Система контроля концентрации водорода и кислорода в газовых средах Российский патент 2023 года по МПК G01N27/417 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения концентрации водорода и кислорода в атмосфере защитной гермооболочки водо-водяного энергетического реактора (ВВЭР), а также в газовых средах ядерных энергетических установок различного типа.

Из уровня техники известны устройства и системы для определения концентрации водорода и кислорода в газовых средах (RU2293972, RU2525643, RU2536315, RU2602757), которые предназначены для работы в составе систем, обеспечивающих водородную безопасность на объектах атомной энергетики, в частности в помещениях защитной гермооболочки водо-водяных энергетических реакторов. В известных технических решениях для контроля концентрации водорода и кислорода используются датчики с чувствительными элементами (сенсорами) на основе твердых электролитов (из оксидной керамики и др.), а также для контроля концентрации водорода используются датчики с водородочувствительными элементами (ВЧЭ) резистивного типа, например палладий-серебрянного состава и др. (проволока, резистивная паста и т.п.).

Общим недостатком известных технических решений является то, что они не обеспечивают такого требуемого технического показателя, как достоверность получаемых результатов измерения концентрации водорода и/или кислорода, в частности, во всех решениях отсутствуют технические средства, позволяющие оперативно диагностировать техническое состояние датчиков водорода и/или кислорода, а, следовательно, и системы в целом, что снижает достоверность и точность получаемых результатов измерения системой концентраций водорода и/или кислорода, следствием чего является снижение взрывобезопасной эксплуатации ядерной энергетической установки.

Наиболее близким по технической сущности к предложенной системе является принятая за прототип система контроля кислорода и водорода в газовых средах (RU 2493560, опубликовано 20.09.2013 г.), которая содержит измерительную часть (газоанализатор), представлящую собой канал, выполненный в виде металлической разъемной конструкции, в полости которой снизу вверх размещены входной датчик водорода, каталитически активный элемент, выходной датчик водорода, датчик кислорода и второй каталитически активный элемент, а на внешней боковой поверхности трубы размещены электрические нагреватели. Сенсоры датчиков газоанализатора и нагреватели соединены с гермопроходкой в защитной гермооболочке реакторной установки (РУ) кабельными электрическими линиями связи, такие же линии связи проложены от гермопроходки до входных цепей системы регистрации и управления, размещенной в служебном помещении свободного доступа персонала.

Недостатком системы-прототипа является отсутствие в ее составе технических средств оперативного диагностирования технического состояния датчиков водорода и кислорода, что снижает достоверность и точность получаемых результатов системы.

Другим недостатком системы-прототипа является то, что в её структуре используются длинные кабельные линии связи для передачи низковольтовых (милливольтовый диапазон) сигналов от датчиков водорода и кислорода до системы регистрации и управления (длина линий связи от датчиков водорода и кислорода до гермооболочки реакторной установки и от гермооболочки реакторной установки до системы регистрации и управления может достигать 200 м и более), что является источником ослабления передаваемых сигналов и существенно снижает точность измерения концентраций водорода и кислорода в газовых средах, особенно в области малых концентраций. Кроме того, длинные аналоговые линии связи усложняют технологичность монтажа/демонтажа и вносят ощутимый вклад в стоимость системы.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в устранении указанных недостатков, а именно, в создании технических средств оперативного диагностирования технического состояния датчиков водорода и кислорода в процессе эксплуатации системы и в оптимизации структуры системы.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности и точности измерения концентрации водорода и/или кислорода в газовых средах.

Технический результат достигается системой контроля концентрации водорода и кислорода в газовых средах, содержащей газоанализатор, включающий установленные в канале входной датчик водорода, входной каталитически активный элемент, выходной датчик водорода, датчик кислорода и выходной каталитически активный элемент, и средство регистрации и управления, соединенное с датчиками кислорода и водорода электрическими линиями связи, в которой, согласно изобретению, каждый из датчиков кислорода и водорода снабжен устройством климатического и/или электрического воздействия, средство регистрации и управления включает блок модулей преобразователей и соединенное с ним вычислительное устройство, блок модулей преобразователей включает программно-управляемые модули усилителей-преобразователей, каждый из которых соединен своими выводами электрическими линиями связи с соответствующим датчиком и с вычислительным устройством, и программно-управляемые модули диагностирования, каждый из которых соединен своими выводами с соответствующим устройством климатического и/или электрического воздействия и с вычислительным устройством.

