Автоматическая система измерения влажности газов Советский патент 1984 года по МПК G01N5/04 

Изобретение относится к техничёской физике, а именно к влагометрии, и может быть использовано для измеренй:я и автоматического контроля и регулирования технологических процесеов в химической, текстильной, нефтяной, металлургической, горной и других отраслях, преимущественно движущихся потоков газов, например, по магистральным газопроводам, Известно зстройство, реализующее способ определения влажности газов по приросту веса влагопоглощающего вещества, отнесенному к определенному объему газа, пропущенного чере это вещество 1 J. Недостатки этого устройства,- зн чительная длительность и невозможкость непрерывности измерений, обусловленная необходимостью предварител ного отбора пробы определенного объ ма с Последующим взвешиванием вещес . ва с поглощенной влагой. Время опре деления влажности в этом случае сос тавляет несколько часов Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является .весовой влагомер, содержащий индузстивный преобразователь и соленоид, закрепленные на наружной стороне па рубка с отверстием, в котором установлена бюкса с магнитным стержнем на одном конце, находящимся в зоне действия соленоида, и с метагшическим кольцом на другом конце, находя щимся в зоне действия индуктивного преобразователя, и измеритель объема осущенного газа 23. Недостатками известного устройст ва являются ограниченная область применения (невозможность применени на технологических газопроводах) и значительные временные затраты, обусловленные необходимостью смены бюксы. Цель изобретения - сокращенна времени определения влажности путчем непрерывности измерений Указанная цель достигается тем, что устройство измерениявлажности газов, транспортируемьк -по магистральному трубопроводз, содержащее измеритель объема осугле нного rasa и блок измерения весапоглощенной .вла ги, выполненные в виде индуктивного пр.еобразователя и соленоида, разме ,щенных снаружной стороны патрубка с отверстием внизу, в которьй помещена бюкса с магнитным стержнем, установленным в зоне действия соле- : ноида, и с металлическим кольцом, находящимся в зоне действия индуктивного преобразователя, снабжено блоком управления, сумматорами, дифференцирующим блоком, блоком деления и инвертором, подключенным выходом к первым входам сумматоров, выход одного из которых соединен через дифференцирующий блок с первым входом блока деления, связанным вторым входом с выходом другого сумматора, а измеритель объема осушенного газа установлен на выходе блока измерения веса и выполнен в виде соединенных последовательно по ходу потока тщентичных блоку измерения веса поглощенной влаги цилиндрических патрубков, в которых раз-мещены поплавки, с магнитным стержнем, при этом индуктивные преобразователи блока измерения веса и измерителя объема осушенного газа соединены через блок управления соответственно с входом первого сумматора, второго сумматора и инвертора, На чертеже представлена блок-схема автоматической системы измерения влажности газов. Система состоит из блоков 1 и 2 измерения веса поглощенной влаги, представляюпдх собой бюксы 3 и 4, 3 которых помещено влагопоглощающее вещество 5 и б (например, силикагель, алюмогель и др.). Бюксы 3 и 4 расположены в цилиндрических патрубках 7, 8 и имеют магнитные стержни 9 и 10, На патрубках 7 и 8 с наружной стороны установлены индуктивные преобразователи И и 12, выполняющие роль датчиков положения бюкс по вертикальной ocHj и соленоиды 13 и 14. Регуляторы 15 и 16 тока соленоидов соединяют последние е индуктивными преобразователями 11 и 12. На выходе блока 1 или 2 (в зависимости от режима) установлен измеритель 17 объема 6сушен юго газа (расходомер), состояи(ий из цилиндрических поплавков 18 н 19, помещенньк в цилиндрические патрубки 20 и 21, на которых закреплены индуктивные преобразователи 22 и 23, выполняющие роль датчиков положения поплавков по вертикальной оси, и соленоиды 24 и 25, соединенные с индук7ивны 1И преобразователк;-Е1 22 и 23, через регуляторы 26 и 27 тока соленоидов. Поплавки имеют магнитные стержни 28 и 29..На линиях подачи осушенного газа в измеритель 17 установлены электронагреватели 30 и 31. Блоки 1 и 2 измерения веса попеременно переключаются с режима осушки на режим регенерации осушителя посредством переключателя 32 направления потока газа, содержащего четыре вентиля 33-36. Сигналы от индуктивных преобразователей поступают соответственно на инвертор 37, сумматор 38 и сумматор 39, далее в дифференцирующий блок 40 и в блок 41 деления, подключенный к индикатору 42. Работа системы.осуществляется по сигнешам блока 43 управления, состоя щего из компаратора 44, триггера 45, электронных ключей 46 и 47 и электро магнитных реле 48 и 49, через контактные группы которых осуществляется переключение блоков 1 и 2 и вентиЛей 33 - 36. Контактные группы 5052 принадлежат реле 48, а контактная группа 53 - реле 49. Патрубки 7, 20, 21 и .8 соединены последовательно по потоку газа бай- пасной линией 54 от магистраль/гого трубопровода 55. Система работает следующим образом. В исходном состоянии контакты 5053 находятся в положении, указанном .на чертеже, при этом триггер 45 со счетным входом имеет на выходе логический нуль. Электронные ключи 46 и 47 отключены, а обмотки реле 48 и 49 обесточены. Нагреватель 31 вклю чен. Влажный газ из магистрального трубопровода 55 поступает в байпасну линию 54 и через вентиль 36 переключателя 32 направления потока подается в патрубок 7, где с помощью влаго поглощающего вещества 5 происходит осушка газа, а вес бюксы 3 увеличивается за счет насыщения поглотителя Осущенный газ поступает в расходомер 17 и далее через нагреватель 31 направляется в патрубок 8, где, проходя через слой вещества 6, регенерирует его. Из патрубка 8 через вентиль 33 переключателя 32 газ возвращается в магистральный газопровод 47. По мере прохождения газа через патрубок 7 сигнал от блока 15, пропорциональный току блока 1, работающего в режиме осушки газов, подается на вход компаратора 44, на второй вход которого подан опорный сигнал, пропорциональный величине тока насыщения поглотителя. Как только сигнал от блока 15 превысит значение опор- ного сигнала, на выходе компаратора 44 возникает логическая единица, поступающая на вход триггера 45, который изменяет при этом свое состояние на противоположное. При этом срабатывают ключи 46 и 47 и подключают обмотки реле 48 и 49 к источникам питания. Контакты 50-52, принадлежащие слаботочному реле 48, подключают соответственно к сумматору 39 цепи от блока 16 взамен 15, к сумматору 38 цепи от блока 27 взамен 26 и к инвертору 37 цепи от блока 26 взамен цепи от блока 27.Контакт 53, принадлежащий сильноточному реле 49, подключает к источнику пит.ания (-f) вентили 33 и 36 вместо 34 и 35, переключая направление потока газа, и подключает элемент 30 нагрева вмес- то 31, переключая при этом блок 1 из режима .осушения газа в режим регенерации поглотителя, а блок 2 наоборот. Измерение влажности газа автоматической системой основано на условии динамического равновесия. Для блока 1 влагротборной ячейки G +W-K,,; для поплавка 18 нисходящего потока G +K2Q Koi2; для поплавка 19 восходящего потока С, , где G , G,, и G, веса соответственно бюксы 3, поплавков 18 и 19; И Kj коэффициенты аэродинамического сопротивления бюксы 3, поплавков 18 и 19; токи соленоидов 13, Ч 24 и 25; коэффициент электК„ ромагнитной силы взаимодействия соленоидов 13, 24 и 25 с магнитными стержнями 9, 28 и 29;

