СПОСОБ АНАЛИЗА МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ КОНТЕЙНЕРОВ С ЭЛЕКТРОННЫМИ ПРИБОРАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2014 года по МПК G01N27/416 

Изобретение относится к области анализа многокомпонентных газовых сред для определения их компонентного состава и к устройствам измерительно-аналитических комплексов, с помощью которых они определяются.

Из предшествующего уровня техники известно устройство для анализа газовых смесей (патент РФ №2274855, МПК G01N 27/416, опубл. 20.04.06), содержащее пробоотборное устройство, газоанализатор с измерительными ячейками, снабженными датчиками, регистрирующими параметры анализируемой многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров, выбранное в качестве прототипа предлагаемого устройства.

Известен способ анализа многокомпонентной газовой смеси (патент РФ №2274855, МПК G01N 27/416, опубл. 20.04.06), включающий отбор пробы многокомпонентной газовой среды с использованием пробоотборного устройства, пропускание отобранной пробы через измерительную ячейку газоанализатора с датчиками, последующее измерение параметров многокомпонентной газовой среды с получением аналогового измерительного сигнала, регистрируемого датчиками, с преобразованием его в цифровой сигнал для передачи его в ПК.

К недостаткам аналогов относится отсутствие возможности измерения одновременно параметров температуры, влажности, давления и состава измеряемой многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами, а также возможности сравнения текущих параметров этой среды с критическими значениями их, допустимыми для конструкций данного типа.

Задачей авторов изобретения является разработка способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройства для его реализации, обеспечивающего определение состава газовых многокомпонентных смесей и других параметров этих смесей.

Технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа и устройства заключается в обеспечении возможности одновременного измерения температуры, влажности, давления и состава измеряемой многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами, а также возможности сравнения текущих параметров этой среды с критическими значениями их, допустимыми для конструкций данного типа.

Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами, включающего отбор пробы многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами с использованием пробоотборного устройства, пропускание отобранной пробы через измерительную ячейку газоанализатора с датчиками, последующее измерение параметров многокомпонентной газовой среды с получением аналогового измерительного сигнала, регистрируемого датчиками, с преобразованием его в цифровой сигнал, согласно предлагаемому способу отбор проб многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров ведут автоматически дискретно с использованием пробоотборного устройства, аналоговый измерительный сигнал получают путем регистрации показаний и селективных, и неселективных датчиков, измеряющих и содержания газовых компонентов, и температуру, и влажность, и давление многокомпонентной газовой среды, затем полученный аналоговый измерительный сигнал преобразуют в цифровой сигнал, который передают в компьютер с установленным программным обеспечением, где графически и математически обрабатывают текущие значения измеренных параметров и формируют БД из всех измеренных параметров, и сравнивают полученные результаты с БД критических значений этих параметров для каждого из анализируемых герметизированных контейнеров.

Указанные задача и технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного устройства для реализации способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами, содержащего пробоотборное устройство, газоанализатор с измерительной ячейкой, снабженной датчиками, регистрирующими параметры анализируемой многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров, в предлагаемом устройстве дополнительно в месте сопряжения пробоотборного устройства с анализируемым герметизированным контейнером установлен сменный переходной элемент, одна часть которого постоянного сечения посажена на выходной штуцер пробоотборного устройства, а противоположная часть, выполненная с ответной частью, соответствующей сечению штуцера обратного клапана какого-либо из числа анализируемых герметизированных контейнеров, посажена на штуцер обратного клапана, сменный переходной элемент, газоанализатор, выполненный переносным, измерительная ячейка газоанализатора с измерительными датчиками составляют единую пневматическую цепь с пробоотборным устройством, измерительная ячейка снабжена селективными и неселективными датчиками для измерения содержания компонентов анализируемой газовой среды и, дополнительно, селективными датчиками для измерения температуры, влажности и давления указанной среды, газоанализатор подключен посредством электрического соединения своим выходным портом к входному порту переносного компьютера с установленным программным обеспечением, реализующим алгоритм графической и математической обработки текущих значений измеренных параметров, составления базы данных (БД) текущих и БД критических значений параметров и их сравнения, все элементы единой пневмомагистрали совместно с компьютером составляют измерительно-аналитический автоматизированный комплекс.

Предлагаемый способ анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройство для его реализации поясняются следующим образом.

На фиг.1 представлен вид устройства для реализации способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами, где:

1 - контейнер с электронными приборами и обратным клапаном; 2 - датчик температуры и влажности; 3 - аналитический блок с измерительной ячейкой; 4 - блок управления; 5 - кабель-переходник; 6 - переносной компьютер; 7 - аккумуляторный блок питания; 8 - газоанализатор; 9 - пробоотборное устройство; 10 - переходное устройство; 11 - разъем для подключения зарядного устройства; 12 - разъемы для соединения газоанализатора и компьютера.

