ГИГРОМЕТР Российский патент 2018 года по МПК G01N25/56 G01N27/42 

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах при измерении объемной доли влаги в газах с повышенным содержанием паров масла.

Для измерения объемной доли влаги в гигрометре используется кулонометрическая ячейка (КЯ). При измерении объемной доли влаги анализируемый газ поступает в КЯ. Расход газа через КЯ поддерживается постоянным с помощью стабилизатора расхода газа, который соединен с КЯ последовательно. Влага, содержащаяся в анализируемом газе, поглощается пленкой сорбента, расположенной между электродами КЯ, и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам КЯ, подвергается электролизу.

Суммарный ток I₀ электролиза в КЯ при постоянном расходе пропорционален объемной доле влаги, содержащейся в анализируемом газе и определяется по формуле

где - объемная доля влаги в анализируемом газе, млн^-1;

- электрохимический эквивалент воды;

Q - расход газа, см³/мин;

I₀ - ток электролиза КЯ, мкА.

Одним из основных требований к КЯ является обеспечение практически полного поглощения влаги из проходящего через нее потока анализируемого газа. Только при выполнении этого условия кулонометрические гигрометры обеспечивают высокую точность измерения. Однако в процессе эксплуатации активная поверхность сорбента с течением времени может уменьшаться вследствие загрязнения, чаще всего парами масла. В эксплуатационной документации на все кулонометрические гигрометры введено ограничение по содержанию паров масел в анализируемом газе.

Серийно выпускаемые гигрометры используют кулонометрическую ячейку (авторское свидетельство СССР №448774, МПК G01N 27/02), выполненную секционно из двух частей, рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале корпуса ячейки последовательно одна за другой. При нормальной работе рабочей части, т.е. когда она захватывает всю влагу из анализируемого газа, в контрольную часть поступает сухой газ. В это время в контрольной части практически отсутствует электролиз. При загрязнении кулонометрической ячейки парами масла в первую очередь уменьшается активная поверхность сорбента рабочей части, а у контрольной части появляется ток электролиза, что ведет к неполному поглощению влаги из проходящего через нее потока анализируемого потока газа. Для определения работоспособности кулонометрической ячейки в гигрометре предусмотрен режим «КОНТРОЛЬ», позволяющий оперативно определять полноту поглощения влаги кулонометрической ячейкой из проходящего через нее потока анализируемого газа. Значение полноты поглощения влаги кулонометрической ячейки нормируются в ГОСТ Р 8.758-2011 ГИГРОМЕТРЫ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЕ.

Основным недостатком при измерении объемной доли влаги в газах с превышенным содержанием паров масла кулонометрическим гигрометром является уменьшение точности измерения.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения объемной доли влаги в газах с повышенным содержанием паров масел.

Поставленная цель достигается в гигрометре, использующем кулонометрическую ячейку, в которой влага поглощается сорбентом и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, подвергается электролизу. В процессе электролиза влаги всегда возникает некоторая разность потенциалов между электродами, направленная противоположно той, которую прикладываем от внешнего источника. Это явление называется поляризацией, при этом один электрод кулонометрической ячейки будет иметь положительный потенциал, а другой - отрицательный. При уменьшении полноты поглощения влаги кулонометрической ячейкой требуется восстановление активной поверхности сорбента путем электрохимической очистки поверхностного слоя электродов кулонометрической ячейки от примесей паров масла и удаления с межэлектродного пространства кулонометрической ячейки, накопленных за время работы мелкодисперсных частиц масла. Для восстановления активной поверхности сорбента кулонометрической ячейки, покрытой пленкой масла, достаточно изменить полярность включения источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки извне, при этом произойдет изменение полярности потенциалов поляризации ячейки, что сопровождается кратковременным броском тока (вскипание сорбента) в межэлектродном пространстве кулонометрической ячейки, который разрушает целостность пленки масла, покрывающей сорбент, тем самым восстанавливает активную поверхность сорбента, а гигрометр восстанавливает точность измерения.

На чертеже представлен гигрометр, имеющий возможность восстановления активной поверхности сорбента кулонометрической ячейки. Он состоит из кулонометрической ячейки с сорбентом 1, находящимся между электродами кулонометрической ячейки, выполненной секционно из двух частей - рабочей 2 и контрольной 3, расположенных во внутреннем канале корпуса 4 ячейки последовательно одна за другой, стабилизатора расхода газа 5, микроамперметра 6, кнопки «Контроль» 7, тумблера «Восстановление» 8, источника постоянного тока 9.

Гигрометр работает следующим образом. Анализируемый газ с повышенным содержанием паров масла подается на пневматический штуцер ВХОД ГАЗА гигрометра и поступает в рабочую часть кулонометрической ячейки, где происходит поглощение влаги сорбентом и под действием приложенного источника постоянного напряжения к электродам кулонометрической ячейки происходит электролиз поглощенной влаги, в результате электролиза на электродах возникает напряжение поляризации, по мере работы гигрометра идет медленное покрытие сорбента ячейки парами масла, что ведет к уменьшению поглощаемости влаги кулонометрической ячейкой, это уменьшение поглощаемости влаги в рабочей части определяют по увеличению тока электролиза в контрольной части кулонометрической ячейки путем кратковременного разрыва электрического соединения рабочей и контрольной частей кулонометрической ячейки кнопкой «Контроль». Величина тока в контрольной части кулонометрической ячейки ограничена эксплуатационной документацией и при превышении этого значения оператор должен перевести тумблер SA1 в положение «Восстановление». При этом меняется полярность напряжения питания кулонометрической ячейки, что ведет к изменению полярности напряжения поляризации, которое сопровождается кратковременным броском тока электролиза, что приводит к разрушению целостности пленки, покрывающей сорбент, и восстановлению работоспособности кулонометрической ячейки. Анализируемый газ через ВЫХОД ГАЗА сбрасывается в атмосферу.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах. Заявленный гигрометр, состоящий из кулонометрической ячейки, выполненной секционно, из двух частей - рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале корпуса ячейки последовательно одна за другой, стабилизатора расхода газа, микроамперметра, кнопки «Контроль», источника постоянного тока. отличается тем, что с целью повышения точности измерения объемной доли влаги в газах с повышенным содержанием паров масел гигрометр имеет режим восстановление, позволяющий восстанавливать работоспособность кулонометрической ячейки без прекращения проведения анализа. Дополнительно гигрометр оснащен функцией ВОССТАНОВЛЕНИЕ, что позволяет сохранять точность измерений объемной доли влаги в газах с повышенным содержанием паров масла без прекращения проведения анализа. Технический результат - повышение точности измерения объемной доли влаги в газах с повышенным содержанием паров масел. 1 ил.

Гигрометр, состоящий из кулонометрической ячейки, выполненной секционно, из двух частей - рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале корпуса ячейки последовательно одна за другой, стабилизатора расхода газа, микроамперметра, кнопки «Контроль», тумблера «Восстановление», источника постоянного тока, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения объемной доли влаги в газах с повышенным содержанием паров масел гигрометр имеет режим восстановление, позволяющий восстанавливать работоспособность кулонометрической ячейки без прекращения проведения анализа.