В качестве датчика кислорода предпочтительно использовать датчик на основе твердых электролитов, при этом устройство климатического и/или электрического воздействия представляет собой электронагреватель.

Возможно в качестве датчиков водорода использовать датчики на основе твердых электролитов, при этом устройства климатического и/или электрического воздействия представляют собой электронагреватели.

Но предпочтительнее в качестве датчиков водорода использовать датчики резистивного типа, при этом устройства климатического и/или электрического воздействия представляют собой задатчики электрического тока.

Кроме того, предлагается в качестве электрических линий связи, соединяющих датчики кислорода и водорода с программно-управляемыми модулями усилителей-преобразователей, использовать аналоговые кабельные линии связи.

Также в качестве электрических линий связи, соединяющих устройства климатического и/или электрического воздействия с программно-управляемыми модулями диагностирования, предлагается использовать аналоговые кабельные линии связи.

При этом целесообразно выполнить аналоговые кабельные линии связи экранированными.

Также предпочтительно выполнить аналоговые кабельные линии связи, соединяющие датчики водорода с программно-управляемыми модулями усилителей-преобразователей, четырехпроводными.

Кроме того, предлагается в качестве электрической линии связи, соединяющей выводы программно-управляемых модулей усилителей-преобразователей и программно-управляемых модулей диагностирования с вычислительным блоком, использовать информационную цифровую линию связи.

При этом информационная цифровая линия связи может быть выполнена из экранированного кабеля типа «витая пара» или оптоволоконного кабеля.

При использовании системы в реакторной установке предлагается газоанализатор расположить в защитной гермооболочке, а блок модулей преобразователей расположить в непосредственной близости от выхода гермопроходки, через которую проходят аналоговые кабельные линии связи, для существенного уменьшения длины кабельных линий.

При этом целесообразно снабдить аналоговые кабельные линии связи разъемными соединениями, расположенными внутри защитной гермооболочки.

На фиг. 1 схематично представлена блок-схема системы контроля концентрации водорода и кислорода (СККВ) в газовых средах.

На блок-схеме приняты следующие обозначения и сокращения: 1 - газоанализатор; 2 - канал; 3 - входной датчик водорода; 4 - входной каталитически активный элемент (КАЭ); 5 - выходной датчик водорода; 6 - датчик кислорода; 7 - выходной каталитически активный элемент (КАЭ); 8 - разъемные соединения; 9 - блок модулей преобразователей (БМП); 10 - устройство климатического и/или электрического воздействия на датчик кислорода (УКВК); 11 - электрическая аналоговая кабельная линия связи (КЛС) подключения УКВК 10 к программно-управляемому модулю диагностирования датчика кислорода (ПУМДК); 12 - ПУМДК; 13 - устройства климатического и/или электрического воздействия на датчик водорода (УКВВ); 14 - КЛС подключения УКВВ к программно-управляемым модулям диагностирования датчиков водорода (ПУМДВ); 15 - аналоговая КЛС подключения датчика кислорода; 16 - программно-управляемые модули усилителей-преобразователей (ПУМУП); 17 - ПУМДВ; 18 - аналоговые КЛС подключения датчиков водорода; 19 - КЛС подключения датчиков водорода к УКВВ; 20 - информационная цифровая линия связи (ЦЛС); 21 - вычислительное устройство (ВУ); 22 - служебное помещение свободного доступа персонала реакторной установки; 23 - защитная гермооболочка; 24 - гермопроходка.

Система контроля концентрации водорода и кислорода в газовых средах СККВ выполнена следующим образом.