)

2К

dt

тока подается на вход , G. G,, 63 то нз т равнений для ка 19 получают W K,,(if-ij) илй„ дифференцкруя чают dW -. Y i dt Из уравнем и 19 1 олучагот V f-, , . , n-i-:-.( -, ,,-1 , -iИз двух по злед;1и чают BbipaH :eji е дл;1 к:ости газа ВХОД сумматора 38, сигнал тока 1л -, па вход инвертора 37« Сигнал с выхо, сумматора 39 через ди(| фереицируюГций блок чО подается на первый вход 5.1:ока 41 деления, а с выхода сумматооа 38 - на второй вход блока 41, С 1Г::;ал Y, пропорциональный содержапно влаги в газе5, с вьиода блока 41 .поступает ш 11ндикатор А5-, 1рнмененне изобретения позволит сократить (ро нескольких секунд) j3v;ei-.iyt определез гяя влажности газов за счет пнквидации непосредственной onepajjuH пробоотбора к совмещения до времени операдки осушки газа и 11зггнерацкн поглот -1теля,

.АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ, транспортируемых по магистральному трубопроводу, содержащая измеритель объема осушенного газа и блок измерения веса поглощенной влаги, вьшолненный в виде индуктивного преобразователя и соленоида, размещенных с наружной стороны патрубка с отверстием внизу, в который помещена бюкса с магнитным стержнем, установленным в зоне действия соленоида, и с металлическим кольцом, находящимся в зоне действия индуктивного преобразователя, о тличающаяся тем, что, с целью сокращения времени определения, система снабжена блокоК управления, сумматорами, дифференцирующим блоком, блоком деления и инвертором, подключенным выходом к первым входам сумматоров, выход одного из которых соединен через дифференцирующий блок с первым входом блока деления, связанным вторым входом с вькодом другого сумматора, а измеритель объема осущенного газа установлен на выходе блока измерения веса и выполнен в виде соединенных последовательно по ходу потока идентичных блоку измерения веса поглощенной влаги цилиндрических патрубков, в которых размещены поплавки с магнитным стержнем, при этом индуктивные преобразователи блока измерения веса и измерителя объема осущенного газа соединены через блок управления соответственно с входом первого сумматора, второго сумматора и инвертора.

1.Г

1Ж 1Ц7 ;СГ.. Г (

t ;:::|: 2 3: -5з

J J;:- - ---j- j- |-i

;;/ ff. -feHr, j f I j f .гг(д1 fV-fi:;:;|:feM

d. 4; Г-; -,,1;

,..:--..Ч,.., f i .,| .

----ii тлИ..- Ij...;

.. , „ . -.- ,| J

Й ---: 5:-:i-3rr:Jf:::ii

9

.:4и f

I

:1.|„J

LSL

cJUl