Газоаналитическая система (ее варианты) Советский патент 1983 года по МПК G01N1/22 

3. Система по пп.1и2, отличающаяся тем, что блок управления последовательностью операций анализа выполнен в виде взаимосвязанэлектропневмопрёподключенных к сжатого созду

1. Газоаналитическая система, содержащая размещенный в термостатируемом корпусе диффузионный, разбавитель, состоящий из двух камер, отделенных друг от друга мембраной, блок управления последовательностью операций анализа, линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя и газоанализатор, связанный с одной из камер диффузионного разбавителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности системы путем создания возможности анализа горячих парогазовых смесей с .одновременной автоматической проверкой нулевой точки и диапазона измерения, она дополнительно содержит пневмодроссели, источники калибровочного и нулевого газа и размещенные .в подогреваемом корпусе мембранные пневмоклапаны, подмембранный вход каждого из которых подключен к линии подачи анализируемой смеси, источнику нулевого газа и источнику калибровочного газа соответственно, а выходы всех п-невмоклапанов связаны через расположенный в подогреваемом корпусе дроссель с входом одной из камер диффузионного, разбавителя, вход второй камеры диффузионного разбавителя соединен через другой дроссель с линией подачи газа-носителя, а выходы обеих камер диффузионного разбавителя соединены между собой и с атмосферой, при этом каждый выход блока управления подключен к надмембранному входу соответствующего пневмоклапана. 2. Газоаналитическая система,г содержащая размещенный в подогреваемом корпусе диффузионный разбавитель, состоящий из двух камер, отделенных друг от друга мембраной, блок управления последовательностью операций § анализа, газоанализатор и линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя, отличающаяся тем, что, с целью проведения многоточечного анализа горячих парогазовых смесей с различными диапазонами, изменения концентраций определяемого компонента, она снабжена пневмодросселями и размещенными в подогреваемом корпусе допол 5ительным диффузионным разбавителем и мембранными клаО панами, надмембранный вход каждого 14: из которых подключен к соответствующему выходу блока управления,, линия подачи анализируемой смеси от каждой 00 точки контроля подключена через размещенный в подогреваемом корпусе видуальный дроссель к входу первой камеры соответствующего диффузионного разба-вителя, вход вторых камер диффузионных разбавителей связан через дроссель с линией подачи газа-носителя, выход второй камеры каждого диффузионного разбавителя соединен через соответствующий пневмоклапан с газоанализатором, при этом выходы всех камер диффузионных разбавителей, соединены между собой и с атмосферой .

1

Изобретение относится к газовому анализу, а более конкретно.к газо аналитическим системам контроля химического состава газов в выбросах и в технологических линиях, в частности, при анализе гррячих, диффузионно разбавляемых в процессе подготовки пробы парогазовых-смесей, и может применяться при контроле аммиака, сернистого ангидрида, окислов азота, окиси углерода и других газов

Известна многоточечная газ.оаналитическая система, содержащая газовый переключатель, предназначенный для поочередной подачи анализируемых газовых смесей из шести точек отбора на один газоанализатор через клапаны, которые поочередно открываются и закрываются с помощью профилированных кулачков, связанных.с электродвигателем ij

Известна также газоаналитическая система с автоматическим пёреключением газовых смесей для проверок нулевой точки и диапазона измерения, в которой таймер с помощью соленоидных вентилей подключает к газоанализатору по заданной программе анализируемый, нулевой и калибровочные газы 2J

Недостатком таких систем-является узкий температурный диапазон анализируемых газовых смесей (не лревьЕаающий комнатную температуру).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемрй является газоаналитическая система, содержащая размещенный в термостатируемом корпусе диффузионный разбавитель, состоящий из двух камер, отделенных друг от друга.мембраной, блок управления последовательностью операций анализа, линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя и газоанализатор, связанный с одной из камер диффузионного разбавителя 3 ,

Недостатком известной газоаналитической системы является значительная погрешность, обусловленная наличием перепадов давления в камерах диффузионного разбавителя, чт1э оказывается на процессе диффузии. Особен но большие погрешности возникают на нагретых пoли, мембранах. Так, изменение.давления на одной стороне мембраны по отношению к другой

стороне на 1% при мембране из наиболее часто применяемого материала фторопласта- 4 и температуре 120°С создает погрешность измерения приблизительно 15%.

