КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ГИГРОМЕТР Российский патент 2022 года по МПК G01N25/66 

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах, предназначенных для измерения температуры точки росы (ТТР_в) в природном газе по воде.

Кулонометрические гигрометры, предназначенные для измерения объемной доли влаги в газах путем извлечения ее из анализируемого газа и последующего измерения тока электролиза этой влаги в кулонометрической ячейке.

Кулонометрический гигрометр относится к сорбционным гигрометрам по ГОСТ P 53763-2009 «ГАЗЫ ГОРЮЧИЕ ПРИРОДНЫЕ. Определение температуры точки росы по воде». В основу работы гигрометра положен метод поглощения паров воды из известного объема горючего природного газа (ГГП) пленкой оксида фосфора с одновременным электролитическим разложением образующихся полифосфорных кислот и измерением значения тока электролиза, являющейся мерой содержания паров воды.

Поглощение паров воды и ее разложение происходит в кулонометрической ячейке которая работает следующим образом.

Анализируемый газ ГГП поступает в кулонометрическую ячейку. Расход газа через ячейку поддерживается постоянным с помощью стабилизатора расхода газа, который соединен с ячейкой последовательно.

Пары воды, содержащиеся в ГГП, поглощаются пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, подвергается электролизу.

Суммарный ток I₀ электролиза в кулонометрической ячейке 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 - общий ток электролиза кулонометрической ячейки, мкА.

Для нормальной работы кулонометрической ячейки разработана пневматическая схема, применяемая в кулонометрическом гигрометре типа БАЙКАЛ, представленная на Фиг. 1. Схема состоит из стабилизатора давления газа СДГ 1, блока измерения 2, кулонометрической ячейки 3, стабилизатора расхода газа 4 и работает следующим образом: на входной штуцер «ВХОД ГАЗА» подается анализируемый газ ГГП, поступающий в стабилизатор давления газа, который понижает давление. Далее анализируемый газ поступает в кулонометрическую ячейку в которой происходит поглощение паров воды пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки и расположенного в блоке измерений, поглощенные пары воды подвергаются электролизу.

По суммарному току электролиза в блоке измерений по формуле 1 определяется объемная доля влаги в ГГП в млн^-1. Для получения результата температуры точки росы ГГП по воде необходимо знать абсолютное давление ГГП, перевести показание гигрометра млн^-1 во влагосодержание мг/м³ по методу, изложенному в ISO 18453, а затем использую ГОСТ P 53763-2009 только тогда можно получить результат температуры точки росы ГГП.

Недостатком данного метода измерения температуры точки росы ГГП является то, что измерение ТТР_в кулонометрической ячейкой проводится при пониженном давлении, а не при входном давлении ГГП, что приводит к искажению измерений.

Целью настоящего изобретения является измерение температуры точки росы ГГП кулонометрической ячейкой при входном давлении ГГП.

Поставленная цель достигается тем, что в кулонометрическом гигрометре применяется другая пневматическая схема.

На Фиг. 2 представлена пневматическая блок-схема кулонометрического гигрометра, предназначенного для измерения ТТР_в в ГГП по воде. Она содержит переменное пневмосопротивление 5, блок измерений 2, кулонометрическую ячейку 3, измеритель абсолютного давления с электрическим выходом 6, стабилизатор давления газа 1, стабилизатор расхода газа 4.

Гигрометр работает следующим образом. Анализируемый газ ГГП через штуцер ВХОД ГАЗА поступает в кулонометрическую ячейку в которой происходит поглощение паров воды пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки и расположенного в блоке измерений, поглощенные пары воды подвергаются электролизу. По суммарному току электролиза в блоке измерений по формуле 1 определяется объемная доля влаги в млн^-1 переводится в мг/м³ по ISO 18453, используя электрический сигнал измерителя абсолютного давления, пересчитывается по ГОСТ P 53763-2009 и выводит на табло показания температуры точки росы по воде в °С. Переменное сопротивление предназначено для улучшения динамических характеристик гигрометра.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах, предназначенных для измерения температуры точки росы (ТТР_в) в природном газе по воде. Кулонометрический гигрометр, имеющий пневматическую схему, состоит из переменного пневмосопротивления, блока измерений, кулонометрической ячейки, измерителя абсолютного давления с электрическим выходом, стабилизатора давления газа, стабилизатора расхода газа. Кулонометрическая ячейка последовательно соединена со стабилизатором давления газа и стабилизатором расхода газа, при этом гигрометр выполнен с возможностью подачи анализируемого газа через штуцер в кулонометрическую ячейку, выполненную с возможностью подачи напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, расположенного в блоке измерений. Техническим результатом является повышение точности измерений. 2 ил.

Кулонометрический гигрометр, имеющий пневматическую схему, состоящую из переменного пневмосопротивления, блока измерений, кулонометрической ячейки, измерителя абсолютного давления с электрическим выходом, стабилизатора давления газа, стабилизатора расхода газа, отличающийся тем, что кулонометрическая ячейка последовательно соединена со стабилизатором давления газа и стабилизатором расхода газа, при этом гигрометр выполнен с возможностью подачи анализируемого газа через штуцер в кулонометрическую ячейку, выполненную с возможностью подачи напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, расположенного в блоке измерений.