В помещении защитной гермооболочки 23 реакторной установки (далее гермооболочка) размещен газоанализатор 1. Газоанализатор 1 имеет канал 2, выполненный в виде металлической разъемной конструкции. В полости канала 2 снизу вверх установлен входной датчик 3 водорода, входной каталитически активный элемент (КАЭ) 4, выходной датчик 5 водорода, датчик 6 кислорода и выходной КАЭ 7. Каждый датчик 3, 5 водорода и датчик 6 кислорода оснащен соответствующим нагревателем (на схеме не показаны), обеспечивающим требуемый штатный температурный режим функционирования соответственно датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода. На боковой поверхности канала 2 напротив КАЭ 4 и 7 размещены, соответственно, нагреватели (на схеме не показаны), обеспечивающие требуемый штатный температурный режим функционирования КАЭ 4 и 7.

Средство регистрации и управления включает блок 9 модулей преобразователей (БМП), осуществляющий функцию регистрации, и соединенное с ним вычислительное устройство 21 (ВУ) (промышленный компьютер), осуществляющее функцию управления.

БМП 9 размещен в непосредственной близости от выхода гермопроходки 24 из гермооболочки 23 и включает программно-управляемые модули 16 усилителей-преобразователей (ПУМУП), программно-управляемый модуль 12 диагностирования датчика 6 кислорода (ПУМДК), программно-управляемые модули 17 диагностирования датчиков 3, 5 водорода (ПУМДВ).

Выходы датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода, с помощью КЛС 18 и 15, соответственно, в состав которых входят разъемные соединения 8 (коробки коммутационные, разъемы и т.п.) и соответствующие контакты гермопроходки 24, соединены с входами ПУМУП 16 из состава БМП 9. УКВК 10 датчика 6 кислорода подключен с помощью КЛС 11, включая разъемные соединения 8 и соответствующие контакты гермопроходки 24, к выходу ПУМДК 12. Датчики 3, 5 водорода подключены с помощью КЛС 19 к выходам УКВВ 13. УКВВ 13 с помощью КЛС 14, включая разъемные соединения 8 и соответствующие контакты гермопроходки 24, подключены к выходам ПУМДВ 17.

В качестве датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода могут быть использованы датчики на основе твердых электролитов. Для датчиков на основе твердых электролитов используют устройство климатического воздействия, которое может представлять собой электронагреватель, или средство создания повышенного давления или повышенной влажности. Также возможно в качестве датчиков водорода 3, 5 использовать датчик резистивного типа. В этом случае используют устройство электрического воздействия, а именно, задатчик электрического тока.

В данном примере использован предпочтительный вариант, в котором использованы датчики 3, 5 водорода резистивного типа, а в качестве УКВВ 13 использованы задатчики электрического тока. При этом в качестве датчика 6 кислорода использован датчик на основе твердого электролита, а в качестве УКВК 10 использован электронагреватель.

Выходы ПУМУП 16, ПУМДК 12, ПУМДВ 17 из состава БМП 9 с помощью информационной цифровой линии связи (ЦЛС) 20 подсоединены к вычислительному устройству 21, установленному в удаленном от гермопроходки 24 гермооболочки 23 на расстояние до 200 м и более служебном помещении 22 свободного доступа персонала реакторной установки.

Аналоговые КЛС 11, 14, 15, 18, 19 выполнены экранированными проводами, при этом экраны проводов соединены с электрическими цепями ПУМУП 16, ПУМДК 12, ПУМДВ 17 из состава БМП 9, имеющими нулевой потенциал. Экранирование КЛС обеспечивает повышенную помехозащищенность при передаче аналоговых сигналов от датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода на входы ПУМУП 16, что влияет на повышение точности измерения концентрации водорода и/или кислорода. Четырехпроводные КЛС 18 обеспечивают повышенную точность передачи низковольтовых (милливольтовый диапазон) аналоговых сигналов от датчиков 3, 5 водорода к входам ПУМУП 16, так как исключается влияние сопротивления линии связи, что характерно для двухпроводной и трехпроводной линий связи. Информационная ЦЛС 20 (до 200 м и более) выполнена, предпочтительно, экранированным оптоволоконным кабелем. Можно также использовать провода типа «витая пара» и др., но оптоволоконные кабели обладают повышенной помехозащищенностью, что оказывает существенное влияние на точность измерения концентрации водорода и/или кислорода.