Кроме того, отсутствие проверок нулевой точки и диапазона измерения горячих парогазовых смесей снижает эффективность системы в целом.

Целью изобретения в первом варианте является создание возможности проведения анализа горячих парогазовых смесей с одновременной автоматической проверкой нулевой точки и диапазона измерения,во втором вариантесоздание возмохшости проведения многоточечного анализа горячих прогазовых смесей с различными диапазонами изменения концентраций определяемого компонента.

Указанна: в первом варианте цель достигается тем, что система дополнительно содержит пневмодрсосели, источники калибровочного и нулевого газа и размещенные в подогреваемом корпусе мембранные пневмоклапаны,под- мембранный вход каждого из которых подключен к линии подачи анализируемой смеси, источнику нулевого газа и источнику калибровочного газа соответственно, а выходы всех пневмоклапанов связаны через расположенный в подогреваемотл корпусе дроссель с входом одной из камер диффузионного разбавителя, вход второй камеры диффузионного разбавителя соединен чере другой дроссель с линией подачи газа-носителя, а выходы обеих камер диффузионного разбавителя соединены между собой и с атмосферой, при этом каждый вь1ход блока управления подключен к надмембранному входу соответствующего пневмоклапана.

Во втором варианте газоаналитическая система, содержащая размещенныйв подогреваемом корпусе диффузионный разбавитель, состоящий из двух камер отделенных друг от друга мембраной, управления последовательностью операций , газоанализатор и линии подачи анализируемой смеси и газа-носителя, снабжена пневмодросселями и размещенными в подогреваемом корпусе дополнительным диффузионным разбавителем и мембранными клапанами, надмембранный вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу блока управления, линия подачи анализируемой смеси от каждой точки контроля подключена через размещенный в подогреваемом корпусе инг дивидуальный пневмодроссель к входу первой камеры соответствующего диффузионного разбавителя, вход вторых камер диффузионных разбавителей связан через дроссель с линией подачи газа-носителя, выход второй камеры каждого .диффузионного разбавителя соединен через соответствующий пневмоклапан с газоанализатором, при этом выходы всех камер диффузионных разбавителей соединены между собой и с атмосферой.

Кроме того, блок управления последовательностью операций анализа выполнен в виде взаимосвязанных таймера и электропневмопреобразователей подключенных- к линии подачи сжатого воздуха.

На фиг.1 представлена блок-схема газоаналитической системы для одной точки контроля с периодической проверкой нулевой точки и диапазона измерения} на фиг.2 - то же, для многоточечного анализа с различными диапазонами изменения концентраций определяемого компонента на фиг.З то же, для многоточечного анализа с одинаковыми диапазонами изменения концентраций определяемого компонента.

Газоаналитическая система состоит из газоанализатора 1, блока 2 управления с таймером 3 и электропневмо.преобразователями 4-6, пневмодросселя 7, соединенного с линией 8 подачи газа-носителя, подогреваемого JKopnyca 9, в котором размещены мемб ранные клапаны 10-12, дроссель 13 и диффузионный разбавитель 14 с мембраной 15, делящей его внутренний объем на две камеры 16 и 17. К входу мембранного клапана 11 подключена линия 18 подачи анализируемой смеси к входу мембранного клапана 12 источник 19 нулевого газа, к входу мембранного клапана 10 - источник 20 калибровочного газа. Все электропневмопреобразователи подключены к линии 21 подачи сжатого воздуха.

В качестве материала мембраны клапана может быть использован -фторопласт-4 или термостойкая резина.