При эксплуатации удаленных объектов с токсичными и горючими газовыми компонентами возникает необходимость оперативного контроля их внутренних сред для исключения возникновения критических ситуаций, характеризующихся приближением концентраций составляющих их компонентов к критическим значениям, превышающих ДК (допустимые концентрации). Для своевременного и оперативного предотвращения подобных ситуаций в предлагаемом способе и устройстве для его реализации предусмотрено использование в составе измерительно-аналитического оборудования пробоотборного устройства со съемными переходными устройствами разного конструктивного исполнения с возможностью подключения к различным контролируемым устройствам, пропускание анализируемых проб через измерительную ячейку газоанализатора с последующим сравнением измеренных показателей с заложенной в памяти персонального компьютера (ПК) БД критических величин, позволяющим произвести корректировку состава газовой смеси.

В предлагаемом устройстве для анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров 1 с электронными приборами, содержащем пробоотборное устройство, газоанализатор с измерительной ячейкой, снабженной датчиками, регистрирующими параметры анализируемой многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров, предлагается дополнительно в месте сопряжения пробоотборного устройства с анализируемым герметизированным контейнером установить сменный переходной элемент, одна часть постоянного сечения которого посажена на входной штуцер пробоотборного устройства, противоположная часть, выполненная с ответной частью, соответствующей сечению штуцера обратного клапана какого-либо из числа анализируемых герметизированных контейнеров, посажена на штуцер обратного клапана контейнера. В предлагаемом устройстве сменный переходной элемент, газоанализатор, выполненный переносным, измерительная ячейка газоанализатора с измерительными датчиками составляют единую пневматическую цепь с пробоотборным устройством, измерительная ячейка снабжена неселективными датчиками для измерения содержания компонентов анализируемой газовой среды и селективными датчиками для измерения температуры, влажности и давления указанной среды. Газоанализатор подключен посредством электрического соединения своим выходным портом к входному порту ПК.

В ПК установлено программное обеспечение, реализующее алгоритм графической и математической обработки текущих значений измеренных параметров, составления БД текущих и БД критических значений параметров и их сравнения между собой. Предлагаемое устройство измерительно-аналитического автоматического комплекса (ИААК) представляет собой объединенные единой пневмомагистралью все элементы пневматической цепи с пробоотборным устройством, датчиками 2 и измерительной ячейкой 3 газоанализатора 8 (питаемый автономно блоком питания 7 или зарядным устройством через разъем 11) и с переносным компьютером 6. Компьютер 6 соединен разъемом 12 с газоанализатором 8. Такая система позволяет измерять текущие значения концентраций, температур, влажности, давления, сравнивать их с критическими посредством блока управления 4 и компьютера 6 и реагировать на сложившуюся ситуацию в разных анализируемых объектах.

Использование в предлагаемом ИААК набора сменных переходных элементов для подключения к контейнерам, одна часть каждого из которых выполнена с ответной частью, соответствующей сечению штуцера обратного клапана какого-либо из числа анализируемых герметизированных контейнеров, обеспечивает возможность последовательного контроля за наблюдаемыми объектами, что исключает необходимость использования для этого множества ИААК с однотипными переходными элементами и обеспечивает его универсальность.

В качестве газоанализатора в предлагаемом ИААК используется переносной комбинированный газоанализатор 8, измеряющий содержания газовых компонентов (кислород, водород) и температуру, влажность и давление среды контролируемых объектов.

Работает ИААК следующим образом. Первоначально подключают соответствующим переходным элементом 10 газоанализатор 8 к контролируемому объекту - герметизированному контейнеру 1 - через имеющийся в нем обратный клапан. Затем электрически подключают газоанализатор 8 к компьютеру 6, подают питание на компьютер 6 и газоанализатор 8. Производят измерения текущих значений параметров контролируемых сред по программам, заложенным в компьютер 6 и газоанализатор 8. В том случае, если текущее значение измеренного параметра не превышает критический порог, наблюдение за текущими параметрами анализируемой среды продолжают, а в случае превышения оператор, обслуживающий ИААК, принимает меры по корректировке состава газовой смеси.

Таким образом, использование предлагаемых способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройства для его реализации позволяет обеспечить возможность одновременного измерения параметров температуры, влажности, давления и состава измеряемой многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами, а также возможность сравнения текущих параметров этой среды с критическими значениями их, допустимыми для конструкций данного типа, без разгерметизации герметизированных контейнеров.

Возможность промышленной реализации предлагаемых способа и устройства подтверждается следующим примером.