Система СККВ работает следующим образом.

Принцип действия датчиков 3, 5 водорода с водородочувствительным элементом (ВЧЭ) резистивного типа палладий-серебряного состава основан на свойстве проводника (проволоки, пасты и т.п.) поглощать водород из анализируемой газовой среды и изменять (увеличивать/уменьшать) свое электрическое сопротивление. Количество поглощенного водорода пропорционально его парциальному давлению, а, следовательно, объемной концентрации водорода газовой среды. Таким образом, для условий (температура, давление, паросодержание среды и др.) режима штатного функционирования датчиков 3,5 водорода резистивного типа величине объемной концентрации водорода (Сводор, %) в газовой среде соответствует определенное значение сопротивления датчиков 3,5 водорода с ВЧЭ (Rвчэ, ом). Потенциал (Uвчэ, В), снимаемый с Rвчэ, определяется выражением

где I₁ – заданное значение тока, подаваемое в токозадающую цепь ВЧЭ резистивного типа с выхода ПУМУП 16, мА.

Концентрация водорода (Сводор, %) определяется выражением

Принцип действия датчика 6 кислорода, кислородочувствительным элементом (КЧЭ) которого является, например, гальваническая концентрационная ячейка (ГКЯ) на основе твердого электролита из частично стабилизированного диоксида циркония, основан на изменении величины выходного потенциала (э.д.с.) ГКЯ в зависимости от парциального давления, а, следовательно, объемной концентрации кислорода газовой среды. Таким образом, для условий (температура, давление, паросодержание среды и др.) режима штатного функционирования датчика 6 кислорода на основе твердоэлектролитной ГКЯ величине объемной концентрации кислорода (Скислор, %) в газовой среде соответствует определенное значение потенциала (Uкчэ, В) на выходе ГКЯ.

Концентрация кислорода (Скислор, %) определяется выражением

На этапе работ, перед вводом СККВ в эксплуатацию, проводится нормирование (калибровка) зависимостей концентраций водорода и кислорода, определяемых выражениями вида (2), (3) датчиков 3, 5 водорода, датчика 6 кислорода газоанализатора 1 для всех режимов работы РУ ВВЭР (от режима нормальной эксплуатации до режима запроектной аварии) с учетом изменения рабочих температур от 0 до 750 ºС, давления до 0,7 МПа, паросодержания до 100% и др.

Нормирование (калибровка) точностных характеристик датчиков 3,5 водорода и датчика 6 кислорода осуществляется с помощью образцовых (поверочных) газовых смесей (ПГС), подводимых в нижнюю (входную) часть канала 2 газоанализатора 1. Конвективный процесс прохождения ПГС через ВЧЭ датчиков 3, 5 водорода, КЧЭ датчика 6 кислорода, КАЭ 4,7 обеспечивается индивидуальными нагревателями (на схеме не показаны) датчиков 3, 5, 6 и КАЭ 4, 7.

Выходной нормированный сигнал (Uвчэ вх) от входного датчика 3 водорода по аналоговой КЛС 18 поступает на вход ПУМУП 16 для усиления, преобразования, регистрации и дальнейшей передачи без потерь сигнала с выхода ПУМУП 16 по ЦЛС 20 в ВУ 21 для вычисления значения концентрации водорода (Cводор вх) в «исходной» газовой среде, поступившей во входную часть канала 2 газоанализатора 1.

Выходной нормированный сигнал (Uвчэ вых) от выходного датчика 5 водорода и выходной нормированный сигнал (Uкчэ) от датчика 6 кислорода канала 2 газоанализатора 1 формируются с учетом рекомбинации водорода/кислорода на КАЭ 4,7, выполненных, например, из высокопористых ячеичных материалов с нанесенным на их поверхность платиновым покрытием и др. Сигналы Uвчэ вых и Uкчэ по аналоговым КЛС 18 и КЛС 15, соответственно, поступают на входы ПУМУП 16 для усиления, преобразования, регистрации и дальнейшей передачи без потерь сигнала с выхода ПУМУП 16 по ЦЛС 20 в ВУ 21 для вычисления значений концентраций водорода и кислорода, соответственно, Cводор вых и Cкислор в выходной части канала 2 газоанализатора 1.

