ИЗМЕРИТЕЛЬ КАЛОРИЙНОСТИ ГАЗОВ Российский патент 2005 года по МПК G01N25/22 

Изобретение относится к области измерительной техники, а конкретнее к области измерений удельной теплоты сгорания калорийности горючих газов и паров.

Известны измерители калорийности газов, содержащие герметичную ячейку в виде калориметрической бомбы высокого давления, которая нагревается в результате взрывного сжигания исследуемого газа и окислителя. Температура измерительной ячейки является регистрируемой мерой пропорциональной калорийности исследуемого газа (См. книгу Гаджиева С.Н. «Бомбовая калориметрия», М.: Издат. «Химия», 1988, 192 с.). Недостатком измерителя является сложная конструкция и длительный процесс измерений.

Известны измерители калорийности газов непрерывного действия, основанные на сгорании в измерительной ячейке газа, подаваемого под повышенным давлением и высокой стабильностью расхода газа и окислителя (См. журнал «Измерительная техника» 2003 г., №7, стр.23-27, «Газовый микрокалориметр». Говор И.Н., Теряев Ю.Н.).

Такие газовые калориметры имеют сложную в изготовлении и настройке конструкцию, прецизионные стабилизаторы расхода газа, а также из-за большого числа влияющих факторов они обладают значительным разбросом параметров. При этом такие калориметры из-за наличия открытого пламени отличаются повышенной взрывоопасностью.

Известны газовые калориметры, содержащие изотермическую оболочку с установленными в ней идентичными измерительной и сравнительной ячейками, боковые поверхности которых соединены между собой через преобразователи теплового потока, создаваемого в измерительной ячейке факелом смеси исследуемого газа и воздуха. При этом исследуемый газ и окислитель подаются к форсунке под высокостабильными избыточными давлениями, создающими стабильные расходы газа и воздуха (См. Б.И. 1987 №4, Изобретение №1286979. «Устройство для определения удельной теплоты сгорания горючих газов», авторы Соловьев В.И. и др.).

Такие измерители калорийности газов при сложности конструкции обладают недостаточной точностью из-за большого числа составляющих погрешностей, связанных с нестабильностью окружающих температуры и давления, сильно влияющих на расход газа и окислителя, а также регистрируемого теплового потока.

Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения калорийности газов при упрощении конструкции.

Для достижения указанной цели измерительная ячейка снабжена термохимическим датчиком, ресивером с компрессором и образует через напускные клапаны с ячейкой, заполняемой исследуемым газом, замкнутый герметичный контур.

На чертеже схематически изображен измеритель калорийности газов, имеющий изотермическую оболочку 1 с измерительной ячейкой 2 и ячейкой 3, заполняемой исследуемым газом. Термохимический (каталитический) датчик 4, расположенный в измерительной ячейке 2, соединен прибором для регистрации выходного сигнала 5. Ресивер 6 с компрессором 7 соединен трубками через напускные электроклапаны 8, 9, 10 с измерительной ячейкой 2 и ячейкой 3, заполняемой исследуемым газом, образуя замкнутый герметичный контур. В качестве термохимического датчика 4 используется любой известный каталитического типа преобразователь с достаточной линейностью и чувствительностью, например резистивный платиновый. Для перемешивания исследуемого газа и окислителя и подачи смеси к термохимическому датчику 4 используется любой известный газовый компрессор 7, например центробежный, мембранный или иного типа. Для обеспечения герметичности газового контура после заполнения измерителя новыми порциями исследуемого газа и окислителя используются напускные электроклапаны 11, 12. Для заполнения измерителя новыми порциями исследуемого газа и окислителя, а также поверочными газовыми смесями при калибровке и периодической поверке измерителя используется блок подачи газа 13, содержащий газовые редукторы, баллоны с поверочными газовыми смесями (ПГС) и электроклапаны 14, 15, 16.

Измеритель калорийности газов функционирует следующим образом. При закрытых электроклапанах 9, 15, 16 и открытых остальных электроклапанах с помощью компрессора 7 осуществляется заполнение измерительной ячейки 2 и ресивера 6 окислителем, чаще всего атмосферным воздухом. Затем компрессор 7 отключается и закрываются электроклапаны 8, 10, 14, герметизируя в измерительной ячейке 2 и ресивере 6 окислитель при атмосферном давлении. Потом при открытых электроклапанах 9, 11, 12, 15 в ячейку 3 подается исследуемый газ. После заполнения газом ячейки 3 сначала закрываются электроклапаны 11, 15, а уже потом электроклапан 12. Таким образом, ячейка 3 заполнена исследуемым газом при атмосферном давлении, а измерительная ячейка 2 с ресивером-окислителем также при атмосферном давлении. При открытых электроклапанах 8, 9, 10 и закрытых электроклапанах 11, 12 образуется герметичный замкнутый контур и включается компрессор 7. После перемешивания исследуемого газа и воздуха термохимический датчик 4 выдает выходной сигнал, который пропорционален калорийности исследуемого газа.

Для периодической калибровки измерителя используются поверочные газовые смеси, прилагаемые в баллонах со стандартными параметрами удельной теплоты сгорания - калорийности газа, которые подаются вместо исследуемого газа.

Простота конструкции обеспечивает как автоматическую непрерывную работу измерителя калорийности газов на магистрали, так и в ручном режиме при анализе газа в мобильном варианте.

Предложенный измеритель калорийности газов обладает высокой точностью, низкими затратами при изготовлении и эксплуатации, автономной поверкой, взрывозащитными свойствами.

Предлагаемое устройство найдет применение в газовых котельных и ТЭЦ.

Использование: для измерения удельной теплоты сгорания газов. Сущность заключается в том, что измеритель калорийности газов содержит изотермическую оболочку с установленными в ней двумя ячейками, блок подачи исследуемого газа и окислителя, отличается тем, что измерительная ячейка снабжена термохимическим датчиком, ресивером с компрессором, и образует через напускные клапаны с ячейкой, заполняемой исследуемым газом, замкнутый герметичный контур. Технический результат: повышение точности измерения калорийности газов при упрощении конструкции. 1 ил.

Измеритель калорийности газов, содержащий изотермическую оболочку с установленными в ней двумя ячейками, блок подачи исследуемого газа и окислителя, отличающийся тем, что измерительная ячейка снабжена термохимическим датчиком, ресивером с компрессором и образует через напускные клапаны с ячейкой, заполняемой исследуемым газом, замкнутый герметичный контур.