режима чувствительных элементов датчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и плавнисти регулировки чувствительности контрол , перед анализом устанавливают заданное соотношение между тепловой чувствительностью измерительного и компенсационного термоэлементов путем измене- шад величины тока, протекающего через компенсационный чувствительный элег мент.

л

2.Способ по п.1, отличающий с   тем, что при увеличении концентрации горючих газов и паров во врем  анализа соотношение между тепловой чувствительностью измерительного и компенсационного термоэлементов дополнительно измен ют путем уменьшени  величины тока, протекающего через компенсационный чувствительный элемент.

гг

Редактор С Лисина

Составитель В.Екаев Техред Л.Сердюкова

Заказ 7633/38

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитета lio изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

ФК8.1

Фие.г

Корректор И.Муска

Подписное