Таким образом, для датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода при штатном функционировании в составе газоанализатора 1 установлены вполне определенные нормированные (калибровочные) зависимости, определяемые выражениями (1), (2), (3).

Диагностирование технического состояния датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода перед вводом СККВ в эксплуатацию для режимов штатного функционирования осуществляется путем регистрации изменений (увеличения/уменьшения) потенциалов на выходах датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода и вычислений величины изменений (увеличения/уменьшения) в показаниях СККВ при кратковременном периодическом воздействии на чувствительные элементы датчиков 3, 5, 6 водорода и кислорода некоторых внешних факторов.

Для датчиков 3, 5 водорода наряду с возможным применением диагностического внешнего дополнительного воздействия, например климатического характера (изменение температуры, или влажности, или давления и др.), предпочтительно, подать в токозадающие цепи ВЧЭ резистивного типа по аналоговой КЛС 19 токовые сигналы (I₂, мА) с выходов УКВВ 13.

Нормированным значениям Rвчэ вх норм и Rвчэ вых норм соответствуют нормированные значения изменений потенциалов ∆Uвчэ вх норм = I₂×Rвчэ вх норм, ∆Uвчэ вых норм = I₂×Rвчэ вых норм и, следовательно, получаем нормированное изменение концентраций входного и выходного датчиков 3, 5 водорода ∆Сводор вх норм = f (∆Uвчэ вх норм), ∆Сводор вых норм = f (∆Uвчэ вых норм).

Для датчика 6 кислорода предпочтительно в качестве диагностического внешнего дополнительного фактора применить температурное воздействие на КЧЭ с помощью электронагревателя 10, подключенного аналоговой КЛС 11 к выходу ПУМДК 12. Нормированному значению изменения потенциала (э.д.с.) ∆Uкчэ норм соответствует нормированное изменение концентрации датчика 6 кислорода ∆Скислор норм = f (∆Uкчэ норм).

Диагностирование технического состояния датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода в процессе эксплуатации СККВ для всех режимов штатного функционирования основывается на регистрации величин изменений (увеличения/уменьшения) потенциалов ∆Uвчэ вх изм, ∆Uвчэ вых изм, снимаемых с ВЧЭ датчиков 3, 5 водорода и изменений (увеличения/уменьшения) потенциала ∆Uкчэ изм, снимаемого с КЧЭ датчика 6 кислорода, вычисления соответствующих эксплуатационных величин изменений концентраций водорода входного и выходного датчиков 3, 5 водорода ∆Сводор вх изм, ∆Сводор вых изм и изменения концентрации кислорода ∆Скислор изм датчика 6 кислорода и сравнения полученных данных в процессе эксплуатации СККВ с нормированными значениями, полученными до начала эксплуатации СККВ.

Поскольку вычисление конечных величин концентраций водорода и кислорода производится в ВУ 21 с учетом потенциалов, снимаемых с ВЧЭ датчиков 3, 5 водорода и потенциала, снимаемого с КЧЭ датчика 6 кислорода, передаваемых по аналоговым КЛС 18, 15 на входы ПУМУП 16, а с выходов ПУМУП 16 по ЦЛС 20 до ВУ 21, то можно сделать вывод, что на основе технического состояния (работоспособности) датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода газоанализатора 1 строится диагностика работоспособности системы СККВ в целом.