Пример 1. В лабораторных условиях реализован предлагаемый способ на опытном образце устройства, представленного на фиг.1. В предлагаемом устройстве в качестве газоанализатора использован прибор марки ГК-ЭИ.07, в качестве переносного компьютера использован переносной ПК типа «Ноутбук», каждое переходное устройство из набора выполнено из нержавеющей стали. Опытный образец заявляемого герметизированного контейнера с электронными приборами выполнен стальным с электронными приборами в виде измерительных и регистрирующих приборов, снабженный обратным клапаном для сообщения с внешней средой. В контейнере сформирована газовая среда, содержащая воздух и водород, пары воды, при этом измерения проводили в двух случаях:

- при содержании водорода, значительно меньшем нижнего предела горючей концентрации (0,1% объемн.),

- при содержании водорода, равном нижнему пределу горючей концентрации (4% объемн.).

Как показали эксперименты, использование предлагаемых способа для анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройства для его реализации обеспечивает технический результат, заключающийся в обеспечении возможности одновременного измерения температуры, влажности, давления и состава измеряемой многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами, а также возможности сравнения текущих параметров этой среды с их критическими значениями, допустимыми для конструкций данного типа.

Использование: область анализа газовых сред для определения их компонентного состава и устройства измерительно-аналитических комплексов, с помощью которых они определяются. Задача: разработка способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами и устройства для его реализации, обеспечивающего определение состава газовых многокомпонентных смесей и других параметров этих смесей. Изобретение заключается в том, что осуществляют отбор проб многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров дискретно с использованием пробоотборного устройства, аналоговый измерительный сигнал получают путем регистрации показаний и селективных, и неселективных датчиков, измеряющих и содержания газовых компонентов, и температуру, и влажность, и давление многокомпонентной газовой среды, затем полученный аналоговый измерительный сигнал преобразуют в цифровой сигнал, который передают в компьютер с установленным программным обеспечением, где графически и математически обрабатывают текущие значения измеренных параметров и формируют базы данных из всех измеренных параметров, и сравнивают полученные результаты с базами данных критических значений этих параметров для каждого из анализируемых герметизированных контейнеров. Указанный способ реализуется при помощи устройства, содержащего датчики, позволяющие измерить указанные выше параметры, и компьютер, позволяющий обработать результаты измерений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами, включающий отбор пробы многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами с использованием пробоотборного устройства, пропускание отобранной пробы через измерительную ячейку газоанализатора с датчиками, последующее измерение параметров многокомпонентной газовой среды с получением аналогового измерительного сигнала, регистрируемого датчиками, с преобразованием его в цифровой сигнал, отличающийся тем, что отбор проб многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров ведут автоматически дискретно с использованием пробоотборного устройства, аналоговый измерительный сигнал получают путем регистрации показаний и селективных, и неселективных датчиков, измеряющих и содержания газовых компонентов, и температуру, и влажность, и давление многокомпонентной газовой среды, затем полученный аналоговый измерительный сигнал преобразуют в цифровой сигнал, который передают в компьютер с установленным программным обеспечением, где графически и математически обрабатывают текущие значения измеренных параметров и формируют БД из всех измеренных параметров, и сравнивают полученные результаты с БД критических значений этих параметров для каждого из анализируемых герметизированных контейнеров.

2. Устройство для реализации способа анализа многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров с электронными приборами по п.1, содержащее пробоотборное устройство, газоанализатор с измерительной ячейкой, снабженными датчиками, регистрирующими параметры анализируемой многокомпонентной газовой среды герметизированных контейнеров, отличающееся тем, что дополнительно в герметизированном контейнере установлен сменный переходной элемент, одна часть которого постоянного сечения посажена на входной штуцер пробоотборного устройства, а противоположная часть, выполненная с ответной частью, соответствующей сечению штуцера обратного клапана какого-либо из числа анализируемых герметизированных контейнеров, посажена на штуцер обратного клапана контейнера, сменный переходной элемент, газоанализатор, выполненный переносным, измерительная ячейка газоанализатора с измерительными датчиками составляют единую пневматическую цепь с пробоотборным устройством, измерительная ячейка снабжена селективными и неселективными датчиками для измерения содержания компонентов анализируемой газовой среды и, дополнительно, селективными датчиками для измерения температуры, влажности и давления указанной среды, газоанализатор подключен посредством электрического соединения своим выходным портом к входному порту переносного компьютера с установленным программным обеспечением, реализующим алгоритм графической и математической обработки текущих значений измеренных параметров, составления БД текущих и БД критических значений параметров и их сравнения, все элементы единой пневмомагистрали совместно с компьютером составляют измерительно-аналитический автоматизированный комплекс.