При многоточечном контроле (на фиг.2 для двух точек контроля) с различными диапазонами изменения концентрации определяемого компонента газоаналитическая система содержит дополнительный диффузионный разбавитель 22, мембрана 23 которого делит его на камеры 24 и 25. К входу камеры 24 через пневмодроесель 26,

размещенный в подогреваемом корпусе

9,подключена линия 27 подачи анализируемой смеси от другой точки контроля .

Газоаналитическая система работает следующим образом.

Для всех вариантов систем в корпусе 9 устанавливается температура в диапазоне 100-200°С, которая превышает температуру точки росы, но ниже предельной ЗСО°С рабочей тем0пературы мембран 15 и 23 и мембран клапанов 10-12.

В первом варианте под воздействием сигнала таймера 3.- электропневмопреобразователи 6 и 4 передают дав5ление сжатого воздуха из блока 2 управления на входы клапанов 12 и

10,в результате чего эти клапанызакрываются, а элёктропневмопреобразователь 5 перекрывает подачу давления

0 на вход клапана 11, в результате че-.

iro последний открывается. -Анализируемая смесь из линии 18 протекает через мембранный клапан 11, дроссель

,13 и камеру 16 диффузионного разьа5витегя 14, а газ-носитель протекает от линии 8 через дроссель 7 и камеру 17. Потоки, вытекающие из камер 16 и 17, соединяются и выбрасываются в атмосферу. В каглере 17 газ-носитель 0смешивается с продиффундировавшим через мембрану 15 из камеры 16 определяемым компонентом, и часть вытекающего из камеры 17 газового потока выводится из корпуса 9, охлаждается

5 ч подается вгазоанализатор , который с учетом разбавления в диффузионном разбавителе 14 измеряет концентрацию определяемого компонента в анализируемой смеси, поступающей из ли0нии 18. В соответствии с програг/мой проверки через заданный интервал времени таймер 3 с помощью электропневмопреобразователей 5, 6 и 4 открывает клапан 12 и закрывает клапаны 11

5 и 10. К диффузионному разбавителю подключается источник 19 нулевого газа, и газоанализатор 1 устанавливается на нуль. Б случае отклонения показаний от нулевого значения проводят подстройку газоанализатора 1.

0 Затем блок 2 управления открывает клапан 10 и закрывает клапан ы 11 и 12. К диффузионному разбавителю 14 подключается источник 20 калибровочного газа, и газоанализатор 1 показы5вает концентрацию калибровочного газа. При необходимости проводят подстройку газоанализатора 1. Далее цикл повторяется.

0

Во втором варианте поток анализируемой смеси из линии 27 проходит через дроссель 26 и камеру 24 диффузионного разбавителя 22, из линии 18 поток анализируемой смеси от другой точки отбора проходит через

5

дроссель 13 и камеру 16 диффузионного разбавителя 14, Поток газа-носителя из линии 8 проходит через дроссель 7, камеры 25 и 17.

Анализируемая смесь, поступающая из линии 27, разбавляется в диффузионном разбавителе 22 смешением с газом-носителем определяемого компонента, продиффундаровавшего в камеру 25 через мембрану 23 из камеры 24. Анализируемая смесь, поступающая из линии 18, разбавляется аналогично в диффузионном разбавителе 14. Коэффициент разбавления диффузионного разбавителя 22 равен отношению диапазона изменения кондент- 15 рации определяемого компонента в линии 27 к диапазону измерения газоанализатора 1, а диффузионного раз.бавителя 14 равен отношению диапазона изменения концентрации определяе- 20 мрго. компонента в линии 18 к, диапазону измерения газоанализатора 1. Потоки, вытекающие из камер 24, 25, 16 и 17, соединяются и выбрасываются в атмосферу.25

