Газоаналитическая система Советский патент 1984 года по МПК G01N25/36 G05D27/00 

Изобретение относится к газовому анализу, а именно к автоматическим системам для непрерывного измерения объемной концентрации, составляющих многокомпонентного газового потока, iнапример, для определения объемной концентрации окиси углерода, двуокиси углерода и водорода в колошниковом газе термокондуктометрическим и оптикоакустическим газоанализаторами, и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами на предприятиях черной метаЛзЛургии.

Известна автоматическая газоаналитическая система, содержащая пробоотборник, соединенный с блоком газовой очистки, вход которого.через электромагнитные вентили, соединенные с блоком управления, связан с поверочными баллонами, газоанализаторы, входы которых соединены с блоком газовой очистки, а выходы подключены к аналоговым устройствам обработки информации и внесения коррекции, а пробоотборник, линия транспортирования, блок газовой очистки снабжены термодатчиками, электронагревателями и контактными регуляторами температуры С13.

Недостатком этой системы является низкая точность анализа из-за наличия большого ;соличества аналоговых устройств обработки сигналов. Кррме того, применение стандартных контактных регуляторов для стабилизации температуры пробоотборников, линии транспортирования, блока газовой очистки снижает надежность системы.

Известен также прибор для объемного газового анализа, содержащий газоанализаторы, датчики температуры давления, электронный регулятор плотности газового потока с входами для выдаваемой датчиками измеряемой величины температуры и давления и выходами для регулирования подвода и отвода к перекрываемой полости газообразной среды :2.

Недостатком устройства является то, что при анализе многокомпонентного потока газоанализаторами, основанными на различных принципах, изменение плотности, соответствуквдее изменению температуры и давления, оказывает различное на них влияние, что сказывается на точности газового анализа.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является газоаналитическая система, содержащая параллельные ветви, каждая из которых, состоит из последовательно соединенных электрообогреваемых пробоотборника, линии транспортирования и устройстваПервичной пробоподготовки, включающего холодильник, yqTpoflство вторичной пробойодготовки, соединенное -; выходами всех параллельных ветвей, а- выходом с одним из входов блока стабилизации давления . и расхода, к другому входу которого

подключен блок калибровки, газоанализаторы, соединенные с выходом блока стабилизации через аналоговый преобразователь давлени;., термодатчики, микропроцессор, аналоговые вхот

10 (ды которого соединены с информативными выходами газоанализаторов, а цифровые выходы с соответотвуквдими входами блока согласования, и блок подачи воздуха, подключенный пнев5 молиниями к пробоотборникам, устройствам первичной пробоподготовки и устройству вторичной пробоподготовки С31.

0 Недостатком известной газоаналитической системы является значительная погрешность и низкая надежность. Это объясняется тем, что стабилизация температуры в уст эойствах систе5 мы осуществляется стандартными JKOHтактными регуляторами температуры, количество которых соответствует количеству нагревателей в системе. Кроме того, структура системы, обесQ печивакщая очистку газа от влаги в шкафу первичной обработки (пониже- ; ние температуры в ней ниже точки росы- и повышение ее в линии транспортирования выше точки росы), приводит .к температурной деформации пробы газа, перераспределению ее состава, а следовательно, к потере информации и понижению точности анализа.

Целью изобретения является повышение точности и надежности системы анализа колошникового газа доменного производства путем обеспечения замкнутого цикла бесконтактного термо5 статирования устройств забора, транспортирования и подготовки пробы и введения коррекции по изменению давления, температуры и влажности газового потока.