Считается, что система в целом сохраняет исходные точностные характеристики, если выполняются условия

| ∆Сводор вх изм - ∆Сводор вх норм | ≤ ±σ₁;

| ∆Сводор вых изм - ∆Сводор вых норм | ≤ ±σ₂;

| ∆Скислор изм - ∆Скислор норм | ≤ ±σ₃,

где σ_1, σ_2, σ₃ - статистически значимые величины погрешности измерения ∆Сводор вх изм, ∆Сводор вых изм, ∆Скислор изм, соответственно. Величины σ_1, σ_2, σ₃ определяются по результатам многократных измерений, соответственно, ∆Сводор вх норм, ∆Сводор вых норм, ∆Скислор норм на этапе испытаний или на начальной стадии перед вводом системы в эксплуатацию.

При снятии кратковременного «диагностического» воздействия на ВЧЭ датчиков 3, 5 водорода и КЧЭ датчика 6 кислорода, система продолжает функционировать в штатном режиме.

В случае применения датчиков 3, 5 водорода на основе твердых электролитов, диагностика их технического состояния проводится с применением дополнительного нагрева чувствительного элемента, аналогично принципу диагностирования датчика 6 кислорода.

Таким образом, предложенные технические решения по организации оперативного диагностирования технического состояния датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода, а также технические решения по оптимизации структуры системы позволили достигнуть следующего результата:

1) повышение достоверности результатов измерения концентрации водорода и/или кислорода достигнуто за счет:

- введения устройств климатического и/или электрического воздействия УКВВ 13 и УКВК 10 на датчик 3, 5 водорода и датчик 6 кислорода для обеспечения их оперативного диагностирования;

2) повышение точности измерения концентрации водорода и/или кислорода достигнуто за счет:

- оптимизации структуры и обеспечения помехозащищенности системы;

- применения в качестве регистратора сигналов датчиков 3, 5 водорода и датчика 6 кислорода блока модулей преобразователей БМП 9 с цифровой формой выходного сигнала, что позволило объединить в самостоятельный конструктив отдельные программно-управляемые устройства ПУМПУ 16, ПУМДК 12, ПУМДВ 17, обеспечив тем самым автономность БМП 9, позволяющую разместить БМП 9 в непосредственной близости к выходу гермопроходки 24 из защитной гермооболочки 23 реакторной установки ВВЭР, что, в свою очередь, позволило уменьшить длину аналоговых КЛС 11, 14, 15, 18 и, за счет этого, снизить ослабление сигналов в них, передаваемых от датчиков 3, 5, 6 водорода и/или кислорода к входам ПУМПУ 16;

- замены длинных аналоговых КЛС на комбинированные линии связи, состоящие из существенно (в разы) укороченных аналоговых КЛС 11, 14, 15, 18, а также ЦЛС 20, выполненной, предпочтительно, оптоволоконным кабелем, в которой не происходит ослабления сигналов, что позволяет передавать сигналы на любые расстояния без искажения с цифрового выхода БМП 9 на вход ВУ 21, что существенно влияет на снижение погрешности вычислений значений концентрации водорода и/или кислорода;

- применения в качестве устройства управления работой системы вычислительного устройства ( ВУ) 21;

- применения экранировки аналоговых КЛС 11, 14, 15, 18, 19 и ЦЛС 20;

- применения четырехпроводной КЛС 18 для передачи аналоговых сигналов от ВЧЭ резистивного типа датчиков 3, 5 водорода к входам ПУМПУ 16;

- проведения периодического в автоматическом и/или ручном режиме контроля сохранности/несохранности исходных технических характеристик системы, полученных на этапе ввода системы в эксплуатацию, исключающего эксплуатацию системы при наличии отклонений точностных параметров от допустимых пределов.

Такая организация элементов структуры предложенной системы и их связей между собой, включая разъемные соединения 8, увеличивает чувствительность системы к контролю малых концентраций водорода и/или кислорода, улучшает технологичность при монтаже/демонтаже аналоговых КЛС 11, 14, 15, 18 и ЦЛС 20, а также существенно снижает стоимость системы в целом за счет использования меньшего количества дорогостоящей кабельной продукции для изготовления аналоговых КЛС 11, 14, 15, 18.