Под воздействием сигнала таймера 3 электропневмопреобразователь 5 подает давление сжатого воздуха из блока 2 управления на вход мембранного клапана 11, в результате чего зо клапан 11 закрывается, а электро- пневмопреобразователь 4 перекрывает подачу давления на вход клапана 10, в результате чего последний открывается. Часть вытекающего из камеры 35 25 газ.ового потока проходит через открытый клапан 10, выводится из корпуса 9, охлаждается и подается в газоанализатор 1, который измеряет концентрацию определяемого компо- .„ нента в анализируемой смеси, поступающей от одной точки по линии27. Через заданный интервал времени таймер 3 с помощью электропневмопреобра. зователей 4 и 5 открывает клапан 11 и закрывает клапан 10, в результата чего в газоанализатор поступает поток из камеры 17, и газоанализатор определяет концентрацию определяемого компонента в смеси, поступающей от другой точки контроля по линии 18. 50 Далее цикл повторяется.

При многоточечном контроле с одинаковым диапазоном изменения концентрации определяемых компонентов используют газоаналитическую систему, 55 блок-схема которой представлена на фиг.3.

Под воздействием сигнала таймера 3 электропневмопреобразователь 5 передает давление сжатого воздуха из 60 блока 2 управления на вход клапана 11, в результате чего клапан 11 закрывается, а электропневмопреобразователь 4 перекрывает подачу давления на вход-клапана 10, в результ.ате че- 5

го последний открывается. Поток анализируемой смеси от одной точки контроля по линии 27 проходит через клапан 10, дроссель 13 и камеру 16 диффузионного разбавителя 14, а поток газа-носителя протекает по линии.8 через дроссель 7 и камеру 17. Потоки вытекающие из камер 16 и 17, соединяются и выбрасываются в атмосферу. В камере 17 газ-носитель смешивается с продиффундировавшим через мембрану 15 из камеры 16 определяемым компонентом, к часть вытекающего из камеры 17 газового потока выводится из корпуса 9, охлаждается и подается в газоанализатор 1, который с учетом разбавления в диффузионном разбавителе 14 измеряет концентрацию определяемого компонента в анализируемой смеси, поступающей по линии 27. Через заданный интервал времени таймер- 3 с помощью :|влектропневмопреобразователей 4 и 5 открывает клапан 11 и закрывает клапан 10. В этом случае к диффузионному разбавителю 14 подключается линия 18 подачи анализируемой смеси от другой точки контроля и газоанализатор- 1, аналогично, определяет концентрацию определяемого компонента в смеси, поступающей по линии 18 Далее цикл повторяется.

В газоаналитических системах благодаря размещению (в первом варианте) клапанов 10-12, пневмодросселей

13и 26 и диффузионных разбавителей

14и 22 в нагреваемых корпусах исключено выпадение конденсата и потеря определяемого кстмпонента, что. :позволяет осуществлять с высокой точностью многоточечный аналитичес.кий контроль горячих парогазовых смесей и автоматическую проверку нулевой точки и диапазона измерений

Благодаря наличию дросселей,развязывающих по давлению переключаемые линии от камер .диффузионных разбавителей, а также соединению выходов камер Диффузионных разбавителей друг с другом и с атмосферой при переключениях точки с разнЕЛми или меняющимися во времени давлениями в диффузионных разбавителях по обе сторон.ы полимерных мембран сохраняется одинаковое давление, близкое к атмосферному. Равенство давления по обе стороны мембран стабилизирует процесс диффузии и обеспечивает постоянство коэффициентов разбавления что дает возможность осуществлять многоточечный аналитический контроль нагретых парогазовых смесей и.автоматическую проверку нулевой точки и диапазона измерения.

Работоспособность расположенных в подогреваемых корпусах клапанор

Обеспечивается тем, что они управляются пневматическими сигналами, создаваемыми расположенными вне нагреваемого корпуса таймерами и электропневмопреобразователями, а эластичные

Сжатый, воздух

мембраны клапанов изготовлены из термостойкого материала -.фторопласта - 4 - в случае агрессивной анализируемой смеси или термостойкой резины. rif

А mMOCtfepa. Фиг. 1

Сжатый, воздух

8

(.тносфера,

Фиъ.г r-il