Указанная цель достигается тем, что система снабжена многоканальным измерительным преобразователем температуры, входы которого подключены ко всем термодатчикам системы, а

5 его выходы и выход аналогового образователя давления соединены с соответствующими аналоговыми входами микропроцессора и электроклапаном, . установленным в устройстве первичной

0 пробоподготовки на линии поДачи воздуха для обдувки холодильника, при этом соответствующие выходы блока согласования соединены с управлягадимй входами электронагревателей и злект5 роклапанов всех параллельных ветвей, На чертеже представлена блок-схе ма гаэоаналитической системы (для одной из параллельных ветвей). Газоаналитическая система состои из электрообогреваемых пробоотборни ка 1, линии 2 транспортирования, устройства 3 первичной пробоподготрвки, включающего холодильник 4 и электроклапан 5, устройства 6 вторичной пробрподготовки, состоящего из холодильника 7, в камере которог установлен термодатчик 8, блока 9 стабилизации давления и расхода, блока 10 калибровки, термодатчика 1 и аналогового преобразователя 12 давления, установленных на входе газоанализаторов 13 - 15, блока 16 ПОДГОТОВКИ воздуха, многоканального измерительно1о преобразователя. 17 температуры,блока 18 согласовани микропроцессора 19, включающего микроэвм 20, аналого-цифровой преобразователь (АЦП). 21, устройство ввода данных (УВВ) 22, устройство вывода данных (УВД) 23, устройство 24 индикации, устройство 25 связи системы с ЭВМ АСУ ТП, цифро-аналого вый преобразователь (ЦАП) 26. Каждый канал многоканального измерительного преобразователя 17 тем пературы сострит, например, из широ ко известных функциональных модулей моста постоянного тока, модулятора, усилителя постоянного тока, ждущего мультивибратора и фазового детект.ора. Блок 18 согласования обеспечивае согласование энергетического уровня сигналов управления микропроцессора электронагревателей, электроклапано и гальваническую развязку их цепей управления. Блок 18 согласования выполнен из функциональных модулей: триггера, эмиттерных повторителей, схемы совпадения, инвертора и усилителя и содержит количество канало равное количеству управляемых элементов. Газоаналитическая система работает по программе, записанной в память микроэвм 20 и включающей режим Прогрев, Калибровка и Ана С целью повышения качества подготовки пробы путем исключения перераспределения состава при перепадах температуры и обеспечения нормальных условий работы элементной базы устройства первичной подготовк пробы 3 (относительная влажность газ должна быть меньше 100%), в установ ленных вне помещения и электрообогреваемых устройствах системы предусмотрено последовательное понижение температуры газа по мере его поступления и осуществлена стабилизация следующих ее значений: для.пробоотборника 1-100 ± для линии транспортирования 2-80 ± для устройства первичной пробоподготов ки - 35 i . При включении системы электроклапаны (не показаны) в линии забора газа, подачи калибровочных смесей с блока 10 калибровки и воздуха с блока 16 подготовки воздуха в устройство 3 первичной подготовки пробы и на продувку пробоотборника 1 нормально закрыты, в линии подачи воздуха в устройство 6 вторичной подготовки пробы, блок 9 стабилизации давления и расхода и газоанализаторы 13 - 15 нормально открыты, что соответствует режиму Прогрев. По истечении времени прогрева и при установившихся температурных режимах система по программе переключается в режимы Калибровна и Анализ. Микроэвм 20 по программе осуществляет опрос тёрмодатчиков (в пробоотборнике 1, линии транспортирования, устройстве 3 первичной подготовки пробы показаны стрелками от устройства), каждый из которых включен в плечо моста постоянного тока одного из каналов многоканального , измерительного преобразователя 17 температуры. Унифицированные аналоговые сигналы, соответствующие определенным значениям температуры, устройств системы с выходов многоканального измерительного преобразователя 17 температуры поступают на соответствующие входы -АЦП 21, с соответствующих выходов которого цифровые сигналы поступают на соответствукицие входы микроэвм 20. При значении сигнала, поступающего на соответствующий вход микроэвм 20, равного нижнему значению температуры заданного диапазона, с ее выхода поступает на соответствукнций вход УВД 23 сигнал включения соответствующего электронагревателя. Цифровой сигнал свыхода УВД 23 поступает на соответствукхций вход ьлока 18 согласования, обеспечивающего бесконтактную оптоэлектронную развязку по питанию цифровых сигналов управления, С соответствующего выхода блока 18 согласования напряжение 220 Б переменного тока поступает на соответствующий электронагреватель (на чертеже показаны стрелками к устройству), При,значении сигнала, равного верхнему значению температуры заданного диапазона, аналогичным путем поступает сигнал выключения электронагревателя. При температуре окружающей среды, где установлены пробоотборник 1, лиНИИ 2 транспортирования и устройств 3 первичной подготовки пробы, равной и выше, по сигналу, поступившеыу с соответствующего выхода ,многоканального измерительного преобразователя 17 температуры на вход АЦП 21 микропроцессора 19 и в соответствии с программой с соответствующего выхода микроэвм 20 поступает сигнал управления через соответствующий вход и выход УВД 23, затем соответствующие вход и выходустройства 18 согласования на цепь управления электроклапаном 5, который срабатывает, и струя воздуха (давление 4 - 6 атм) обдувает холодильник 4 устройства 3 (устройства системы, кроме пробоотборника 1, линии 2 транспортирования и устройства 3 первичной подготовки пробы, устанавливают ся в помещении с температурой 20 + ) Для исключения влияния изменения температуры, давления и влажности анализируемой пробы на показания газоанализаторов 13 - 15, а следова,тельно, и на выходные сигналы микропроцессора 19, термодатчик 8, уста новленный в камере осушки холодильника 7, и термодатчик 11, установленный на входе пробы в газоанализа-, торы, включены на соответствующие входы многоканального измерительного преобразователя 17 температуры, выходные сигналы которого и выходной сигнал с аналогового преобразователя 12 давления поступают «а соответствующие -входы АЦП 21 яля введения коррекции в С выходов АЦП 21- цифровые сигналы поступают на соответствукицие входы микроэвм 20, причем с соответствунадих выходов УВД 23 скорректированные, согласно программе, цифровые информативные сигналы поступают на соответствующие входы устройства 24 индикации, .устройства 25 связи с ЭВМ АСУ ТП и ЦАП 26, обеспечивающего непрерывную передачу информативных аналоговых сигналов для регистрации Применение изобретения позволит повысить точность определения состаеа смеси за счет-повышения качества подготовки пробы путем исключения температурной деформации пробы. Кроме того, повышается надежность системы за счет термостабилйзации устройств пробоотбора, транспортирования и подготовки пробы.

ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, содержащая параллельные ветви, каж- . дая из которых состоит из последовательно соединенных электрообогреваемых пробоотборника, линии транспортирования и устройства первичной пробоподготовки, включающего холодильник, устройство вторичной пробоподготовки соединенное с выходами всех параллельных ветвей, а выходом с одним из входов блока стабилизации давления и расхода, К другому входу которого подключен блок калибровки, газоанализаторы, соединенные с выходом блока стабилизации через аналоговый преобразователь давления, термодатчики, микропроцессор, аналоговые входы которого соединены с информативными выходами газоанализаторов , а цифровые выходы - с соответствующими входами блока согласования, и блок подготовки воздуха, подключенный пневмолиниями к пробоотборникам, устройствам первичной пробоподготовки и устройству вторичной пробоподготовки, о т л ичающаяс я тем, что, с целью повьниения точности и надежности, она снабжена многоканальным измерительным преобразователем температуры, входы которого подключены ко всем (Л термодатчикам системы, а его выходы и выход аналогового преобразователя с давления соедия.ены с соответствующими аналоговыми входами микропроцес§ сора и электроклапаном, установленным в устройстве первичной пробоподготовки на линии подачи воздуха для .Обдувки холодильника,при этом соответствующие выходы блока согласоваз: ния соединены с управляющими входами электронагревателей и электроклапа00 нов всех параллельных ветвей. 00 со