Следствием таких достигнутых технических результатов, как повышение достоверности и точности измерения концентрации водорода и/или кислорода в газовых средах контролируемых помещений РУ, повышение технологичности при монтаже/демонтаже КЛС, снижение затрат на длинные аналоговые КЛС, является повышение водородной взрывобезопасности РУ.

Техническая реализуемость предложенной системы обоснована положительными результатами расчетов и экспериментов.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения концентрации водорода и кислорода в атмосфере защитной гермооболочки водо-водяного энергетического реактора (ВВЭР), а также в газовых средах ядерных энергетических установок различного типа. Газоанализатор 1 включает установленные в канале 2 входной датчик 3 водорода, входной каталитически активный элемент 4, выходной датчик 5 водорода, датчик 6 кислорода и выходной каталитически активный элемент 6. Каждый из датчиков 3, 5, 6 водорода и кислорода снабжен устройством 10, 13 климатического и/или электрического воздействия. Средство регистрации и управления включает блок 9 модулей-преобразователей и соединенное с ним вычислительное устройство 21. Блок 9 модулей-преобразователей включает программно-управляемые модули 16 усилителей-преобразователей, каждый из которых соединен своими выводами электрическими линиями 15, 18 связи с соответствующим датчиком 3, 5, 6 и с вычислительным устройством 21, и программно-управляемые модули 12, 17 диагностирования, каждый из которых соединен своими выводами электрическими линиями связи 11, 14 с соответствующим устройством 10, 13 климатического и/или электрического воздействия и с вычислительным устройством 21. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности и точности измерения концентрации водорода и/или кислорода в газовых средах. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система контроля концентрации водорода и кислорода в газовых средах, содержащая газоанализатор, включающий установленные в канале входной датчик водорода, входной каталитически активный элемент, выходной датчик водорода, датчик кислорода и выходной каталитически активный элемент, и средство регистрации и управления, соединенное с датчиками кислорода и водорода электрическими линиями связи, отличающаяся тем, что каждый из датчиков кислорода и водорода снабжен устройством климатического и/или электрического воздействия, средство регистрации и управления включает блок модулей-преобразователей и соединенное с ним вычислительное устройство, блок модулей-преобразователей включает программно-управляемые модули усилителей-преобразователей, каждый из которых соединен своими выводами электрическими линиями связи с соответствующим датчиком и с вычислительным устройством, и программно-управляемые модули диагностирования, каждый из которых соединен своими выводами с соответствующим устройством климатического и/или электрического воздействия и с вычислительным устройством.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчик кислорода представляет собой датчик на основе твердых электролитов, а устройство климатического и/или электрического воздействия представляет собой электронагреватель.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчики водорода представляют собой датчики на основе твердых электролитов, а устройства климатического и/или электрического воздействия представляют собой электронагреватели.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчики водорода представляют собой датчики резистивного типа, а устройства климатического и/или электрического воздействия представляют собой задатчики электрического тока.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что электрические линии связи, соединяющие датчики кислорода и водорода с программно-управляемыми модулями усилителей-преобразователей, являются аналоговыми кабельными линиями связи.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что электрические линии связи, соединяющие устройства климатического и/или электрического воздействия с программно-управляемыми модулями диагностирования, являются аналоговыми кабельными линиями связи.

7. Система по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что аналоговые кабельные линии связи выполнены экранированными.

8. Система по п. 5, отличающаяся тем, что аналоговые кабельные линии связи, соединяющие датчики водорода с программно-управляемыми модулями усилителей-преобразователей, выполнены четырехпроводными.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что электрическая линия связи, соединяющая выводы программно-управляемых модулей усилителей-преобразователей и программно-управляемых модулей диагностирования с вычислительным блоком, является информационной цифровой линией связи.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что информационная цифровая линия связи выполнена из экранированного кабеля типа «витая пара» или оптоволоконного кабеля.

11. Система по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что газоанализатор расположен в защитной гермооболочке, а блок модулей-преобразователей расположен в непосредственной близости от выхода гермопроходки, через которую проходят аналоговые кабельные линии связи.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что аналоговые кабельные линии связи содержат разъемные соединения, расположенные внутри защитной гермооболочки.